CN108961900A - 一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，属于危化品泄漏应急处置技术领域。本发明的步骤为：A、构建应急处置管理模块：任一角色按照苯加氢装置煤气泄漏应急演练预案中分配的指令任务，独立完成煤气泄漏的应急处置，系统对相关数据进行记录存储；B、构建评价管理模块：煤气泄漏处置仿真应急处置完成后，评价管理模块根据任务完成情况与已内置于系统的标准处理流程比对，对角色的处置情况自动给出客观评价，内容包括：处置步骤、装备使用、动作准确度、信息沟通及作业环境识别等。本发明提高了广大员工的应急预防处置能力，强化了苯加氢装置煤气泄漏事故应急演习机制，降低了安全事故所带来的经济损失。

Description

一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法

技术领域

本发明涉及危化品泄漏应急处置技术领域，更具体地说，涉及一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法。

背景技术

苯加氢装置是一级重大危险源，集有毒有害、易燃易爆、高温高压和特种设备等多高危并存的生产单元，苯加氢生产单元的高危性决定了安全生产及安全管理的风险和难度。苯加氢的安全生产事关广大职工生命健康和切身利益，事关公司的持续发展。

苯加氢装置发生煤气泄漏进行快速、有效应急处置一直是苯加氢安全生产工作中的重要内容，为了加强基层职工现场事故的应急救援能力和效果，传统的煤气泄漏应急救援方式主要是通过文字、图表和应急演练等形式来实现。文字、图表这种方式能够一定程度的模拟煤气泄漏应急救援，与实际生产过程中遇到煤气泄漏应急救援有较大差距。煤气泄漏应急演练通过构建苯加氢煤气泄漏场景，现场假想煤气泄漏点进行模拟应急救援，但是这种方式在现场的表现形式不够形象，同真实发生煤气泄漏相比缺少操作性。

目前化工行业常规的煤气泄漏应急救援方式主要是应急实战演练，这种方式需要消耗大量的人力、物力和财力，成本较高，实施的次数也会受到限制。同时由于环境的设置，体验的局限，有许多重要的煤气泄漏控制处理措施不能令救援人员全面掌握，一旦煤气泄漏发生由于缺乏现场实际经验，往往应对失当，甚至可能发生误操作，进而可能造成更大的安全事故。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，以虚拟现实技术为基础建立1：1的苯加氢煤气泄漏真实灾害场景，具体管线、设备的精细度可根据实际需求达到可操作的程度，同时支持场景中任意模型参数的修改，能够对任意模型绑定热区，根据热区绑定相应的触发操作。场景中逼真的灾难特效模拟，能够真实的模拟苯加氢装置发生煤气泄漏、火灾、爆炸等粒子特效，其中煤气泄漏效果能够模拟煤气的特性。煤气火势的蔓延效果能够根据现场天气、风速风向、救援措施等进行调整。煤气爆炸效果包括一次爆炸、闪爆、连续爆炸以及爆炸后的模型损毁等。应急预案演练和考核工作的常态化，应用该系统可以反复进行演练和考核。通过多人配合演练煤气泄漏预案，熟悉煤气泄漏的处置方式，将煤气泄漏演练常态化。通过反复开展煤气泄漏应急预案演练，查找应急预案中存在的问题，进而完善应急预案，提高煤气泄漏应急预案的实用性和可操作性。建立员工安全培训新模式，以煤气泄漏演练场景和演练内容为基础，培训题库和培训内容灵活配置，培训员工熟悉苯加氢的煤气相关设备、管线和功能，熟悉苯加氢煤气泄漏救援预案的处置流程和煤气安全方面的规章制度，有效提高员工的培训水平。

本发明可应用于国内不同的苯加氢装置工艺搭配，也可满足苯加氢各类用户的定制化需求，通过系统反复多次的进行煤气泄漏三维应急仿真演练，积累应急演练的经验，找出应急体系中的弱点，强化苯加氢装置煤气泄漏应急救援演练机制。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，其步骤为：

A、构建应急处置管理模块：任一角色按照苯加氢装置煤气泄漏应急演练预案中分配的指令任务，独立完成煤气泄漏的应急处置，系统对相关数据进行记录存储；

B、构建评价管理模块：煤气泄漏处置仿真应急处置完成后，评价管理模块根据任务完成情况与已内置于系统的标准处理流程比对，对角色的处置情况自动给出客观评价，内容包括：处置步骤、装备使用、动作准确度、信息沟通及作业环境识别等。

