Sách hướng dẫn Thực tập vận hành trên hệ thống mô phỏng

BỘ LAO ĐỘNG - THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP) Logo Sách hƣớng dẫn giáo viên Mô đun: THỰC TẬP VẬN HÀNH TRÊN HỆ THỐNG MÔ PHỎNG Mã số: HD O Nghề: VẬN HÀNH THIẾT BỊ HÓA DẦU Trình độ: lành nghề Hà Nội - 2004 1 Mã tàI liệu Mã quốc tế ISBN: Tuyên bố bản quyền : Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình Cho nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Tổng cục Dạy nghề sẽ làm mọi cách để bảo vệ bản quyền của mình. Tổng cục Dạy Nghề cám ơn và hoan nghênh các thông tin giúp cho việc tu sửa và hoàn thiện tốt hơn tàI liệu này. Địa chỉ liên hệ: Dự án giáo dục kỹ thuật và nghề nghiệp Tiểu ban Phát triển Chƣơng trình Học liệu 2 LỜI TỰA (Vài nét giới thiệu xuất xứ của chương trình và tài liệu) Tài liệu này là một trong các kết quả của Dự án GDKT-DN ….. (Tóm tắt nội dung của Dự án) (Vài nét giới thiệu quá trình hình thành tài liệu và các thành phần tham gia) (Lời cảm ơn các cơ quan liên quan, các đơn vị và cá nhân đã tham gia … ) (Giới thiệu tài liệu và thực trạng) Sách hƣớng dẫn giáo viên là tài liệu hƣớng dẫn giảng dạy cho từng mô đun/môn học trong hệ thống mô đun và môn học đào tạo cho nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí ở cấp trình độ lành nghề. Các thông tin trong tài liệu có giá trị hƣớng dẫn giáo viên thiết kế và tổ chức giảng dạy cho mô đun/môn học một cách hợp lý. Giáo viên có thể thay đổi hoặc điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện và bối cảnh thực tế trong quá trình dạy học. Đây là tài liệu thử nghiệm sẽ đƣợc hoàn chỉnh để trở thành sách hƣớng dẫn giáo viên chính thức trong hệ thống dạy nghề. Hà nội, ngày …. tháng…. năm…. Giám đốc Dự án quốc gia 3 MỤC LỤC Đề mục Trang MỤC LỤC .............................................................................................................. 3 GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN ...................................................................................... 6 Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun ................................................................................. 6 Mục tiêu của mô đun ............................................................................................. 6 Mục tiêu thực hiện của mô đun ............................................................................. 7 Nội dung chính của mô đun ................................................................................... 7 Các hình thức dạy - học chính trong mô đun ........................................................ 8 LIỆT KÊ CÁC NGUỒN LỰC CẦN THIẾT CHO MÔ ĐUN ..................................... 9 GỢI Ý TỔ CHỨC THỰC HIỆN BÀI DẠY ............................................................ 10 BÀI 1 KHÁI NIỆM HỆ THỐNG MÔ PHỎNG........................................................ 10 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 10 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 10 1.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG VÀ HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH .................... 10 1.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ......................................................................... 12 1.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 12 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ................................................... 13 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP ......................................................................... 13 CÁC BÀI KIÊM TRA ĐÁNH GIÁ MẪU ................................................................. 13 (CDU) ................................................................................................. 