半实物仿真工厂在《反应器操作与控制》课程中的应用研究邓桂花【摘要】本文针对化工专业学生在学习反应器操作与控制课程时，不能到工厂动手操作，理论与实践严重脱离的问题，将半实物仿真技术引入到课程中，在实物构建的接近工厂真实生产的环境下，模拟实际生产操作，在提高学生反应器操作与控制能力的同时，较好地培养了学生的职业综合能力和职业素养，为走向工作岗位打下了良好的基础。【关键词】半实物仿真;反应器操作与控制课程;动手能力;应用：TP391.9：A：2095-2457（2019）16-0182-002DOI：10.19694/jki.issn2095-2457.2019.16.080在现代化工生产中，因为生产的连续化、生产装置的大型化，生产的自动化程度越来越高、控制系统越来越复杂，生产过程必须按规操作，职业院校学生很难参与实际开车、停车、故障等操控练习，也无法完成突发故障与事故应急处理的训练。高职化工类专业学生缺乏有效的手段完成实践教学，学生技能培养很难达到企业生产需求，为此我校构建了包含一个单元实训中心、两个仿真实训机房、一个半实物仿真实训工厂和一个氧化锌中试车间的综合实训平台用于实践及专业课程教学。反应器操作与控制课程借助半实物仿真工厂构建虚拟教学情境，提升了学生典型反应设备的操作、控制、工况维持及事故预判与紧急处理能力。1半实物仿真技术全数字仿真用计算机模拟了DCS控制系统，用实时运行的数学模型代替真实生产装置，在仿真软件上对进行操作技能训练。但是软件上的设备模型与现实的生产设备存在较大差异，训练过程缺少实物感，仿真训练更像电脑游戏，无法完全代替实物实训。我校构建的流程級煤制甲醇仿真实训装置，属于第三代仿真技术“半实物仿真工厂”，包括水煤浆制备、气化、CO变换、低温甲醇洗、甲醇合成和甲醇精制六个工段。仿真实训生产工艺是以神华包头180万吨/年煤制烯烃生产工艺为背景，对生产设备进行一定比例的缩小，删除备用系统、简化了工艺流程后设计安装的。每个工段包含一个主体设备模型，装置中安装了真实的管道、阀门、控制仪表、传感器、储罐容器及模拟的动设备和传质传热设备等。仿真机通过软件模拟生产中总控室DCS自动控制系统和工厂真实操作参数，生产装置区手动阀门的开度、工艺指标转换成电信号传送给仿真机，仿真机再将数据模型计算的结果和控制数据转换成模拟信号传送到装置区，通过相关仪表实时显示各现场工艺指标，模拟工厂实际生产中装置开停车操作、常见故障处理、及正常生产中参数受扰动的变化趋势。煤制甲醇半实物仿真工厂的开放性实验实训能很好地培养学生动手操作能力，并在操作过程中获取知识、熟练技术，引导学生进行思维创新。2半实物仿真工厂的功能和优点我校开发的煤制甲醇半实物仿真工厂是完全按照实训中心场地情形进行设计，仿真软件高精度模拟实际DCS操作界面，与流程装置实时交互，真实再现工厂情景，系统能耗低，安全无污染。学生可以结合实体装置，既可在电脑上进行单机离线全流程仿真操作，也可小组分岗位内外操联合操作，并且可以进行一些安全培训演练。实训环境更安全、更经济，实践性和可操作性极强，有效地解决了现场实习难、操作技能训练难的问题，大大提高对学生实践操作技能的培养。半实物仿真工厂内通过实物再现，学生可以认识各种显示仪表，体验各种阀门的使用方法，能够帮助学生了解典型的化学工艺过程的原理、生产方法、工艺流程及主要设备的操作方法。仿真软件提供了一个与真实装置非常相似的操作环境，其中操作界面、数值信息动态显示、状态信息动态指示、操作方式等方面与真实化工装置的DCS操作环境相同，具有很强的交互性、重复性。仿真操作在“中控室”内进行，学生可利用时标设定、快门设定、程序冻结、成绩评定、趋势记录等功能灵活、反复进行开停车、事故处理及系统稳态维持等全面训练。3半实物仿真工厂在《反应器操作与控制》课程中的实践研究“反应器操作与控制”课程是应用化工专业的核心课程，是集理论和实际操作于一体的课程，要求学生既要掌握化工生产中典型反应器的理论知识，又要具备较强的反应设备岗位实际操作技能，能完成生产中关键设备—反应器的正常操作和维护，从而确保生产的顺利...