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小型锅炉作业人员计算机模拟屏培训考核系统
更新时间:2018-04-14 发布:www.1024sj.com

本文摘要:
传统的小型汽锅作业人员培训和考核方式是经由过程理论学习和一段时间现实参观或操作发上岗证,这类方式有许多局限性。本文具体介绍了一种新开发的热水汽锅的计较机模拟屏培训考核装配,作业人员可在灯光模拟屏上进行开停炉、事故处置等操作,系统还包括严酷的计较机评分法式。可看成为小型汽锅作业人员培训和考核辅助手段。

关头词:热水汽锅;仿真;汽锅考核培训;平安。

*作者:许正宇,男,清华年夜学硕士研究生,教授级工程师,持久从事化工进程模拟研究。xuzhengyu@bjhkd.com

1.采用仿真模拟屏培训系统进行司炉工培训的意义
我国小型汽锅的数目相当年夜,出格是20T/h以下的小型工业及平易近用汽锅,遍及全国,每一年由于汽锅质量或司炉工操作不妥引发的汽锅事故多达数百起。对司炉工进行上岗前培训、定期轮训十分需要,这直接关系到国家财富和人平易近群众生命的平安。
传统的培训方式是经由过程理论学习和一段时间现实参观或操作发上岗证。这两种手段可以提高司炉工的理论水平,指导他们进行正常的平安运行。但由于各方面缘由,现实操作培训的时间较为短暂,司炉工由于自身文化水平有限,很难系统、深进地掌握汽锅平安运行的需要常识。另外,这两种手段都不成能模拟演示汽锅事故的发生进程,司炉工的事故处置常识和现场操作只能停留在理论上,遇到事故时所需要的准确判断能力和处置能力不能获得有用提高。现实上,有些汽锅事故发生后,若是判断准确和处置适当,是可以免发生严重后果的。此外考核一直没有好的法子,凡是以卷面理论考试为主。
采用仿真系统对汽锅运行进程和事故进行模拟,司炉工可以频频身临其境地进行汽锅运行操作,观察开停炉和事故发生前的异常现象和练习训练各类事故的处置法式。不管对新学员的上岗前培训或在职运行人员的再培训,仿真系统都是理想的培训工具。这类手段已引发有关主管部门的注重。

可是采用纯洁的计较机仿真系统,旁观计较机屏幕上的数据变化,鼠标操作取代现实阀门的操作,和现实相差甚远。再加上司炉工自身文化水平有限,对计较机不熟悉,效果欠好。

为此国内一些单元开发了实体工业汽锅的物理模子和计较机对接的夹杂仿真培训系统(1)(2)。实体工业汽锅模子采用原设计材料,燃油泵、水泵、风机可以在操作台进行启、停操作。各阀门如排污阀、平安阀、放空阀等的操作与真实汽锅房的操作流程相似。进程的热力学计较都是由计较机上的数学模子来完成的。燃烧进程用灯光来暗示。
阀门的操作模拟量经由过程模/数转换(A/D)被计较机接受。水泵和风机的启、停操作开关量也转换成数字旌旗灯号送到计较机。计较机模子计较出来的温度压力等变量的显示经由过程数/模转换(D/A)在电动仪表表头上显示出来。

实体工业汽锅的物理模子和计较机对接的夹杂仿真培训系统的优点是提供了一个和现实汽锅的类同的操作情况,直观性强、真实感较好。
其错误谬误是:
一次投资高,维护的工作量也很年夜。推行起来比力坚苦。
而且仅仅提供了一个汽锅前的操作台的情况,缺少对操作工人全流程的概念的培训。由于现实进程的复杂性,有些现实部件的模拟和拔取也有难度和差距。
由于数学模子的复杂性,出格是考核操作工人评分法式的开举事度,开发的仿真软件的水平也良莠不齐。

为了克服这类错误谬误,我们用灯光屏和计较机连系,这样操作起来比力直观,一次投资低,维护也很简单。化工进程仿真技术经过三十多年的成长,已普遍用于年夜型石油化工装配操作工人的培训和考核上(3)(4)。小型汽锅的流程只相当于化工流程中的一段单元操作,数学模子已有很成熟的技术。我们哄骗了化工进程进步前辈的仿真技术,模拟了热水汽锅的运行。仿真系统燃料可所以煤、油和自然气。由于法式设计采用了化工仿真技术的严酷的评分,给小型汽锅的培训和考核提供了一个很好的辅助手段。模拟屏的对象是14MW热水汽锅。
灯光屏模拟了汽锅最焦点的燃烧系统。所有的操作已手动为主,主要的目的是训练操作工人对燃烧进程的的深进理解。
设计的目的是:经由过程一个很直观的教授教养模拟屏培训操作工人对一些焦点进程的理解:

