Моделирование технологических процессов и систем управления блоков печей в компьютерных тренажерах для обучения и контроля знаний персонала нефтеперерабатывающих предприятий

• Автор: Душанин, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 255 с. : ил

Введение

Глава 1 Анализ автоматизированных систем обучения производственного персонала

1.1 Тенденции развития современных нефтеперерабатывающих предприятий

1.2 Анализ аварийности на нефтеперерабатывающих предприятиях РФ

1.3 Анализ средств и систем обучения оперативнотехнологического персонала

1.4 Применение компьютерных тренажеров для обучения и контроля знаний оперативнотехнологического персонала

Глава 2 Разработка тренажерной модели блока печей нефте ерерабатьвающего предприятия

2.1 Свойства тренажерной модели

2.2 Информационная структура компьютерного тренажера

2.3 Классификация моделей для компьютерного тренажера

2.4 Разработка модели технологического процесса

2.4.1 Требования к модели технологического процесса
2.4.2 Оборудование и технологические процессы блока печей Характеристика блока печей как объекта моделирования
2.4.2.1 Трубчатые печи. Назначение и классификация трубчатых печей.
2.4.2.1.1 Принцип работы печей
2.4.2.1.2 Конструктивные элементы трубчатых печей
2.4.2.2 Система топливоснабжения
2.4.2.2.1 Линия топливного газа
2.4.2.2.2 Линия жидкого топлива
2.4.2.3 Линия дымового газа
2.4.2.4 Линия воздуха на горение
2.4.2.5 Описание линии сырья
2.4.2.6 Теплообменная аппаратура
2.4.3 Обоснование выбора типа моделей технологического процесса. Метод разработки математической модели технологического процесса
2.4.4 Модель распределения массовых расходов теплоносителей в разветвленной сети трубопроводов
2.4.4.1 Моделирование линии сырья
2.4.4.2 Моделирование линии газа
2.4.5 Моделирование трубчатой печи
2.4.5.1 Моделирование зоны радиации
2.4.5.2 Моделирование зоны конвекции
2.4.5.3 Моделирование теплообменной аппаратуры
2.4.5.4 Моделирование сепаратора топливного газа
2.4.5.5 Моделирование теплового баланса узлов смешения и разветвления трубопроводов
2.4.5.6 Моделирование процесса горения газообразного топлива
2.5 Математическое моделирование системы управления технологическим процессом
2.5.1 Назначение модели системы управления, требование к модели
2.5.2 Модель системы измерительных преобразователей
2.5.3 Моделирование устройств связи с объектом
2.5.4 Моделирование регулирующих контроллеров
2.5.5 Моделирование супервизорной ЭВМ
2.5.6 Моделирование систем исполнительных механизмов
2.6 Моделирование дискретных систем
2.6.1 Требования к модели дискретных систем
2.6.2 Метод моделирования дискретных объектов и систем
2.7 Математическое моделирование зависимости физикохимических свойств веществ от параметров технологического процесса
2.8 Моделирование нештатных ситуаций
2.8.1 Требования к модели нештатных ситуаций
2.8.2 Классификация нештатных ситуаций
2.8.3 Моделирование нештатных ситуаций, механизмы инициирования нештатных ситуаций
2.9 Алгоритм имитационного моделирования
2.1 араметрическая идентификация и проверка адекватности
трен а жер I о й м одел и
Параметрическая идентификация тренажерной модели
Параметрическая идентификация математической модели распределения расходов теплоносителей в разветвленной
сети трубопроводов
Проверка адекватности тренажерной модели
Выводы
Глава 3 Разработка моделей интерфейсов оператора и инструктора
3.1 Моделирование интерфейса оператора
3.1.1 Требования к интерфейсу оператора
3.1.2 Применение систем сбора данных и оперативного диспетчерского управления технологического процессами для разработки интерфейса оператора
3.2 Моделирование интерфейса инструктора
Выводы .
Глава 4 Практическая реализация тренажерной модели
4.1 Программная реализация тренажерной модели
4.2 Параметрическая идентификация и проверка
адекватности тренажерной модели
4.2.1 Параметрическая идентификация тренажерной модели
4.2.2 Проверка адекватности тренажерной модели
4.3 Моделирование интерфейсов оператора и инструктора
4.4 Технология работы с компьютерным тренажером
Выводы
Выводы и основные результаты работы
Список литературы