14 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 14 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 14 2.1. HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH ........................................................................ 14 2.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ......................................................................... 19 2.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 19 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................... 20 ......................... 21 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 21 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 21 3.1. HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH ........................................................................ 21 4 3.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 27 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................... 28 BÀ (CCR) .......................................................................................................... 29 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 29 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 29 4.1. HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH ........................................................................ 29 4.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ......................................................................... 35 4.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 35 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ ................................................... 36 (NHT) ................................................................................................................... 37 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 37 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 37 5.1. HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH ........................................................................ 37 5.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ......................................................................... 42 5.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 43 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................... 43 (ISOMER) ................................................................................. 45 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 45 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 45 6.1. HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH ........................................................................ 45 6.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ......................................................................... 50 6.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 51 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................... 51 (GO- HTU) ........ 53 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 53 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 53 7.1. HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH ........................................................................ 53 7.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ......................................................................... 58 7.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 59 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................... 59 5 (PRU) .................... 61 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ ....................................................................... 61 PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC ..................................... 61 8.1. HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH ........................................................................ 61 8.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU ......................................................................... 66 8.3. THAM QUAN THỰC TẬP ............................................................................. 67 PHẦN III CÁCH THỨC KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ .................................................... 67 TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ................................................................. 68 KẾ HOẠCH VÀ CÁCH THỨC ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP MÔ ĐUN.......... 70 CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN ..................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 72 6 GIỚI THIỆU VỀ MÔ ĐUN Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun Các nhà máy lọc hóa dầu hiện nay đều đƣợc thiết kế để có thể thực hiện công việc điều khiển máy móc, thiết bị từ phòng điều khiển trung tâm nhờ hệ thống điều khiển tự động kiểu phân tán (DCS). Nhân viên vận hành theo dõi và điều khiển hoạt động toàn bộ nhà máy từ bàn điểu khiển ở phòng điều khiển trung tâm. Để giúp học viên hình thành kỹ năng điều khiển, làm quen với máy móc thiết bị hệ thống điều khiển để rút ngắn thời gian thực tập trực tiếp tại các cơ sở sản xuất, ngƣời ta xây dựng các mô hình mô phỏng hoạt động của các phân xƣởng bằng các chƣơng trình mô phỏng trên máy tính. Các thiết bị đƣợc mô phỏng, thiết kế hình dạng ngoài giống nhƣ thiết bị trang bị trong hệ thống điều khiển máy móc thiết bị (từ bàn điều khiển cho đến máy tính thiết kế,...). Với phƣơng thức đào tạo này cho phép đơn giản đƣợc chƣơng trình, giảm đƣợc thời gian thực tập tại cơ sở sản xuất, giảm chi phí đào tạo nhƣng vẫn đạt đƣợc kết quả đào tạo cao. Mục tiêu của mô đun Mô đun nhằm đào tạo cho học viên có đủ kiến thức, kỹ năng về vận hành các quá trình công nghệ cơ bản trong công nghiệp chế biến dầu khí. Học xong mô đun này học viên phải có đủ năng lực: - Mô tả đƣợc nguyên lý chung của hệ thống mô phỏng, các thiết bị chính, chức năng, nhiệm vụ của các thiết bị. - Mô tả đƣợc đặc tính của một số phân xƣởng, loại thiết bị khác nhau trong công nghệ lọc hoa dầu. - Làm quen với vận hành nhà máy lọc hóa dầu hiện đại từ phòng điều khiển thông qua hệ thống điều khiển phân tán (DCS), bao gồm các nhiệm vụ khởi động (Start-up), vận hành bình thƣờng (Normal Operation), dừng phân xƣởng theo kế hoạch và dừng khẩn cấp (Emergency Shutdown- ESD). - Rút ngắn đƣợc thời gian thực tập ở nhà máy hoặc Pilot. - Mô tả và thực hiện đƣợc quy trình cơ bản về khởi động, dừng khẩn cấp phân xƣởng, thiết bị (từ phòng điều khiển trung tâm) thông qua hệ thống điều khiển phân tán (DCS) và hệ thống dừng khẩn cấp (ESD). 7 - Mô tả đƣợc sơ đồ đƣờng ống, thiết bị đo lƣờng (P&ID's) của một số phân xƣởng công nghệ chính trong công nghệ lọc hóa dầu. Mục tiêu thực hiện của mô đun Học xong mô đun này học viên phải có đủ năng lực: - Khởi động đƣợc các phân xƣởng chính trong công nghệ chế biến dầu khí trên hệ thống thiết bị mô phỏng, bao gồm: + Phân xƣởng chƣng cất dầu thô ở áp suất thƣờng (CDU) + Phân xƣởng Cracking xúc tác cặn (RFCC) + Phân xƣởng Reforming tái sinh xúc tác liên tục (CCR) + Phân xƣởng xử lý Naphtha bằng hydro (NHT) + Phân xƣởng đồng phân hóa Naphtha nhẹ (ISOMER) + Phân xƣởng xử lý GO bằng hydro (GO-HTU) + Phân xƣởng thu hồi Propylene (PRU) - Xử lý đƣợc một số sự cố thƣờng xảy ra trong quá trình vận hành các phân xƣởng nói trên. - Dừng khẩn cấp các phân xƣởng theo từng tình huống cụ thể. - Mô tả đƣợc khái quát quá trình điều khiển nhà máy lọc hóa dầu hiện đại từ phòng điều khiển trung tâm. Nội dung chính của mô đun Bài 1 Khái niệm hệ thống mô phỏng Bài 2 Vận hành phân xƣởng chƣng cất dầu thô ở áp suất thƣờng (CDU) Bài 3 Vận hành phân xƣởng Cracking xúc tác cặn (RFCC) Bài 4 Vận hành phân xƣởng Reforming tái sinh xúc tác liên tục (CCR) Bài 5 Vận hành phân xƣởng xử lý Naphtha bằng hydro (NHT) Bài 6 Vận hành phân xƣởng đồng phân hóa Naphtha nhẹ (ISOMER) Bài 7 Vận hành phân