热水炉的整个流路的理解:

培训工人可以经由过程灯光屏很形象地领会和学习热水炉整个流程。

热水炉的燃烧进程的理解:
炉膛负压若何控制:若何调理引风和鼓风机的风量控制炉膛负压;
炉膛温度和烟气温度的变化;
燃烧进程的氧含量的变化;
热水炉出水温度若何控制;
用户室内温度的变化;
改变外界温度对加热炉的影响;
改变供热负荷对加热炉的影响;

对热水炉流程整个水平衡进程的理解:
开停炉进程的压力散布;学员理解整个热水炉流程中压力变化的纪律,这对于一个好的操作工人是十分重要的。

下列事故进程的压力散布:
汽锅漏水事故
水轮回回路泄漏事故
水轮回回路梗塞事故

以提高学员在现实进程中处置事故的能力。
而这些往往是仅仅经由过程理论授课是做不到的。这也是一个熟练的操作工人要经由过程很长时间的现实操作才能领会到的常识。以上是做这件工作的主要宗旨。固然许多现实常识必需在现场才能学到。

操作包括:开车放空,上水,焚烧,升温,用户室温控制,燃烧调理,炉膛压力控制,排烟温度,事故处置。



2.结构

包括小型热水汽锅灯光模拟屏和一台计较机。

①小型热水汽锅实体模子模拟屏:


基本尺寸
2000*15003m2
显示的流程;
一台14MW的热水炉。
一台给水泵
三台轮回水泵
鼓风机,引风机和风门档板
用户供热流路


②基本显示要求:
模拟屏的功能是:显示重要的汽锅运行数据和提供作业人员的操作情况。所有的显示数据都是计较机模子计较的成效。模拟屏上安装了热水炉操作的阀门和开关。
模拟屏上操作所有的动作都要告诉计较机,如阀位,泵、风机开关量,燃料焚烧及加减等。
模拟屏显示数据包括:
补水泵出口压力,补水流量,给水泵A出口压力,给水泵B出口压力,给水泵C出口压力,回水压力,回水温度,出水压力,出水流量,热水炉出口压力,热水炉出口温度,炉膛温度,炉膛压力,烟气温度,烟气氧含量,情况温度,燃料流量,空气流量。
操作员操作旌旗灯号包括:
三台给水泵(AB,C)前后截止阀,出口调理阀,开关;补水泵前后截止阀,补水泵回流调理阀,补水泵开关;补水调理阀,汽锅进水阀,给水泵出口调理总阀,用户放水阀,汽锅放空阀,用户放空阀,鼓风机开关,引风机开关,燃料焚烧开关,燃料加减,排污阀。

③计较机功能:
计较机上安装了热水炉的数学模子,传神地模拟了热水炉的热力进程。
计较机兼作培训进程的教员台,具有:
启动和终止法式的运行;
监视学员的操作,显示重要的监视变量;
辅助学员的操作;
事故设置;
评分。
.



3.仿真培训系统的功能
开发的仿真软件具有下述功能:
①燃烧进程全工况仿真
从汽锅焚烧、升温、加负荷直到额定负荷的全工况仿真,还包括正常停炉、热态停炉(压火)、紧急停炉等进程。整个进程中汽锅各部位的压力、温度、流量、液位等参数与真实汽锅一致。
培训人员经由过程显示屏上仿真的灯光屏,可以看到汽锅的压力、温度、流量、水位等值。培训人员经由过程经由过程显示屏上汽锅流程图上的各类阀门、挡板,可以对汽锅的运行工况进行控制。
②加速、减慢仿真进程
对于原本变化缓慢的进程,例如上水和升温进程,原本需要4个小时,采用实时仿真就得花4个小时,现在采用加速仿真进程,如加速10倍,则4小时的进程缩短为24分钟。对于原本变化迅速的进程,例如爆管后的进程,几秒种内汽锅的参数年夜幅度的波动,学员来不及细看就曩昔了。为了让学员能仔细观察全进程,可以采用减慢仿真速度的法子,即用现实1秒钟时间,仿真0.1秒钟的进程,即减慢10倍,这样几秒钟的进程,延长到几十秒钟,就容易观察得多了。一次考核不要跨越3小时(计较机的模拟运行时间)。跨越3小时法式自动遏制此次考试,得分到此为止。
③冻结与解冻功能
在运行进程中,凭据培训的需要可对运行中的工况进行冻结,也即遏制模子的运行。此时可凭据需要进行操作,操作完成后可经由过程解冻饬令,继续模子的运行。
④故障设置功能
计较机仿真培训器的最年夜一个优点是可以设置各类故障,对学员进行训练,这在现实运行中几近是不成能做到的。例如计较机显示画面以下:
点击右侧的绿色图标,暗示事故已发生。
事故包括:
给水A泵坏了一台事故(每次考试都考)
火嘴灭火事故(每次考试都考)
汽锅漏水事故
水轮回回路泄漏事故
水轮回回路梗塞事故
引风机坏了事故
鼓风机坏了事故
引风挡板不动
引风挡板卡死没有风流动
补水压力表坏了等。

