石油化工焦化装置数字化虚拟现实安全工程专业实验实训系统

针对石油化工领域中具有代表性的焦化装置,运用数字化虚拟现实技术和事故过程(泄漏、火灾、爆炸)等动态计算机技术应用,构建一个集焦化装置工艺、设备、故障、应急等部分进行实验实训的仿真平台,该系统可以逼真的模拟生产装置的运行状态及故障处理,动态表现有毒有害气泄漏、火灾、爆炸等事故现象,进行应急救援演练并对事故后果进行安全评估和分析。

适用于高等学校、职业技术院校等单位安全工程、石油化工、机械制造等专业实验实训之用。本系统也适用于政府安全管理部门、厂矿企业、培训机构等单位培训之用。

二、实验实训内容

1、焦化装置整体工艺、设备、场景实验实训;

1.1 装置三维建模

对项目培训所确定的装置进行数字化建模,三维模型应按照设计图、施工图等图纸实际尺寸进行制作,应与现场实际情况基本吻合,以最大程度地还原厂区、相关装置及其周边环境的真实场景。

1.2 装置运行原理

对装置主体原则性工艺流程进行展示性学习,用于掌握石化企业典型生产装置所采用的技术方案、装置内各主要设备之间以及物料之间的关系。工艺流程展示性学习主要以动画的方式模拟介质在管线中的流动状态、方向以及反应过程(如关键性参数变化等)。

2、关键部件的结构、运行原理、维护保养实验实训;

2.1 设备运行原理

选取装置典型通用设备(管道泵,过滤器,呼吸阀,球阀,质量流量计,止回阀等),对设备的结构、运行原理等进行展示性学习,学习方式以动画为主。

2.2常见设备故障类型及原因分析

2.2.1 离心泵

2.2.1.1 震动并有噪音:消除油泵和电动机轴心线不正,轴弯曲,轴承装配不当。轴承内外圆、转子径向、垂直振动和摆动过大,平衡管堵塞,地脚螺栓松动;

2.2.1.2 填料筒发热、渗漏:轴心不正,轴弯曲,轴套和填料接触处有伤,填料硬化失效或缺油,填料不合格,填装方法不当,液封环安装不当,液封管线堵塞;

2.2.1.3 轴承发热:轴心线不正,轴弯曲,轴承磨损,润滑不良,轴承安装不当,平衡盘工作不正常;

2.2.1.4 启动负荷过大:轴心线不正,轴承安装不当,填料装得过紧或缺油,叶轮和泵的壳体相互磨擦,平衡盘不起作用。

2.2.2 球阀

2.2.2.1 关不严:球体冲翻、密封面无预紧压力等。

2.2.3蝶阀

2.2.3.1 密封面泄漏:橡胶密封圈老化、磨损;密封面压圈松动、破损;介质流向不对等。

2.3 常见设备故障处理方法

3、应急预案的演练实验实训;

以装置应急预案文档为参照,选取若干典型预案,对应急预案操作进行展示性学习。展示性学习主要以动画的方式对预案操作的操作步骤、关键状态与参数等内容进行讲解。

(1)事故类型


构建实训场景,建立实训装置,以实物的方式构建典型应用场景,增强学员对装置运行情况及故障处理的直观认识,达到提升员工操作技能的目的。

三、系统组成

1、焦化装置实物三维模型系统;

2、焦化装置数字化虚拟现实(VR)实验系统;

3、可视化平台系统。

四、技术参数

1、实物模型

1.1 主题:焦化装置仿真比例模型;

1.2 模型尺寸:3000 2000 1500mm(其中展示台H700mm);

1.3 模型电源:220V/50Hz

1.4 主要材料:有机玻璃,珠光玻璃,工程塑料,铜塑线,铝合金、铜片、控制系统、高级装饰材料、模型灯泡等。

1.5 工艺内容:

根据焦化厂生产线建筑总平面所示,设计制作一套可以完整显示整个生产工艺流程的模型;厂区环境、设施整体展现。整套模型在台面上设有路灯、灯塔、和厂区绿化等美观效果;

焦化装置生产工艺流程:包括备煤工艺,炼焦工艺,化产工艺等;备煤车间(煤仓、配煤室、粉碎机室、皮带机运输系统)、炼焦车间(煤塔、焦炉、装煤设施、推焦设施、拦焦设施、熄焦塔、筛运焦工段)、煤气净化车间,冷鼓工段;脱氨工段;粗苯工段及其公辅设施等。

2、VR系统


利用数值模拟软件计算火灾热辐射、爆炸冲击波及危化品泄漏扩散影响范围并实现事故动态可视化过程


包括:(1)硫化氢、氨气等气体泄漏扩散模拟;(2)汽油、原油、苯、烷等物质燃烧热辐射模拟;(3)汽油、原油、甲醇、乙醇等物质爆炸冲击波模拟。

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