进一步地，还包括C、构建角色管理模块：对苯加氢煤气泄漏事故应急处置过程设定多角色参加，实现多角色同时进行集成交互仿真演练，不同类型角色的行为控制通过Unity所支持的不同类型状态机以及Animator控制器实现，角色如：班长、中控人员、巡检人员、检修人员、消防员、医护人员等。

进一步地，还包括D、构建场景管理模块：对苯加氢装置煤气水封区域煤气泄漏场景按照1:1建立三维仿真模型，采用以Unity3D引擎为核心开发工具和编程语言相结合设计的一套3D应急演练操作系统，在Max3D、Maya等软件的基础上1:1还原苯加氢煤气水封区域真实场景，具体包括煤气水封、煤气管线、设备阀门、煤气介质、应急救援器材与消防器材等可视物品，其中煤气泄漏效果能够模拟煤气的特性，煤气火势的蔓延效果能够根据现场天气、风速风向、救援措施等进行调整，煤气爆炸效果包括一次爆炸、闪爆、连续爆炸以及爆炸后的模型损毁等；模拟煤气泄漏事故发生及处置场景，并在系统内同步角色的动作与所对应的场景，包括：装置运行数据、报警信号、泄漏、扩散、中毒、人员急救、现场警戒、工艺及设备应急处置等相关环节。

进一步地，还包括E、构建评价管理模块：主要用于系统对苯加氢装置煤气泄漏参演人员任务完成情况进行评分，系统演练结束后会自动生成WORD格式的报告文档，包括所有煤气泄漏演练信息，每个角色的任务完成情况，评分情况等。

进一步地，还包括F、构建培训管理模块：以苯加氢装置煤气泄漏演练场景和演练内容为基础，培训题库和培训内容灵活配置，培训员工熟悉苯加氢装置的煤气相关设备、管线和功能，熟悉苯加氢装置煤气泄漏救援预案的处置流程和煤气安全方面的规章制度。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

1)本系统可以3D可视化：根据苯加氢装置真实场景1：1的建立煤气泄漏灾害场景和人物模型，具体管线、设备的精细度可根据实际需求达到可操作的程度，模拟真实的煤气泄漏、火灾、爆炸等粒子特效。

2)建立苯加氢员工安全培训新模式：以煤气泄漏演练场景和演练内容为基础，培训题库和培训内容灵活配置，培训员工熟悉苯加氢的煤气相关设备、管线和功能，熟悉苯加氢煤气泄漏救援预案的处置流程和煤气安全方面的规章制度，有效提高员工的培训水平。

3)苯加氢煤气泄漏应急演练工作的常态化：通过多人配合演练煤气泄漏预案，熟悉煤气泄漏的处置方式，将煤气泄漏演练常态化。通过反复开展煤气泄漏应急预案演练，查找应急预案中存在的问题，进而完善应急预案，提高煤气泄漏应急预案的实用性和可操作性。

4)自动生成评估报告和演练过程回放：主要用于系统对参演人员任务完成情况进行评分以及参演领导对参演人员的演练行动进行评价。系统演练结束后会自动生成WORD格式的报告文档，包括所有演练信息，每个角色的任务完成情况，评分情况等。

安全效益：在不影响正常生产秩序的情况下，通过电脑推演，接近真实。通过系统进行煤气泄漏应急仿真演练，不仅可以避免传统实地演练对正常的生产工作所造成的影响，更加重要的是能够反复多次的进行煤气泄漏仿真演练，提高广大员工的应急预防处置能力，强化苯加氢煤气泄漏事故应急演习机制，降低安全事故所带来的经济损失。

社会效益：利用先进科技手段，建立数字化、现代化的化工样板工厂，通过反复多次的三维仿真应急演练提高广大员工的应急预防处置能力，进一步规范企业安全生产行为，从而有效防范和遏制事故的发生，保障广大职工生命健康和切身利益。

附图说明

图1为本发明的苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置过程流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述：