此外教员可以改变一些外界情况的条件:室外温度,供热负荷,汽锅结垢。我们称作教员变量。以下图:

教员可工钱设置室外温度。室外温度越低,为到达一定的室内取热温度,出水温度就越高,燃料消耗量就越年夜。
教员可设置汽锅的外供热负荷(即供热的户数),供热的户数越多,为到达一定的室内取热温度,出水温度就越高,燃料消耗量就越年夜。
模子可计较累计的燃料消耗量,可以使计量表清零。
水包满后操作起头记时,要肄业员水包满后三个小时之内,使用户室内温度到达要求的值,记时清零。则重新记时。
水包加水一项暗示:为了勤俭培训的时间,教员可工钱的给汽锅加水,加水总量为35吨水。



⑤监视功能
在教员的监视画面,会显示下列数值:

上述年夜部门数值城市在模拟屏上显示。只有下列数值在教员台显示:
用户室内取热温度
燃料累计表数值(可清零)
汽锅上水后操作记时,每次考试不能跨越三小时。三小时之内,用户室内温度应当加热到20℃。


⑥教员辅助操作功能:
对于学员模拟屏的开关动作,哄骗教员辅助操作画面可进行教员辅助操作,以下:

但所有操作都已学员操作动作优先的原则。



4.评分
评分是小型热水汽锅仿真模拟屏培训系统一个重要的功能。
软件提供了试卷对学员的操作进程进行考核。但每一个试卷都包括一个完整的开车,事故处置和事故处置后的停车进程。法式会对学员的操作评分。满分100分(法式会自动按100回一化)。
评分尺度简述以下:
①报警评分(炉膛内爆炸)
爆炸是汽锅运行进程中最严重的工钱操作事故。当炉内有一定浓度的可燃性物资(自然气,油蒸汽或煤粉)和空气形成可燃性夹杂气体,遇到明火形成闪燃,在炉内形成爆炸。
模子会准确的模拟炉膛内爆炸的现象。若是发生炉膛内爆炸,教员台的画面
会泛起“炉膛内有爆炸现象!”的红色闪灼,并发作声音。
整个考试进程中没有爆炸发生,可得15分。扫描距离暗示法式在一段时间距离内,检查有无爆炸继续发生。
爆炸处置:
一旦泛起爆炸,操作工应当停燃料,开透风。避免事故的扩年夜。扫描
距离:30秒,每次扣分:5分。若是爆炸延续90秒,就会扣除全数的15分。

②操作顺序评分
汽锅上水前关汽锅的排污阀,分值:2分,扫描距离:2秒;
汽锅上水前开汽锅顶和用户顶的放空阀,分值:2分,扫描距离:2秒;
补水泵开:开泵前,必需开泵前后的截止阀,关小出口阀,打开回流阀。泵开后慢慢开启出口阀,关小回流阀,分值:2分;
轮回水泵A(B,C)开:开泵前,必需开泵前后的截止阀,关小出口阀,打开回流阀。泵开后,慢开出口阀,关小回流阀,分值:各2分(共6分);
汽锅水包满后关汽锅顶放空阀,用户管路满后关用户顶的放空阀和进水阀;分
值:2分;
汽锅焚烧:小燃气流量焚烧,避免炉内爆燃。分值:2分;
焚烧前必需开风机;分值:2分;
先开引风机,后开鼓风机;分值:2分;
总共20分