xƣởng xử lý GO bằng hydro (GO-HTU) Bài 8 Vận hành phân xƣởng thu hồi Propylene (PRU) 8 Các hình thức dạy - học chính trong mô đun Hoạt động 1: Nghe giáo viên giới thiệu về hệ thống mô phỏng. Hoạt động 2: Thực tập vận hành các phân xƣởng chính trong công nghiệp lọc hoá dầu nhƣ: chƣng cất dầu thô ở áp suất khí quyển, Cracking xúc tác cặn (RFCC), Reforming tái sinh xúc tác liên tục (CCR), xử lý Naphtha bằng hydro (NHT), đồng phân hóa Naphtha nhẹ (ISOMER), xử lý GO bằng hydro (GO-HTU), thu hồi Propylene (PRU). Hoạt động 3: Tự nghiên cứu tài liệu. Hoạt động 4: Tham quan, thực tập tại phòng điều khiển trung tâm nhà máy lọc hoá dầu hoặc pilot. 9 LIỆT KÊ CÁC NGUỒN LỰC CẦN THIẾT CHO MÔ ĐUN Đây là mô đun thực hành với thời lƣợng lớn, hệ thống thiết bị và phƣơng thức đào tạo tƣơng đối mới ở Việt nam, vì vậy, yêu cầu nguồn lực phục vụ cho mô đun có nhƣng yêu cầu tƣơng đối đặc biệt: - Phải có hệ thống thiết bị mô phỏng vận hành bao gồm tối thiểu mô hình các phân xƣởng công nghệ nhƣ sau: chƣng cất dầu thô ở áp suất khí quyển, Cracking xúc tác cặn (RFCC), Reforming tái sinh xúc tác liên tục (CCR), xử lý Naphtha bằng hydro (NHT), đồng phân hóa Naphtha nhẹ (ISOMER), xử lý GO bằng hydro (GO-HTU), thu hồi Propylene (PRU). - Có phòng thực hành đủ tiêu chuẩn về kích thƣớc, hệ thống điều hoà thông gió để đảm bảo điều kiện vận hành của thiết bị mô phỏng. Số lƣợng máy tính mô phỏng cho học viên đủ lớn để đảm bảo chất lƣợng đào tạo. - Các phần mềm thiết kế, phần mềm hỗ trợ cho hoạt động mô đun phải đƣợc cài đặt đầy đủ với phiên bản mới nhất. 10 GỢI Ý TỔ CHỨC THỰC HIỆN BÀI DẠY BÀI 1. KHÁI NIỆM HỆ THỐNG MÔ PHỎNG Mã bài: HD O1 PHẦN I - CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ Để quá trình dạy và học thu đƣợc hiệu quả tốt thì cần phải có một số yêu cầu về phƣơng tiện, trang thiết bị dạy và học tối thiểu và sự chuẩn bị thích hợp của giáo viên. Các yêu cầu về trang thiết bị dạy học và công tác chuẩn bị của giáo viên bao gồm nhƣng không giới hạn các nội dung chính sau: - Giáo viên phải chuẩn bị các tài liệu liên quan đến bài học nhƣ các tài liệu hƣớng dẫn các bƣớc thao tác cho khởi động phân xƣởng, tài liệu hƣớng dẫn vận hành của nhà cung cấp thiết bị, các tình huống sự cố dự kiến đặt ra cho học viên xử lý,... - Hệ thống mô phỏng phải đƣợc cài đặt đầy đủ các mô hình mô phỏng trình bày trong giáo trình và các phần mềm hỗ trợ khác. Phòng thực hành phải đủ số lƣợng máy cho học viên thực hành tốt nhất là tối đa 4 học viên trên một bàn điều khiển,... - Về phía học viên phải chuẩn bị các kiến thức liên quan đến phân xƣởng nhƣ phải thuộc các sơ đồ công nghệ, đƣờng ống thiết bị đo lƣờng của mô hình. PHẦN II - TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1.1. THUYẾT TRÌNH BÀI GIẢNG VÀ HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH 1.1.1. Giới thiệu Trƣớc khi thực tập vận hành từng phân xƣởng, học viên cần phải làm quen với hệ thống mô phỏng để có các kiến thức cơ bản về hệ thống nhằm hỗ trợ cho việc thực hành cụ thể từng mô hình đƣợc tốt hơn. 1.1.2. Những vấn đề lƣu ý về nội dung trong hoạt động giảng dạy 1.1.2.1. Những lƣu ý chung Trƣớc hết cần phải lƣu ý rằng các nội dung trình bày trong giáo trình là những kiến thức khái quát chung về hệ thống mô phỏng. Do việc mua sắm thiết bị hệ thống sẽ đƣợc tiến hành sau khi bộ giáo trình hoàn thành, vì vậy, hệ thống máy móc có thể có những khác biệt nhất định so với nội dung đề cập trong giáo trình. Mỗi một nhà cung cấp thiết bị, phần mềm cho hệ thống mô phỏng có những khác biệt và điểm mạnh riêng mà trong khuôn khôn khổ 11 của giáo trình không thể đề cập hết, giáo viên có nhiệm vụ căn cứ vào hệ thống thiết bị thực tế để có những hiệu chỉnh thích hợp cho bài giảng. Trong quá trình mua sắm hệ thống mô phỏng, cần phải bám vào nội dung chƣơng trình đào tạo, để đƣa ra các yêu cầu cho nhà cung cấp nhằm tận dụng hết khả năng hệ thống