针对化工行业煤气泄漏事故频发现状，本发明提供了数字化煤气泄漏应急演练的解决方案，即利用三维仿真和虚拟现实技术建设苯加氢的数字化工厂模型，可以灵活的对苯加氢装置煤气泄漏应急演练的各项任务、环节进行合理的配置，实现煤气泄漏应急预案的演练和培训，将煤气泄漏预案演练和培训工作常态化。

实施例1

苯加氢装置煤气泄漏情况下的三维应急仿真处置

1)三维仿真演练客户端启动，选择“煤气泄漏应急演练”，仿真演练开始。

2)基于事故模拟和场景模块，画面中显示“有毒、可燃气体报警系统”界面出现“某一位置”出现煤气高高报警；

画面中显示DCS界面出现：加氢炉煤气量200m3/h突然下降；

加氢炉煤气调阀开度变化(需“角色”调阅)；

加氢炉出口温度275℃缓慢下降(需“角色”调阅)；

3)角色选取：根据苯加氢生产现状进行角色设置，选取指挥长、班长、外操人员、内操人员、现场评议人员等。在虚拟场景中通过虚拟对讲通讯实现人机对话、指令的传送等。

4)仿真应急停工操作：基于角色模块、事故模拟和场景模块，外操人员获得系统真实模拟系统煤气水封附近发生煤气泄漏等信息；也获得指挥长、班长的指令(通过角色管理模块中人员调配)。

内操人员向分厂和调度汇报险情并请求启动相应应急预案，依次为广播疏散人群、紧急停炉、控制各塔工艺参数；

外操人员进行紧急救援，依次为汇报风向、佩戴空气呼吸器、拉警戒线、打开附近消防水炮、关闭煤气总阀门、打开煤气放散阀、打开N2反吹管进行置换、检测煤气浓度等操作；

5)基于应急停车操作和场景模块，在外操人员或内操人员完成全部救援动作后，画面中显示“有毒、可燃气体报警系统”界面“某一位置”出现煤气检测数值为0；

DCS界面出现：煤气阀位显示为-5％；

场景模块四合一报警仪显示煤气水封附近检测煤气浓度显示为0；

场景模块声光报警仪显示停止报警；

该模块相关控制动作与动作之间以及动作与其他模块具有顺控关联。

如：内操人员拍下紧急停炉，外操人员依次关闭煤气总阀门、打开煤气放散阀、打开N2反吹管进行置换后，场景模块四合一报警仪才能显示煤气泄漏值为0，同时场景模块声光报警器才能停止报警；

6)苯加氢装置煤气泄漏应急演练的评价。系统对煤气泄漏三维应急仿真演练参演人员任务完成情况依据指令发布次数和操作时长对应进行计次和计时，与系统已确定的基准处理方法和对应预设情景下的装置基准状态比对，以此评价指令准确性和动作准确性。自动生成WORD格式的报告文档，包括所有演练信息，每个角色的任务完成情况，评分情况等。

实施例2

苯加氢煤气泄漏情况下的三维应急仿真处置

1)三维仿真演练客户端启动，选择“煤气泄漏应急演练”。仿真演练开始。同实施例1

2)基于事故模拟和场景模块，画面中显示：同实施例1

3)角色选取：同实施例1

4)仿真应急停工操作：基于角色模块、事故模拟和场景模块，外操人员获得系统真实模拟系统加热炉附近发生煤气泄漏等信息；也获得指挥长、班长的指令(通过角色管理模块中人员调配)。

内操人员向分厂和调度汇报险情并请求启动相应应急预案，依次为紧急停炉、控制各塔工艺参数；遗漏广播疏散人群；

外操人员进行紧急救援，依次为汇报风向、佩戴空气呼吸器、拉警戒线、打开附近消防水炮、关闭煤气总阀门、打开煤气放散阀、打开N2反吹管进行置换、检测煤气浓度等操作；

5)基于应急停车操作和场景模块，在外操人员或内操人员完成全部救援动作后，场景模块出现信息与实施例1不同的有：

场景模块蒸发器重沸器附近出现人员倒地；

6)苯加氢装置煤气泄漏应急演练的评价。该实施例的“任务完成情况得分”团队总得分低于实施例1，同时对内操人员的遗漏动作进行记录并得出各参演人员的个人成绩。

实施例3

苯加氢煤气泄漏同时发生人员伤亡情况下的三维应急仿真处置

1)三维仿真演练客户端启动，选择“煤气泄漏应急演练”。仿真演练开始。同实施例1

2)基于事故模拟和场景模块，画面中显示：同实施例1

3)角色选取：同实施例1

4)仿真应急停工操作：基于角色模块、事故模拟和场景模块，外操人员获得系统真实模拟系统加热炉附近发生煤气泄漏等信息；也获得指挥长、班长的指令(通过角色管理模块中人员调配)。

