双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法与流程

本发明属于双筒卧式气液分离器教学考试技术领域，具体涉及一种双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法。

背景技术：

目前国内的双筒卧式气液分离器操作人员取证考试只有理论授课及考核，实际操作过程中，双筒卧式气液分离器操作人员对真实储气罐操作的流程以及操作仍处于模糊阶段，要经过较长时间，才可以掌握实际双筒卧式气液分离器操作具体的操作，为双筒卧式气液分离器的安全运行留下了很多安全隐患。因此，现如今缺少一种结合教学与压力容器实际操作内容相一致，又符合油气田生产现场需求的双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，通过先完成理论的学习，了解双筒卧式气液分离器的原理与操作规程，在《压力容器安全管理人员和操作人员考核大纲》的要求的前提下，进行实际操作过程，考试人员每操作一步，上位机均可识别是否正确，并保存操作流程，当出现错误操作时，可通过扬声器实时提醒，既考核了理论知识，又考核了实践动手能力，考核方式有效，完善优化实操项目，规范操作步骤，建立了符合国家特种设备压力容器考核大纲的培训考核项目，降低实物操作考试操作的安全风险，减少口述实操针对性不强问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，为考试学员营造了真实双筒卧式气液分离器操作现场，具有理论与实践双重考核的目的，提高考试人员的实际操作水平，减少实际操作过程中事故的发生或扩大化，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，所述双筒卧式气液分离器教学考试系统包括模拟双筒卧式气液分离器、用于采集所述模拟双筒卧式气液分离器工作参数的控制模块和与所述控制模块数据交换且用于评定考试人员考核结果的上位机；所述模拟双筒卧式气液分离器包括模拟集气包和与模拟集气包连通的模拟储液包，模拟集气包上设置有集气包压力表、第一导气管、第二导气管、模拟人孔和安装在模拟人孔上用于检测人体参数的红外激光器，第一导气管上设置有用于检测采样第一气体温度压力数据的第一传感器组件，第二导气管上设置有用于检测采样第二气体温度压力数据的第二传感器组件，第一导气管的输出端与第一压力变送器连接，第二导气管的输出端与第二压力变送器连接，模拟集气包的两端分别设置有进气管和出气管，所述进气管上设置有安全阀和进气阀，所述出气管上设置有出气阀，模拟储液包上设置有主排污管道和应急排污管道，主排污管道上设置有排污管线压力表、手动排污阀和电动排污阀，应急排污管道上设置有应急排污阀，模拟集气包和模拟储液包上设置有液位计，进气阀、安全阀、所述应急排污阀、手动排污阀和出气阀均为手动阀；

所述控制模块包括控制器和供电电源，以及与控制器相接且用于检测各所述手动阀工作状态的手动阀状态监测单元和用于报警提示考试人员操作错误的扬声器，红外激光器、第一传感器组件、第二传感器组件、液位计、第一压力变送器和第二压力变送器的信号输出端均与控制器的输入端连接，电动排污阀的信号输入端与控制器的输出端连接；

其特征在于该考试方法包括以下步骤：

步骤一、双筒卧式气液分离器教学理论授课及考核，过程如下：

步骤101、在上位机操作界面上启动双筒卧式气液分离器教学理论授课，上位机通过视频、语音和图文信息向考试人员授课；

步骤102、通过上位机选择双筒卧式气液分离器考核模式：当选择模拟考核模式时，执行步骤103；当选择正式考核模式时，执行步骤104；

步骤103、上位机调取模拟考核作业设计表，对考试人员进行不记名模拟考核，考试人员通过上位机的提示并根据规程和预定作业设计表进行模拟考核；

步骤104、上位机调取正式考核作业设计表，通过考试人员身份录入后，开始记名考核；

步骤105、考试人员对上位机操作界面进行操作，按照正式考核作业设计表进行定时理论答题考核；

步骤106、定时结束后，考试人员在上位机操作界面上进行提交操作；

步骤107、正式考核模式下，上位机根据考试人员的答题操作情况评定理论成绩f₁；

步骤108、理论考核结束，通过上位机操作界面退出理论考核；

步骤二、双筒卧式气液分离器实践操作及考核，过程如下：

步骤201、准备实践开始工作：检查模拟双筒卧式气液分离器管路，确定模拟双筒卧式气液分离器管路通畅，上电初始化模拟双筒卧式气液分离器和控制模块，确定模拟双筒卧式气液分离器各个零部件正常；