Проблемы, связанные с управлением и ролью человеческого фактора являются неотъемлемой частью обеспечения протпвоаварийной устойчивости производства. Если лет назад болсс всех происшествий было вызвано техническими причинами, то сегодня прослеживается тенденция резкого смещения их в сторону человеческого фактора . Наиболее приоритетной задачей управления нефтеперерабатывающими производствами является предотвращение, прогноз и ликвидация или локализация аварийных ситуаций 3. Совершенствование процессов и систем управления требуют глубоких совершенствующихся знаний персонала о технологическом процессе, средствах контроля и управления. В настоящее время акцепт защиты персонала от техники должен, на мой взгляд, смещаться в сторону защиты современной сложной техники от неквалифицированного пользователя, так как его неграмотные действия могут привести к тяжелым последствиям. Задача состоит в анализе и совершенствовании существующих систем обучения, разработке принципиально новых автоматизированных средств обучения и кон троля знаний оперативнотехнологического персонала. Согласно директивы Европейского Союза ответственность за соблюдение требований в области промышленной безопасности несет оператор, эксплуатирующий опасный производственный объект 9. Важнейшая составляющая деятельности оператора готовность к локализации и ликвидации аварийных ситуаций. От этого в большей степени зависят и масштабы, и тяжесть последствий промышленных аварий 9. Высокая степень ответственности технологического персонала требует качественную его подготовку и профессиональное обучение. Подготовка оперативного персонала на отечественных нефтеперерабатывающих производствах осуществляется, главным образом, в аудиториях с изучением технологических регламентов, схем автоматизации производств, правил техники безопасности при управлении производством с дальнейшим прохождением производственной практики на реальном объекте. Производственная практика заключается в ознакомлении с технологическим оборудованием, регулирующей и запорной арматурой, технологическими трубопроводами и коммуникациями. Причем подобный стиль обучения не подразумевает проведение практических тренировок по ликвидации аварийных ситуаций. Для систематизации и автоматизации процесса обучения и контроля знаний по технике безопасности применяются тестовые тренажерные программы. Обучение и контроль знаний на тестовых программах заключается в выборе правильных ответов из нескольких вариантов, причем в режиме обучения не допускается переход к следующему вопросу при неправильном ответе, предусматриваются подсказки. Принцип построения и использования тестовых программ предопределяет их основные недостатки неприменимость для обучения технологии, возможность заучивания правильных ответов, отсутствие практических занятий по предупреждению и ликвидации аварийных ситуаций. Практика показывает, что при применении существующего метода обучения желаемый уровень подготовки у операторовтехиологов достигается в течение лет работы на объекте 3. Анализ существующих систем обучения производственного персонала, причин и характера аварийности свидетельствует об их неэффективности и необходимости разработки принципиально новых средств обучения, исходящих из теоретических основ процессов и систем управления. Г вводом в действие в г. Федерального закона О промышленной безопасности опасных производственных объектов резко возросли требования к качеству подготовки персонала организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, подконтрольные Госгортехнадзору России 9. Трудности в организации обучения персонала связаны как с созданием информационных учебных ресурсов, так и с обеспечением эффективных способов их использования, а также контроля за достижением обучаемым заданного уровня знаний, навыков и умений 9. Это обусловлено увеличивающимися объемами информации, требованиями повышения качества обучения и высокой аварийности вследствие ошибок персонала. Решение перечисленных проблем невозможно без широкого внедрения в процессы подготовки персонала информационных технологий баз данных и знаний, сетевых технологий, мультимедиатехнологий 9.