经验教训，模拟成功

正如森科尔能源公司最近的一个项目所证明的那样，模拟在工厂启动期间节省了时间和金钱，并确保系统在异常情况出现时有效运行。此外，仿真非常适合于验证工厂设计，验证控制配置，并由工程师和操作人员测试“假设”场景。

这些结论来自于Suncor Energy在加拿大阿尔伯塔省油砂作业中成功使用的动态模拟技术。本文将讨论模拟器程序的最佳实践，并提供在进行霍尼韦尔UniSim平台的项目设计、测试和实现时所获得的主要经验教训。

森科尔能源公司是一家综合能源公司，总部位于加拿大阿尔伯塔省卡尔加里。其主要业务包括石油生产、天然气、炼油和可再生能源。1967年，森科尔开创了加拿大油砂的商业开发，这是世界上最大的石油资源盆地之一。2010年，森科尔完成了与加拿大石油公司的合并，后者于2009年被收购。

在艾伯塔省北部麦克默里堡附近的加工基地，森科尔从油砂中回收沥青，并将其升级为可用于精炼的原料和柴油燃料。油砂是沥青、沙子和水的混合物，必须在地下开采或加热才能进行加工。森科尔的油砂业务通过地表采矿和蒸汽注入技术回收沥青，并将其升级为原油产品。加拿大大约80%的油砂太深，无法开采，必须就地开采。这种方法增加了沥青供应量，同时降低了成本和对环境的影响。

在MacKay River和FireBag作业中，Suncor采用蒸汽辅助重力排水(SAGD)工艺作为现场作业的一部分。SAGD是一种用于生产重质原油和沥青的提高采收率技术。它采用了一种先进的蒸汽增产技术，即在油藏中钻两口平行的水平井，垂直偏移数米。低压蒸汽连续注入上部井筒，加热石油，降低其粘度，使加热后的石油排入下部井筒，在那里被泵出。

业务挑战

在当今的过程控制系统世界中，控制有价值的工厂资产的个人应该接受过有效地完成工作所需的培训和设备。任何类型的加工厂的操作人员都不能犯错误，这可能是代价高昂的，并可能危及生命。

工厂操作人员不断检查设备的运行情况，以确保所有工艺系统正常运行。他们经常进行调整，使工艺变量保持在可接受的范围内，并不断检查压力、流量和温度。操作人员还可以识别潜在的和实际的问题，并快速执行纠正措施，以最大限度地减少影响。

尽管他们的工作要求很高，但许多年轻的操作员从未经历过工厂周转或危急情况。确保他们在危机期间采取适当行动的唯一方法是让他们做好准备。模拟训练需要为操作人员提供真实的彩排，以应对需要他们本能地以能力和信心作出反应的情况。模拟器允许主管客观地培训和评估操作员，花时间确保清楚地了解操作和安全的所有关键方面。

仿真解决方案

操作员培训模拟器(OTS)技术可以实现安全高效的工厂启动，支持森科能源公司“零旅程”和“卓越运营”的企业承诺。森科尔致力于为员工提供适当的工具和技术来执行他们的工作，现在正在为公司内的每个新项目建立一个模拟器。

霍尼韦尔的UniSim高保真模拟平台成功地与Suncor 22万桶/天的升级装置的mat前阶段集成。UniSim是一个统一的仿真解决方案，为森科尔提供了先进的霍尼韦尔UOP优化功能，并已在七个工厂(焦炭、硫磺、柴油、汽油、石脑油、氢气和单元操作)的三个OTSs(操作员培训模拟器)上实施，总共超过45,000个I/O点。

Suncor现有的模拟器类型包括:高保真操作员培训模拟器(现有的和新的升级器)、FireBag Stage 3(新)和Voyageur(新)。在这些操作中，UniSim解决方案将用于:

• 新的控制室操作员培训(启动、关闭和紧急程序)
• 现有控制室操作员进修培训(启动、关闭和紧急程序)
• 支持高级过程控制(APC)和优化
• DCS控制验证和逻辑校验
• 验证和改进工厂操作程序
• “如果什么?场景分析，以及
• 开发和测试新的控制策略