步骤202、通入原气及收集净化气体：打开进气阀和出气阀，原气通过所述进气管进入模拟集气包并通过模拟集气包进行多级过滤，产生的废液流向模拟储液包，产生的净化气体通过所述出气管被收集；

步骤203、判断模拟双筒卧式气液分离器是否发生漏气故障：采用集气包压力表和排污管线压力表分别实时采集模拟集气包和模拟储液包内工作压力并实时显示数据供考试人员查看，同时安装在第一导气管上的第一传感器组件和安装在第二导气管上的第二传感器组件实时检测模拟双筒卧式气液分离器内压力温度参数，并分别经第一压力变送器和第二压力变送器转换送入至控制器，控制器对数据预处理后将上传数据至上位机并由上位机判断模拟双筒卧式气液分离器漏气故障位置，当模拟双筒卧式气液分离器漏气故障时，上位机可显示故障位置并且驱动扬声器报警提示，执行步骤204；当模拟双筒卧式气液分离器正常工作时，执行步骤205；

步骤204、故障排查：首先，关闭进气阀和出气阀，停止模拟双筒卧式气液分离器作业，切断供电电源供电，泄放模拟双筒卧式气液分离器管路压力；然后，手动打开应急排污管道上的应急排污阀排空模拟集气包和模拟储液包内气体和液体，通过向模拟集气包内输入惰性气体置换模拟集气包和模拟储液包内壁残留的易燃易爆气体；最后，进行漏气故障维修，漏气故障解除后执行步骤201；

步骤205、准备废液开始排放工作：首先，通过安全阀调节模拟双筒卧式气液分离器内压力，维持集气包压力表和排污管线压力表压力显示稳定；然后，考试人员远离模拟人孔，采用红外激光器探测模拟人孔周围人体体征参数，当上位机接收到红外激光器信号时，及时疏散人员；当上位机接收不到红外激光器信号时，开始排放废液；

步骤206、排放废液：上位机设置排污管线压力表的上限阈值和下限阈值，控制电动排污阀开启，观察排污管线压力表和液位计数值，当排污管线压力表的显示值在所述上限阈值和下限阈值之间时，主排污管道工作；当排污管线压力表的显示值高于所述上限阈值时，打开应急排污管道上的应急排污阀，快速排放废液；当排污管线压力表的显示值低于所述下限阈值且液位计数值下降至底部时，排放废液结束；

步骤207、模拟双筒卧式气液分离器停止工作并数据记录：手动关闭电动排污阀、进气阀和出气阀，手动阀状态监测单元记录考试人员对应操作及操作时间，并将监测结果通过控制器上传至上位机自动保存；

步骤208、在实践考核模式下，考试人员在上位机操作界面上进行提交操作，上位机根据手动阀状态监测单元获取考试人员的实践操作情况评定实践成绩f₂；

步骤209、实践考核结束，通过上位机操作界面退出实践考核界面；

步骤三、确定综合评分F：根据公式计算综合评分F，通过上位机操作界面显示综合评分F，其中，δ_i为成绩f_i对应的权值且权值δ_i满足：

上述的双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，其特征在于：步骤203和步骤207中控制器通过以太网通信模块与上位机进行通信。

上述的双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，其特征在于：步骤204中所述惰性气体为氮气。

上述的双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，其特征在于：步骤204中进行漏气故障维修时，排污管线压力表和集气包压力表显示的压力值为标准大气压后，按照操作规程对泄露点位置管路进行紧固螺栓或联系制造方进行更换。

上述的双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，其特征在于：所述控制器包括PLC控制模块和与所述PLC控制模块连接的用于采集数字量、模拟量和开关量的PCI型数据采集卡，所述第一压力变送器、第二压力变送器、第一传感器组件、第二传感器组件、液位计、红外激光器和手动阀状态监测单元均与PCI型数据采集卡相接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明既考核了理论知识，又考核了实践动手能力，考核方式有效，通过为理论考核与实践考核分配不同的权重，获取考试人员评定综合成绩，便于推广使用。

