低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統的製作方法

2023-06-22 02:36:21

專利名稱：低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統的製作方法
技術領域：
本實用新型提供一種氧化鋁生產理論知識和操作技能的培訓和教學系統，尤其是一種低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統。
背景技術：
傳統培訓存在以下缺陷一是實施成本高一培訓場所、硬體環境等不能滿足於成型規模(多至上千人)的教學模式，這對於用戶(院校、企業)是一種資源的消耗；二是缺乏延續性——限定的培訓場所不能滿足學員的動態需求(隨時學習)，也使得培訓缺乏保持力；三是資源利用不足一一更多教學資源不能做到隨時積累，隨時提供學員學習，造成了資源浪費的局面；四是間斷學員的工作安排——傳統的培訓需要間斷學員的工作安排，使得相當比例的學員得不到適時的時間進行培訓。山東鋁業職業學院是中國鋁行業系統內部唯一的職業高校。近年來隨著國內氧化鋁事業的蓬勃發展，對氧化鋁高技能人才的需求也與日俱增。在校學生完成氧化鋁生產理論學習後，必須到生產現場進行實習。但由於安全因素的考慮，被培訓者不可能得到實際操作的機會，特別是重要的主控室操作崗位。即使企業內職工技能培訓時，也不被允許到別的崗位上實際操作控制系統。這樣勢必降低了教學和培訓的質量。因此，需要開發一套以低溫拜耳法氧化鋁為對象的仿真教學培訓系統，實現在高度仿真情況下的培訓，以達到提高教學和職工培訓質量的目的。

實用新型內容根據以上現有培訓方式方法的不足，本實用新型要解決的技術問題是提供一種有效改變學習培訓方式，提高培訓質量的低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統，包括通過總線連接的伺服器和內部OA系統，其特徵在於設置教師站、現場站和DCS操作臺，教師站、現場站和DCS操作臺的通訊端連接總線，總線還設置若干學員站，現場站設置通訊裝置連接低溫拜耳法氧化鋁生產線的參數儀表。將計算機仿真技術、總線數據交換傳輸和氧化鋁生產工藝進行有機結合，通過對低溫拜耳法氧化鋁實際生產過程進行高度仿真，將氧化鋁生產的工作過程與專業知識及操作技能的學習過程有機地融合在一起。先對低溫拜耳法氧化鋁的七個工序進行物料平衡、能量平衡計算，並做出工藝設計及設備選型存入伺服器，為仿真提供基礎條件；然後根據生產實際情況，編寫各工序開停車步驟、主要工藝控制點、質量控制點、事故案例與分析改進、思考題等操作程序及知識點內容；以上述材料為基礎，運用動態仿真軟體PISP平臺開發仿真系統軟體。仿真系統軟體包括四部分工藝仿真軟體(伺服器、裝置仿真)、仿DCS及現場操作(DCS操作臺和學員站)、操作評價系統和總體監控軟體(內部OA系統和教師站)。其中優選方案是所述的伺服器內部設置依次關聯的原礦漿製備、低溫溶出、赤泥洗滌、晶種分解、多效蒸發、苛化和氫鋁焙燒的工藝分析處理調試模塊。工藝分析處理調試模塊以低溫拜耳法氧化鋁生產工藝為原型，以氧化鋁生產的系統開車、停車及事故處理為主體內容，由原礦漿製備、低溫溶出、赤泥洗滌、晶種分解、多效蒸發、苛化和氫鋁焙燒七個單元操作組成。由於氧化鋁生產流程較長，被培訓者無法在短時間內完成整個生產流程的聯調，故在開發過程中，將整個生產流程分為七個可單獨調試的單元操作，每個單元操作均用圖片和文字說明其在整個流程中的位置及其前後的相關單元，便於被培訓者培訓工作的順利開展。本實用新型低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統所具有的有益效果是通過總線連接的伺服器、內部OA系統、教師站、現場站和DCS操作臺 ，總線還設置若干學員站，現場站設置通訊裝置連接低溫拜耳法氧化鋁生產線的參數儀表，各單元均參照儀表集散自動控制系統進行設計、安裝及運行，主要參數控制採用數字顯示儀表，並將檢測到的信號傳送到計算機上的各單元仿真軟體中，構成顯示、記錄和操作一體的平臺。現場圖採用仿實際設計，並將現場傳來的工藝流程參數及相關數據進行實時動態畫面顯示，並建立數據曲線，報警曲線，保存實時數據和歷史數據，能採用數顯調節儀表進行調節控制工藝參數，關鍵閥門採用電動調節閥自動調節，使學生在實訓操作中可進行手動控制，當系統達到穩態後也可進行自動控制。本實用新型具有一是克服了傳統培訓在時間、空間、環境等方面的限制，藉助計算機來進行多媒體培訓，採用視頻和超文本等多種方式，傳遞培訓教學信息，讓優秀的資源得以共享，教師、學員和媒體之間實現自由地交流；二是可以提供更有效、更及時、更有針對性的培訓，培訓時間和地點機動靈活，降低培訓成本，將在崗學習和培訓有機地結合在一起，擴展了企業、院校人員學習的空間和途徑，由傳統的被動學習轉變為主動有選擇地學習，充分提高培訓、學習效率；通過該系統的發明、應用，可以改變以往培訓時走馬觀花，無法深入學習和了解生產過程的弊端，將引導和幫助學習者深入地了解體會氧化鋁理論知識和操作實際情況，提高培訓學習的效率。