最佳实践

Suncor Energy的模拟器项目基于业主、供应商和其他第三方的集成团队理念。成功的关键包括收集全面的工厂数据，支持数据分析，及时交付高质量的DCS数据库和培训系统，以及具有与真实系统和工厂相同外观的高保真仿真平台。该计划还为有效的操作人员培训分配了充足的时间，所有这些都得到了公司和团队的大力支持。

基于森科尔的经验，推荐的模拟器程序的最佳实践包括:

• 为模拟器室选择一个靠近主控制室的位置。
• 模拟器控制台和屏幕，以及操作员的椅子，应复制主控制室。
• 放置模拟设备的房间必须隔音。
• 在向员工介绍模拟器之前，他们应该熟悉要模拟的工厂流程。
• 培训时间不应超过8小时，因为给员工过多的负担或压力是没有意义的。
• 在初次培训三个月后进行进修课程，以确保没有养成不良习惯。
• 面板操作员每年至少两次需要通过执行紧急和启动/关闭程序来显示能力。
• 在工厂调试之前，为期6个月的模拟器培训对于确保启动是安全的、按计划进行的，并将成本降至最低是至关重要的。

实际结果

对于森科尔能源公司来说，通过模拟拥有训练有素的操作人员意味着更好的操作:更高的效率，更少的停机时间，更低的能源成本，更少的设备损坏，更少的生产损失，更符合环境要求，更安全的操作。

当前的模拟程序成功地在时间和预算范围内进入了安全模式。三个模拟器室的所有工程包以及控制台、硬件、软件、机架室和电缆计划都已完成。

Suncor将在整个项目生命周期中应用模拟来实现特定的操作目标。例如，在承诺资本支出之前，公司试图在概念设计阶段确定单元或过程操作限制。它还希望在部署前演示APC和优化应用程序，以及微调控制逻辑、警报和联锁等设计问题。此外，森科尔的目标是开始启动新的或现代化的单位或过程更快，并完成他们更快。它致力于培训和发展安全、优化和环保的程序和系统的操作人员。该模拟器项目旨在通过基于计算机的认证来获取现有操作人员的技能，并通过实际操作将最佳实践传授给新的操作人员。

最后，由于采用了先进的OTS技术，森科尔的目标是在持续的基础上提高开工率和产品质量。这意味着避免或最大限度地减少事故，更快地从异常情况中恢复，更容易满足政府对操作员认证和环境操作的规定，以及改善实时操作和控制的模拟应用程序。

经验教训

森科尔的模拟器项目提供了许多有价值的经验教训，可以为其他组织考虑类似的努力提供帮助。这些包括:

1.当所有过程数据可用时，启动模拟器项目，并且设计从EDS阶段更改的可能性最小:

• 工艺数据要求包括p&id，因果关系，pfd，逻辑叙述，控制叙述，热量和材料平衡，以及供应商文件。
• 初始项目范围后的设计更改将导致延误和额外成本。

2.确认合同中的所有内容都清楚地写出来了:

• 谁会购买模拟器硬件、控制台、安装、ewp等等?

3.确保主题专家可以定义每个工厂的范围:

• 详细功能规范(DFS)阶段是您实现这一点的机会。如果没有定义范围，它将会回来困扰你。

4.花点时间去了解项目中公司的参与者和供应商:

• 有助于建立团队合作，消除“我们vs.他们”的态度。

5.项目管理人员应告知区域利益相关者他们的责任和人力需求。

6.对项目生命周期及以后的安全管理买入:

• 包括在工厂变化时对模拟器的更新。
• 确保有预算来支付额外的技术投资。

森科尔公司对健康、安全和安保的公司和组织承诺确保了模拟器项目的成功。仿真技术通过及时有效的操作人员培训，有助于森科尔公司的业务目标。它节省了时间和金钱，并确保控制系统在异常情况出现时正常运行。此外，有效的OTS可以在资源有限的环境中培训新人员，以实现安全高效的工厂启动。该解决方案不断提高控制室操作员的技能，使工厂在初始启动后能够有效运行。它还为森科尔未来的APC和优化应用提供了一个跳板。

Donald M. Brooks是Suncor能源公司的运营协调员。

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