2、本发明采用的考试方法，步骤简单完善，实操项目优化，规范操作步骤，符合国家特种设备压力容器考核大纲的培训考核项目。

3、本发明通过仿真模拟设备，让考试人员掌握操作要领，掌握安全的操作规范，让安全技术实际操作考核工作能有的放矢，针对性更强，降低实物操作考试操作的安全风险，减少口述实操针对性不强问题。

4、本发明为考试学员营造了真实双筒卧式气液分离器操作现场，减少实际操作过程中事故的发生或扩大化，考核精细，效率高。

综上所述，本发明设计新颖合理，为考试学员营造了真实双筒卧式气液分离器操作现场，具有理论与实践双重考核的目的，提高考试人员的实际操作水平，减少实际操作过程中事故的发生或扩大化，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明采用的双筒卧式气液分离器教学考试系统中模拟双筒卧式气液分离器的结构示意图。

图2为本发明采用的双筒卧式气液分离器教学考试系统中控制模块的电路原理框图。

图3为本发明考试方法的方法流程框图。

附图标记说明:

1—进气阀； 2—安全阀； 3—第一压力变送器；

4—支桩； 5—应急排污管道； 6—主排污管道；

7—排污管线压力表； 8—手动排污阀； 9—电动排污阀；

10—支柱； 11—第二压力变送器； 12—扬声器；

13—导流管； 14—集气包压力表； 15—第一导气管；

16—第一传感器组件； 17—模拟人孔； 18—液位计；

19—第二传感器组件； 20—第二导气管； 21—模拟集气包；

22—模拟储液包； 23—出气阀； 24—红外激光器；

25—手动阀状态监测单元； 26—控制器；

27—供电电源； 28—上位机； 29—以太网通信模块。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的双筒卧式气液分离器教学考试系统的考试方法，所述双筒卧式气液分离器教学考试系统包括模拟双筒卧式气液分离器、用于采集所述模拟双筒卧式气液分离器工作参数的控制模块和与所述控制模块数据交换且用于评定考试人员考核结果的上位机28；所述模拟双筒卧式气液分离器包括模拟集气包21和与模拟集气包21连通的模拟储液包22，模拟集气包21上设置有集气包压力表14、第一导气管15、第二导气管20、模拟人孔17和安装在模拟人孔17上用于检测人体参数的红外激光器24，第一导气管15上设置有用于检测采样第一气体温度压力数据的第一传感器组件16，第二导气管20上设置有用于检测采样第二气体温度压力数据的第二传感器组件19，第一导气管15的输出端与第一压力变送器3连接，第二导气管20的输出端与第二压力变送器11连接，模拟集气包21的两端分别设置有进气管和出气管，所述进气管上设置有安全阀2和进气阀1，所述出气管上设置有出气阀23，模拟储液包22上设置有主排污管道6和应急排污管道5，主排污管道6上设置有排污管线压力表7、手动排污阀8和电动排污阀9，应急排污管道5上设置有应急排污阀，模拟集气包21和模拟储液包22上设置有液位计18，进气阀1、安全阀2、所述应急排污阀、手动排污阀8和出气阀23均为手动阀；

所述控制模块包括控制器26和供电电源27，以及与控制器26相接且用于检测各所述手动阀工作状态的手动阀状态监测单元25和用于报警提示考试人员操作错误的扬声器12，红外激光器24、第一传感器组件16、第二传感器组件19、液位计18、第一压力变送器3和第二压力变送器11的信号输出端均与控制器26的输入端连接，电动排污阀9的信号输入端与控制器26的输出端连接；

其特征在于该考试方法包括以下步骤：

步骤一、双筒卧式气液分离器教学理论授课及考核，过程如下：

步骤101、在上位机操作界面上启动双筒卧式气液分离器教学理论授课，上位机通过视频、语音和图文信息向考试人员授课；

步骤102、通过上位机选择双筒卧式气液分离器考核模式：当选择模拟考核模式时，执行步骤103；当选择正式考核模式时，执行步骤104；

步骤103、上位机28调取模拟考核作业设计表，对考试人员进行不记名模拟考核，考试人员通过上位机28的提示并根据规程和预定作业设计表进行模拟考核；

步骤104、上位机28调取正式考核作业设计表，通过考试人员身份录入后，开始记名考核；

步骤105、考试人员对上位机操作界面进行操作，按照正式考核作业设计表进行定时理论答题考核；

步骤106、定时结束后，考试人员在上位机操作界面上进行提交操作；

步骤107、正式考核模式下，上位机28根据考试人员的答题操作情况评定理论成绩f₁；

步骤108、理论考核结束，通过上位机操作界面退出理论考核；

步骤二、双筒卧式气液分离器实践操作及考核，过程如下：

步骤201、准备实践开始工作：检查模拟双筒卧式气液分离器管路，确定模拟双筒卧式气液分离器管路通畅，上电初始化模拟双筒卧式气液分离器和控制模块，确定模拟双筒卧式气液分离器各个零部件正常；