内操人员向分厂和调度汇报险情并请求启动相应应急预案，依次为请求120救援、广播疏散人群、紧急停炉、控制各塔工艺参数；

外操人员进行紧急救援，依次为汇报风向、佩戴空气呼吸器、伤员抬至上风口、心肺复苏等待救援、拉警戒线、打开附近消防水炮、关闭煤气总阀门、打开煤气放散阀、打开N2反吹管进行置换、检测煤气浓度等操作；

5)基于应急停车操作和场景模块，在外操人员或内操人员完成全部救援动作后，画面中显示“有毒、可燃气体报警系统”界面“某一位置”出现煤气检测数值为0；

DCS界面出现：煤气阀位显示为-5％；

场景模块四合一报警仪显示煤气水封附近检测煤气浓度显示为0；

场景模块声光报警仪显示停止报警；

该模块相关控制动作与动作之间以及动作与其他模块具有顺控关联；

如：内操人员拍下紧急停炉，外操人员依次关闭煤气总阀门、打开煤气放散阀、打开N2反吹管进行置换后，场景模块四合一报警仪才能显示煤气泄漏值为0，同时场景模块声光报警器才能停止报警；

6)苯加氢装置煤气泄漏同时发生人员伤亡应急演练的评价：同实施例1。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，其特征在于：其步骤为：

A、构建应急处置管理模块：任一角色按照苯加氢装置煤气泄漏应急演练预案中分配的指令任务，独立完成煤气泄漏的应急处置，系统对相关数据进行记录存储；

B、构建评价管理模块：煤气泄漏处置仿真应急处置完成后，评价管理模块根据任务完成情况与已内置于系统的标准处理流程比对，对角色的处置情况自动给出客观评价，内容包括：处置步骤、装备使用、动作准确度、信息沟通及作业环境识别等。

2.根据权利要求1所述的一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括C、构建角色管理模块：对苯加氢装置煤气泄漏事故应急处置过程设定多角色参加，实现多角色同时进行集成交互仿真演练，不同类型角色的行为控制通过Unity所支持的不同类型状态机以及Animator控制器实现，角色如：班长、中控人员、巡检人员、检修人员、消防员、医护人员等。

3.根据权利要求1或2所述的一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括D、构建场景管理模块：对苯加氢装置煤气水封区域煤气泄漏场景按照1:1建立三维仿真模型，采用以Unity3D引擎为核心开发工具和编程语言相结合设计的一套3D应急演练操作系统，在Max3D、Maya等软件的基础上1:1还原苯加氢煤气水封区域真实场景，具体包括煤气水封、煤气管线、设备阀门、煤气介质、应急救援器材与消防器材等可视物品，其中煤气泄漏效果能够模拟煤气的特性，煤气火势的蔓延效果能够根据现场天气、风速风向、救援措施等进行调整，煤气爆炸效果包括一次爆炸、闪爆、连续爆炸以及爆炸后的模型损毁等；模拟煤气泄漏事故发生及处置场景，并在系统内同步角色的动作与所对应的场景，包括：装置运行数据、报警信号、泄漏、扩散、中毒、人员急救、现场警戒、工艺及设备应急处置等相关环节。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括E、构建评价管理模块：主要用于系统对苯加氢装置煤气泄漏参演人员任务完成情况进行评分，系统演练结束后会自动生成WORD格式的报告文档，包括所有煤气泄漏演练信息，每个角色的任务完成情况，评分情况等。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种苯加氢装置煤气泄漏三维应急模拟处置的设计方法，其特征在于：还包括F、构建培训管理模块：以苯加氢装置煤气泄漏演练场景和演练内容为基础，培训题库和培训内容灵活配置，培训员工熟悉苯加氢装置的煤气相关设备、管线和功能，熟悉苯加氢装置煤气泄漏救援预案的处置流程和煤气安全方面的规章制度。