馬國(guó)光 何金蓬

摘 要 隨著石油與天然氣行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高級(jí)孔板閥相關(guān)技術(shù)人員的需求不斷上升。高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，不僅直觀地展示和講解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化操作流程、故障處理等內(nèi)容，而且提供了錯(cuò)誤操作后果演示功能，改善了技術(shù)人員的實(shí)際操作體驗(yàn)，為培養(yǎng)高質(zhì)量的高級(jí)孔板閥技術(shù)人員奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 高級(jí)孔板閥；虛擬仿真；仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）02-0035-03

Abstract With the development of oil and gas industry， the demands and the employment standard of the technicians of advanced orifice valve are increasing gradually. Intuitively displaying and describing the internal structure， the standard operating procedure and fault treatment and providing the function of demonstrating the conse-quence of error operation， the simulation and training system of ad-vanced orifice valve improves the practice operation experience of technicians and lays the foundation for the enterprise to cultivate the excellent technicians.

Key words advanced orifice valve； virtual simulation； simulation training system

1 前言

截至2015年底，我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道里程超過(guò)7×

104 km，干線管網(wǎng)已基本形成，區(qū)域管網(wǎng)和支線管道將成為未來(lái)建設(shè)的重點(diǎn)，而流量計(jì)量的準(zhǔn)確性是確保天然氣貿(mào)易公平，促進(jìn)天然氣行業(yè)有效發(fā)展的重要保障[1-2]。高級(jí)孔板閥由于無(wú)須停輸即可進(jìn)行檢查、更換和維修，具有準(zhǔn)確性高、操作靈活和密封可靠等特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的天然氣流量計(jì)量當(dāng)中。

隨著天然氣行業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的需要急劇增加，“直接上崗”逐漸取代了傳統(tǒng)“培訓(xùn)—學(xué)徒—考核—上崗”的模式[3]。因此，如何培養(yǎng)出符合企業(yè)用人標(biāo)準(zhǔn)、掌握標(biāo)準(zhǔn)化操作流程的高級(jí)孔板閥技術(shù)人員，是目前各石油院校教育改革的重要內(nèi)容之一。

2 結(jié)合虛擬仿真的必要性

為確保高級(jí)孔板閥計(jì)量的準(zhǔn)確性，需要技術(shù)人員按標(biāo)準(zhǔn)化操作流程對(duì)其進(jìn)行定期維護(hù)。但由于操作步驟煩瑣，操作風(fēng)險(xiǎn)較高，技術(shù)人員在實(shí)訓(xùn)中少有實(shí)際的操作體驗(yàn)，難以真正掌握高級(jí)孔板閥標(biāo)準(zhǔn)化操作流程。高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)以高級(jí)孔板閥為原型，結(jié)合整體結(jié)構(gòu)、工作原理和操作規(guī)范等內(nèi)容，通過(guò)3D技術(shù)對(duì)實(shí)際操作環(huán)境進(jìn)行模擬，集文字、動(dòng)畫(huà)和聲音于一體，為技術(shù)人員創(chuàng)造了一個(gè)界面友好的、人機(jī)交互的開(kāi)放式虛擬環(huán)境，具有良好的生動(dòng)性、交互性和極強(qiáng)的感染力，能使技術(shù)人員快速熟練地掌握高級(jí)孔板閥的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理及標(biāo)準(zhǔn)化操作流程，大大改善了實(shí)際操作體驗(yàn)，從而達(dá)到企業(yè)的用人標(biāo)準(zhǔn)。

3 高級(jí)孔板閥虛擬仿真系統(tǒng)

高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)以Microsoft SQL Server 2008

作為數(shù)據(jù)庫(kù)，利用Autodesk Maya進(jìn)行建模，利用Unity 3D進(jìn)行實(shí)體平臺(tái)搭建，并通過(guò)C#語(yǔ)言對(duì)各模塊行為進(jìn)行控制。高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要包括結(jié)構(gòu)展示、標(biāo)準(zhǔn)化操作流程、故障處理和錯(cuò)誤操作后果演示等功能模塊。

結(jié)構(gòu)展示 仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可對(duì)高級(jí)孔板閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，包括防雨保護(hù)罩、頂板、壓板、齒輪軸、放空閥、滑閥、平衡閥、孔板部件、上閥體、下閥體、注油嘴和對(duì)焊法蘭等。技術(shù)人員亦可詳細(xì)查看某一部件，并進(jìn)行放大、縮小及旋轉(zhuǎn)的操作，實(shí)現(xiàn)全方位瀏覽，從而提高對(duì)高級(jí)孔板閥的認(rèn)知度。高級(jí)孔板閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，部件詳細(xì)展示如圖2所示。

標(biāo)準(zhǔn)化操作流程 高級(jí)孔板閥標(biāo)準(zhǔn)化操作流程主要包括準(zhǔn)備工作、取出孔板、清洗孔板、檢查孔板和裝入孔板并記錄等子流程。此模塊為高級(jí)孔板閥各部件定義了相關(guān)邏輯動(dòng)作，技術(shù)人員通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可完成控制操作。同時(shí)，當(dāng)操作指令發(fā)出后，系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)相關(guān)操作規(guī)范對(duì)此操作進(jìn)行響應(yīng)，對(duì)不規(guī)范操作進(jìn)行警告，從而讓技術(shù)人員掌握高級(jí)孔板閥的標(biāo)準(zhǔn)化操作流程。以裝入孔板子流程為例，具體操作如下：

