Компьютерные тренажеры для обучения персонала по ПЛАС для химических и нефтеперерабатывающих производств

Статья опубликована в журнале «Автоматизация и ИТ в нефтегазовом комплексе» (№2 за 2013 г.)

Хачатуров Сурен Львович, начальник отдела АСУ ТП НПФ «КРУГ»
Зенов Андрей Юрьевич, инженер по АСУ ТП НПФ «КРУГ»

Аварии на опасных производственных объектах приводят к негативным социальным, экологическим и экономическим последствиям. При использовании опасных веществ в технологическом процессе всегда существует возможность возникновения аварийной ситуации в результате отказов элементов системы, а также сочетания различных ошибок обслуживающего персонала.

Вероятность возникновения, сценарий развития и масштаб последствий аварийной ситуации в основном определяются эффективностью и согласованностью действий персонала, как основного участника управления технологическими процессами.

Законодательством РФ, установлены определения опасных производственных объектов, для которых должен быть разработан план локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС), основывающийся на сценариях возникновения аварийных ситуаций, постадийном анализе их развития и анализе действий производственного персонала по локализации и ликвидации аварийных ситуаций. Все рабочие и инженерно-технические работники (ИТР), непосредственно занятые ведением технологического процесса и эксплуатацией оборудования на этих объектах, проходят изучение, тренинг и сдают экзамены по ПЛАС. Очевидно, что «планирование» аварий и подготовка персонала к реагированию на возникшую аварийную ситуацию позволяют максимально быстро локализовать и ликвидировать последствия от аварий.

Практика применения ПЛАС показала, что без организации тренировок по этим планам, их применение неэффективно. Это связано с тем, что, в отличие от ежедневных действий персонала по технологическим операциям, практических навыков по действиям в условиях таких редких событий, как аварии, персонал не имеет. Проведение учебных тревог в работающем производстве малоэффективно, поскольку отсутствует возможность получения навыков для множества вариантов возникновения и развития аварии и активного воздействия на элементы управления  в процессе тренировки. Тренировка операторов на тренажерах является эффективным методом поддержания и развития навыков по ликвидации аварийных ситуаций в соответствии с ПЛАС, действующим на установке.

Относительно небольшие капиталовложения при создании обучающих тренажеров создают предпосылки широкого их использования в обучении операторов и снижения ущерба при аварии от неправильных и ошибочных действий при их ликвидации. Необходимость разработки обучающих тренажеров для объектов I и II категории взрывоопасности регламентируется ПБ 09-540-03.

НПФ «КРУГ» разработан и внедрен ряд компьютерных тренажерных комплексов (КТК) для обучения персонала ликвидации аварийных ситуаций в нефтеперерабатывающей промышленности. Назначение обучающей системы – повышение квалификации и обученности оперативного персонала технологических установок по ликвидации аварийных ситуаций. Обучающие системы создаются в качестве тренажеров, приближенных к действующим на установках АСУ ТП.

Цели обучающей системы

  1. Обучение и приобретение практических навыков выполнения операций по предупреждению, локализации и ликвидации аварийных ситуаций
  2. Непрерывный и периодический контроль и тестирование уровня знаний и навыков по ликвидации аварийных ситуаций
  3. Повышение качества подготовки рабочих и ИТР, занятых ведением технологического процесса и эксплуатацией оборудования
  4. Снижение вероятности возникновения аварийной ситуации по причине проявления человеческого фактора.

Обучающая система представляет собой программно-вычислительный комплекс, выполненный на базе персональных компьютеров. Она включает в себя перечень аварийных ситуаций в соответствии с документом «План ликвидации аварийных ситуаций» для технологической установки и моделирование действий по локализации и ликвидации конкретной аварийной ситуации.

Функции обучающей системы

  1. Сигнализация состояния оборудования, клапанов, запорной арматуры
  2. Ручной ввод данных
  3. Выдача управляющих воздействий с ПК на запорную арматуру, насосы и другое технологическое оборудование
  4. Контроль прохождения команд управления
  5. Архивирование результатов проверки знаний эксплуатационного персонала.

Структура обучающей системы

  1. Содержание-перечень аварийных ситуаций
  2. Общие положения по ликвидации аварийных ситуаций
  3. План расположения оборудования установки
  4. Структура технологических блоков и их взаимосвязь
  5. Видеокадры аварийных ситуаций
  6. Инструкция по эксплуатации системы обучения.

Каждой аварийной ситуации соответствует определенный видеокадр. Видеокадр представляет собой часть технологической схемы с функциональной схемой автоматизации объекта. Пример видеокадра аварийной ситуации для блока электрообессоливания и II ступени подогрева сырой нефти установки ЭЛОУ АВТ представлен на рисунке 1.

Рисунок - 1 Блок 2. Повреждение электродегидратора Э-301 и трубопроводов обвязки. Выброс нефти

На видеокадрах аварийной ситуации реализованы функции управления технологическим объектом: открытие и закрытие ручной арматуры и отсечных клапанов, включение/отключение насосов, АВО, электродегидраторов, управление регулирующими клапанами. Действия обучающегося по ликвидации аварийной ситуации отображаются на мнемосхеме.

В компьютерном тренажере имитируются реальные средства управления технологическим процессом, что обеспечивает идентичность с промышленным автоматизированным рабочим местом (АРМ) оператора. Конкретные средства управления оборудованием вызываются на видеокадр. Все управляющие действия фиксируются.

Примеры отображения средств управления представлены: для электрозадвижек - на рисунке 2, для насосов – на рисунке 3, для отсечных клапанов – на рисунке 4, для регуляторов – на рисунке 5.


Рис.2. Управление электрозадвижкой 

Рис.3. Управление насосом

Рис.4. Управление отсечным клапаном

Рис.5. Управление регулятором

 

Все действия, выполняемые оператором, записываются в базу данных с указанием его фамилии и даты проведения проверки знаний. Пример протокола проверки знаний приведен на рисунке 6.


Рис.6. Протокол проверки знаний

В тренажере предусмотрена функция «Помощь», которая позволяет оператору в ходе обучения сравнивать свои действия по ликвидации аварийной ситуации с правильными действиями. Обучающий тренажер может устанавливаться как непосредственно в операторных, так и в классах обучения. Установка тренажера в операторных позволяет эксплуатационному персоналу проводить обучение и закрепление знаний непосредственно на рабочем месте с последующей аттестацией его знаний в классах обучения. Обучающая система может быть реализована в виде отдельных рабочих мест, работающих независимо друг от друга, или объединена в общую локальную сеть по принципу преподаватель-обучающийся. Пользователи обучающей системы при необходимости могут самостоятельно вносить в нее изменения, например, при внесении изменений в ПЛАС.

Фирмой «КРУГ» разработаны и внедрены обучающие тренажеры по ПЛАС для следующих объектов:

  1. Установки первичной переработки нефти АТ-1, АТ-2 для ОАО «НК Роснефть – Туапсинский НПЗ»
  2. Установка каталитического риформинга Л-35/11-300 для ОАО «НК Роснефть – Туапсинский НПЗ»
  3. Установки первичной переработки нефти АТ-2, ЭЛОУ АВТ для ЗАО «Краснодарский НПЗ – Краснодарэконефть»
  4. Установка первичной переработки нефти ЭЛОУ АВТ для ОАО «Новошахтинский завод нефтепродуктов».