thiết bị đáp ứng tốt nhất mục tiêu đào tạo đặt ra. Kèm theo hệ thống máy móc thiết bị, nhà cung cấp hệ thống mô phỏng sẽ cung cấp các tài liệu hƣớng dẫn vận hành và các thông tin chi tiết khác về hệ thống mô phỏng, giáo viên cần cập nhật các thông tin này cùng với giáo trình để hƣớng dẫn học viên cho phù hợp với điều kiện thực tế. 1.1.2.2. Sơ đồ hệ thống mô phỏng a. Sơ đồ hệ thống mô phỏng Cho dù các nhà cung cấp khác nhau thì cấu hình của hệ thống mô phỏng vận hành các phân xƣởng công nghệ điển hình đều tƣơng đối giống nhau nhƣ mô tả trong hình H.1-2 của giáo trình. Trong bài học này, nhiệm vụ quan trọng nhất của giáo viên là giới thiệu cho học viên hiểu đƣợc vai trò, nhiệm vụ của hệ thống mô phỏng và kỹ năng thao tác bàn điều khiển, kỹ năng thao tác các thiết bị ngoài hiện trƣờng và nhận biết các thiết bị ngoài hiện trƣờng (nhƣ các loại van, phƣơng thức vận hành,...). Để học viên hiểu đƣợc bản chất của hệ thống mô phỏng quá trình vận hành, giáo viên cần mô tả khái quát hoạt động của nhân viên vận hành ở phòng điều khiển trung tâm và nhân viên vận hành ngoài hiện trƣờng qua đó học viên hình dung đƣợc mối tƣơng quan giữa hoạt động thực hành trong hệ thống mô phỏng và hoạt động trong thực tế. b Chức năng của các thành phần Trong phần này, giáo viên có thể giảng sơ bộ về lý thuyết cho học viên trƣớc khi hƣớng dẫn cụ thể trên hệ thống thực hành. Các thông tin hệ thống nhƣ: cấu hình máy, các phần mềm ứng dụng trong từng máy cũng cần đƣợc giới thiệu để cho học viên nắm đƣợc và tự tìm hiểu tiếp trong quá trình học tập. Về các máy trong hệ thống mô phỏng nên tập trung giới thiệu kỹ về máy tính mô phỏng bàn điều khiển dành cho học viên thực tập vận hành (mô phỏng bàn điều khiển ở phòng điều khiển trung tâm) và máy tính mô phỏng cho nhân viên vận hành ngoài hiện trƣờng. Để học viên có đủ khả năng thể thao tác trên bàn phím khi đi vào thực tập từng mô hình (thực tập vận hành từng phân xƣởng), bài học này có ý nghĩa quan trọng là giáo viên phải giới thiệu cho học viên tính năng, cách sử 12 dụng bàn phím điều khiển (hoặc trên màn hình nếu màn hình kiểu cảm biến "touch screen"), các phím điều khiển đặc biệt, các đƣờng đặc tuyến,... phục vụ cho việc vận hành. Giáo viên cần thực hành mẫu cho học viên về cách điều khiển các thông số công nghệ cơ bản, nhiệt độ, áp suất, lƣu lƣợng. Cách thức đặt giá trị điều khiển cho các bộ điều khiển tự động. 1.1.2.3. Các mô hình mô phỏng Giáo viên giới thiệu cho học viên các mô hình mô phỏng đƣợc cài đặt trong hệ thống, đặc biệt đi sâu vào các mô hình mô phỏng nằm trong phạm vi chƣơng trình bào gồm: Phân xƣởng chƣng cất dầu thô ở áp khí quyển (CDU), phân xƣởng Cracking xúc tác cặn (RFCC), phân xƣởng Reforming tái sinh xúc tác liên tục (CCR), phân xƣởng xử lý Naphtha bằng hydro (NHT), phân xƣởng đồng phân hóa Naphtha nhẹ (ISOMER), phân xƣởng xử lý GO bằng hydro (GO-HTU), phân xƣởng thu hồi Propylene (PRU). Các mô hình khác nhƣ nhà máy chế biến khí, các phân xƣởng xử lý LPG, Kerosene, trung hòa kiềm, polypropylene và các thiết bị quan trong trong nhà máy nhƣ lò đốt, máy nén khí,... đƣợc xem là chƣơng trình mở rộng. 1.2. TỰ NGHIÊN CỨU TÀI LIỆU Mặc dù mô đun này thiết kế nhằm mục tiêu xây dựng kỹ năng vận hành cho học viên là chính. Tuy nhiên, việc tự nghiên cứu của học viên cũng là vấn đề quan trọng. Nhiều vấn đề do thời lƣợng giáo viên không thể truyền đạt hết cho học viên nhƣ các ký hiệu trên bản vẽ trên sơ đồ công nghệ, ý nghĩa của các con số,... đây là những kiến thức quan trọng để học viên thực hiện các bƣớc thực hành. Các vấn đề học viên cần phải tự nghiên cứu mở rộng nhƣ cấu trúc bàn phím điều khiển, chức năng của từng nút trên bàn phím, các phím thao tác tổ hợp,... 1.3. THAM QUAN THỰC TẬP Địa điểm tham quan, thực tập thích hợp cho bài học là các phòng điều khiển trung tâm ở các nhà máy công nghệ, trong điều kiện cho phép tham quan các phòng đ