1）準(zhǔn)備工作，裝入孔板操作流程需要準(zhǔn)備密封脂、密封環(huán)、密封墊、手套、毛巾、扳手、螺絲刀、文件夾和筆等，技術(shù)人員在仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中依次點(diǎn)選以上工具材料，從而完成準(zhǔn)備工作；

2）點(diǎn)擊黃油，選擇“涂抹”，并選擇“孔板”，在孔板密封環(huán)四周少許抹一層黃油；點(diǎn)擊上閥體導(dǎo)板提升軸，選擇“轉(zhuǎn)動(dòng)”，將孔板端正、平齊地放入上閥腔；并將其向下?lián)u至碰到滑板為止；

3）用鼠標(biāo)拖拽的方式依次裝入密封墊片、壓板、頂板，點(diǎn)擊頂板上的螺釘，選擇“擰緊”，并用鼠標(biāo)拖拽的方式蓋好防雨保護(hù)罩；

4）點(diǎn)擊平衡閥，選擇“打開(kāi)”，平衡上、下閥腔壓力；

5）點(diǎn)擊滑閥操作軸，選擇“順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)”，全開(kāi)滑閥；

6）點(diǎn)擊轉(zhuǎn)動(dòng)下閥體導(dǎo)板提升軸，選擇“轉(zhuǎn)動(dòng)”，將孔板搖至下閥腔工作位置；

7）點(diǎn)擊滑閥，選擇“關(guān)閉”；

8）點(diǎn)擊密封脂盒蓋，選擇“旋轉(zhuǎn)”，緩慢注入密封脂；

9）點(diǎn)擊平衡閥，選擇“關(guān)閉”；

10）點(diǎn)擊放空閥，選擇“打開(kāi)”，排除上閥腔內(nèi)氣體；

11）點(diǎn)擊放空閥，選擇“關(guān)閉”，操作完成。

準(zhǔn)備工作及待裝入孔板如圖3所示，部分操作步驟如圖4所示。

故障處理 高級(jí)孔板閥在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)故障，需要技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行正確處理，否則極易引發(fā)安全事故。高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為技術(shù)人員提供滑閥內(nèi)漏、滑閥和提升孔板跳齒、提升孔板卡滯、注油嘴和其他部位滲漏、計(jì)量數(shù)據(jù)誤差較大等故障處理方法的“Step By Step”教學(xué)。技術(shù)人員依據(jù)系統(tǒng)提示，按步驟操作，即可完成對(duì)故障的處理，從而熟練地掌握故障規(guī)范的處理方法，保證高級(jí)孔板閥穩(wěn)定運(yùn)行。

以開(kāi)關(guān)滑閥跳齒故障處理為例，按照系統(tǒng)提示，依次進(jìn)行操作：

1）點(diǎn)擊平衡閥，選擇“打開(kāi)”，保持上下腔壓力平衡；

2）點(diǎn)擊齒輪軸，并按住鼠標(biāo)左鍵緩慢拖動(dòng)，以正反向旋轉(zhuǎn)齒輪軸，直至齒輪嚙合正常。

操作完成，如圖5所示。

錯(cuò)誤操作后果演示 在此模塊中，高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)錯(cuò)誤操作所可能引起的嚴(yán)重后果進(jìn)行演示，從而給實(shí)訓(xùn)人員以警示，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可對(duì)以下錯(cuò)誤操作做出后果演示：

1）滑閥未關(guān)閉，直接拆卸頂絲致壓板；

2）關(guān)閉滑閥，未關(guān)平衡閥，未放空拆卸頂絲；

3）滑閥泄漏，放空閥堵塞，拆卸頂絲；

4）頂板、壓板、墊片已正常拆除，專用搖臂套筒掛在滑閥軸上，操作人員正對(duì)設(shè)備移動(dòng)；

5）操作人員正對(duì)上閥腔槽口、上齒輪軸、下齒輪軸和滑閥軸；

6）操作場(chǎng)所堆放有雜物，地面有易滑倒的液體，無(wú)暢通的安全通道；

7）未開(kāi)平衡閥就開(kāi)滑閥；

8）完成頂絲緊固檢查、放空閥關(guān)閉確認(rèn)、平衡上下閥腔壓力后，未開(kāi)滑閥就逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)下齒輪軸；

9）完成相關(guān)部件清洗檢查后，將導(dǎo)板組件整體裝入上閥腔時(shí)迅速下?lián)u上齒輪軸；

10）拆卸和裝入孔板時(shí)，手指伸入孔板小孔。

關(guān)閉滑閥，未關(guān)平衡閥，未放空拆卸頂絲的錯(cuò)誤操作后果如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

高級(jí)孔板閥仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)技術(shù)人員的批量培訓(xùn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，技術(shù)人員在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行操作，避免了現(xiàn)實(shí)操作過(guò)程中的安全隱患，提高了對(duì)高級(jí)孔板閥理論知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)化操作流程的掌握程度，為企業(yè)培養(yǎng)高質(zhì)量的技術(shù)人員奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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