圖I為本實用新型的電氣原理方框圖；圖2為本實用新型的伺服器模擬生產工藝原理方框具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例做進一步描述如圖I、圖2所示，通過總線連接伺服器、內部OA系統、教師站、現場站和DCS操作臺，總線還設置若干學員站，現場站設置通訊裝置連接低溫拜耳法氧化鋁生產線的參數儀表。伺服器內部設置依次關聯的原礦漿製備、低溫溶出、赤泥洗滌、晶種分解、多效蒸發、苛化和氫鋁焙燒的工藝分析處理調試模塊。[0023]現場站通過通訊裝置採集低溫拜耳法氧化鋁生產線的各種參數。伺服器內部固化的培訓系統由入門知識、氧化鋁生產過程仿真、單元操作的知識點、思考題等組成。[0025]入門知識多媒體素材以動畫、課件等多種展現形式，介紹氧化鋁生產過程中的各種動、靜設備的內部結構和工作原理。氧化鋁生產過程仿真以拜耳法氧化鋁生產工藝為原型，模擬冷態開車、正常停車和常見事故處理操作。為了方便培訓管理，仿真培訓系統配備有在線指導和評價系統和教師指令站管理系統，有了這兩個系統，用戶可以很方便的組織日常培訓以及考核。單元操作的知識點為使被培訓者能夠更充分的理解每個單元及整個生產流程，每個單元操作均包含圖片及文字說明，介紹該單元在整個流程中的位置及該單元所包括的關鍵設備、主要操作的主要培訓內涵。思考題教師可以對仿真項目中涉及到的理論知識進行考核。軟體提供了思考題編輯器工具，教師可以根據需要自己修改和添加題目。考生在題目做對後打對勾、做錯後打叉號，實時做出評判。思考題便於學生更好的了解工藝。本實用新型中的總線連接技術、內部OA系統、DCS操作臺、區域網、和教室外圍設備為普通現有技術，其設置和使用為本行業技術人員所掌握。工作原理和使用過程本專利選用氧化鋁生產中應用最為廣泛的工藝流程。該產品以低溫拜耳法氧化鋁生產工藝為原型，以氧化鋁生產的系統開車、停車及事故處理為主體內容，由原礦漿製備、低溫溶出、赤泥洗滌、晶種分解、多效蒸發、苛化和氫鋁焙燒七個單元操作組成。由於氧化鋁生產流程較長，被培訓者無法在短時間內完成整個生產流程的聯調，故在開發過程中，將整個生產流程分為七個可單獨調試的單元操作，每個單元操作均用圖片和文字說明其在整個流程中的位置及其前後的相關單元，便於被培訓者培訓工作的順利開展。各單元均參照儀表集散自動控制系統進行設計、安裝及運行，主要參數控制採用數字顯示儀表，並將檢測到的信號傳送到計算機上的各單元仿真軟體中，構成顯示、記錄和操作一體的平臺。現場圖採用仿實際設計，並將現場傳來的工藝流程參數及相關數據進行實時動態畫面顯示，並建立數據曲線，報警曲線，保存實時數據和歷史數據，能採用數顯調節儀表進行調節控制工藝參數，關鍵閥門採用電動調節閥自動調節，使學生在實訓操作中可進行手動控制，當系統達到穩態後也可進行自動控制。在區域網環境下，將一臺機器作為教師指令站，其它機器作為學員站，學員站之間相互獨立，沒有數據通訊和幹擾；教師站負責對學員站的監視和控制。在此種培訓模式下，受訓者獨立完成完整工藝流程的仿真操作，其操作痕跡將被全部記錄，用於後期的操作分析和事故分析。教師站收集所有學員的操作信息，生成操作或考核成績表。針對學員對工藝掌握的熟練程度，可以同時進行多人、多裝置、不同工況的培訓。
權利要求1. 一種低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統，包括通過總線連接的伺服器和內部OA系統，其特徵在於設置教師站、現場站和DCS操作臺，教師站、現場站和DCS操作臺的通訊端連接總線，總線還設置若干學員站，現場站設置通訊裝置連接低溫拜耳法氧化鋁生產線的參數儀表。
專利摘要一種低溫拜耳法氧化鋁生產仿真教學系統，屬於氧化鋁生產理論知識和操作技能的培訓系統領域。包括通過總線連接的伺服器和內部OA系統，其特徵在於設置教師站、現場站和DCS操作臺，教師站、現場站和DCS操作臺的通訊端連接總線，總線還設置若干學員站，現場站設置通訊裝置連接低溫拜耳法氧化鋁生產線的參數儀表。通過對低溫拜耳法氧化鋁實際生產過程進行高度仿真，將氧化鋁生產的工作過程與專業知識及操作技能的學習過程有機地融合在一起。本實用新型可以同時進行多人、多裝置、不同工況的培訓，改變以往培訓時走馬觀花，無法深入學習和了解生產過程的弊端，引導和幫助學習者深入地了解體會氧化鋁理論知識和操作實際情況，提高培訓學習的效率。
文檔編號G09B9/00GK202362963SQ20112041229
公開日2012年8月1日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年8月12日
發明者傅佃亮, 張玉明, 楊志偉, 溫金德, 王春娟, 王玉玲, 隋健 申請人:山東鋁業公司