③操作质量评分
汽锅出水温度:在整个操作进程中应小于100℃,总分值3分扫描距离:120秒,每次扣1分;接连10分钟汽锅出水温度跨越100℃扣3分,以后不再扣分。
汽锅回水温度:在整个正常供热进程中应年夜于45℃,总分值3分扫描距离:120秒,每次扣1分;接连6分钟汽锅回水温度低于45℃扣3分,以后不再扣分。
炉膛负压的下限:在整个操作进程中不应小于-100mmH2O,总分值3分,扫描距离:120秒,每次扣1分;接连6分钟炉膛负压的下限小于-100mmH2O,扣3分,以后不再扣分。
炉膛压力的上限:燃烧进程炉膛应当维持负压操作,炉膛压力的上限在整个燃烧操作进程中不应年夜于50mmH2O,总分值3分扫描距离:120秒,每次扣1分;接连6分钟炉膛负压的上限年夜于50mmH2O,扣3分,以后不再扣分。
氧含量下限:炉膛燃烧维持富氧操作,氧含量下限的不应小于5,总分值3分,扫描距离:120秒,每次扣1分;接连6分钟炉膛负压的下限小于5,扣3分,以后不再扣分。
氧含量上限:过量的空气的进进会下降汽锅的热效率,氧含量上限小于12,扫描距离:120秒,每次扣1分;接连6分钟炉膛氧含量的上限年夜于12,扣3分,以后不再扣分。
放空的气相压力:开炉进水和停炉放水时要实时开启放空阀,放空的气相压力P<0.2Mpa,总分值2分,扫描距离:60秒,每次扣1分。
补水压力:建立水轮回后补水压力应年夜于0.2Mpa,总分值5分,扫描距离:20秒,每次扣0.5分。
给水压力:水轮回的供水压力应维持一定的压头,已连结正常的流量。总分值5分扫描距离:20秒,每次扣0.5分;给水压力维持在0.5—0.65之间。
用户的室内取热最低温度:汽锅上水终了2小时后用户的室内取热应控制16℃以上。总分值5分。
用户的室内取热最高温度:应控制22℃以下。总分值5分。
总共40分

④事故处置评分
事故处置对处置时间有要求,教员其实不告诉学员什么时辰设事故,事故设置以后,数学模子会作出响应的响应,学员应当凭据模拟屏上的压力、温度和流量的变化,判断事故的发生。口头通知教员事故的类型,并尽快作出响应的处置。
给水泵坏了一台事故(A泵)
事故设置时间:汽锅水轮回建以后;
事故分值:5分;
事故处置要求:尽快断失落A泵的电源,尽快启动另外一台备用轮回水泵,扫描距离:100秒,每次扣2分;
火嘴灭火事故
事故设置时间:汽锅焚烧以后;
事故分值:5分
事故处置要求:停燃料,开年夜透风,要求透风10分钟后重新焚烧。(避免炉内爆炸)火嘴灭火事故发生后10分钟后应当焚烧,火不燃扣分,发生爆燃全扣失落。

下列事故要肄业员指出,口头通知教员事故的类型:

引风挡板不动3分
引风挡板卡死没有风流动:3分
补水压力表坏了:4分

下列事故每张试卷取一个或几个:
汽锅漏水事故
事故设置时间:汽锅开车终了;
事故分值:10分;
事故处置要求:尽快停燃料,停轮回,防水停炉,停透风,停炉。
引风机坏了事故
事故设置时间:汽锅开车终了;
事故分值:10分;
事故处置要求:尽快停燃料,停透风,停轮回水,停炉。
鼓风机坏了事故
事故分值:10分;
事故处置要求:尽快停燃料,停透风,停轮回水,停炉。
水轮回回路泄漏事故
事故分值:10分;
事故处置要求:当教员设置事故时,学员应当凭据压力的变化,指失事故的类型,尽快停燃料,停透风,停轮回水,停炉。
水轮回回路梗塞事故
事故分值:10分;
事故处置要求:当教员设置事故时,学员应当凭据压力的变化,指失事故的类型,尽快停燃料,停透风,停轮回水,停炉。
当一个学员考试结以后,评分法式会给出一个具体的说明。

5.结论:
改良已往的小型汽锅作业人员培训和考核方式已是火烧眉毛的使命,学习相关行业的进步前辈的技术和经验,有看开发出小型汽锅作业人员培训和考核一种新的方式和辅助的工具。


参考文章
1.王洵,张謦,宫立良,“汽锅仿真培训系统”,计较机仿真。2002,3,71-73
2.胡长松,“工业汽锅计较机夹杂仿真培训系统“,石油年夜学自动化系,山东东营。
3.许正宇.“化工进程的模拟培训器”.化工进展,1996,3:56-60
4.许正宇.”我国仿真培训器的成长历史和展看”,.化工进展,2001,3:81-86



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