实际使用中，每次实践考核前均需对模拟双筒卧式气液分离器管路进行检测，避免沉积物堵塞管路，排除模拟双筒卧式气液分离器管路堵塞的可能，为气液分离的顺利完成做好准备工作。

步骤202、通入原气及收集净化气体：打开进气阀1和出气阀23，原气通过所述进气管进入模拟集气包21并通过模拟集气包21进行多级过滤，产生的废液流向模拟储液包22，产生的净化气体通过所述出气管被收集；

实际操作中，模拟集气包21内产生的废液经模拟集气包21与模拟储液包22之间的导流管13流入模拟储液包22，导流管13的数量为两根，靠近进气阀1一侧的导流管13直接排放原气进气产生的大颗粒杂物，靠近出气阀23一侧的导流管13排放模拟集气包21内过滤网过滤时较细直径的颗粒杂物，较细直径的颗粒杂物随液体经靠近出气阀23一侧的导流管13流入模拟储液包22，实际使用中，模拟储液包22采用支柱10支撑在支桩4上。

步骤203、判断模拟双筒卧式气液分离器是否发生漏气故障：采用集气包压力表14和排污管线压力表7分别实时采集模拟集气包21和模拟储液包22内工作压力并实时显示数据供考试人员查看，同时安装在第一导气管15上的第一传感器组件16和安装在第二导气管20上的第二传感器组件19实时检测模拟双筒卧式气液分离器内压力温度参数，并分别经第一压力变送器3和第二压力变送器11转换送入至控制器26，控制器26对数据预处理后将上传数据至上位机28并由上位机28判断模拟双筒卧式气液分离器漏气故障位置，当模拟双筒卧式气液分离器漏气故障时，上位机28可显示故障位置并且驱动扬声器12报警提示，执行步骤204；当模拟双筒卧式气液分离器正常工作时，执行步骤205；

实际安全生产中，双筒卧式气液分离器漏气容易发生爆炸，带来不可预估的灾害，因此，需对发生漏气故障进行全面的排查，解除故障，实现安全生产。

步骤204、故障排查：首先，关闭进气阀1和出气阀23，停止模拟双筒卧式气液分离器作业，切断供电电源27供电，泄放模拟双筒卧式气液分离器管路压力；然后，手动打开应急排污管道5上的应急排污阀排空模拟集气包21和模拟储液包22内气体和液体，通过向模拟集气包21内输入惰性气体置换模拟集气包21和模拟储液包22内壁残留的易燃易爆气体；最后，进行漏气故障维修，漏气故障解除后执行步骤201；

由于实际双筒卧式气液分离器多用于处理含油和杂质的天然气原气，天然气属于易燃易爆气体，易燃易爆气体与明火、电火花、静电或是受撞击均有可能导致爆炸，需停止模拟双筒卧式气液分离器作业，切断供电，泄放模拟双筒卧式气液分离器管路压力，为故障排查营造一个安全环境，禁止对带压状态下双筒卧式气液分离器进行操作，另外，需对易燃易爆气体进行气体置换，采用气体性能稳定的惰性气体进行气体置换，本实施例中，步骤204中所述惰性气体为氮气。

步骤205、准备废液开始排放工作：首先，通过安全阀2调节模拟双筒卧式气液分离器内压力，维持集气包压力表14和排污管线压力表7压力显示稳定；然后，考试人员远离模拟人孔17，采用红外激光器24探测模拟人孔17周围人体体征参数，当上位机28接收到红外激光器24信号时，及时疏散人员；当上位机28接收不到红外激光器24信号时，开始排放废液；

实际使用中，安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的阀门，安全阀属于自动阀类，保证管道上压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用，由于模拟双筒卧式气液分离器的模拟人孔17是人工经常开合的部件，容易造成闭合不严密，排放废液时，若发生漏气故障，模拟人孔17发生故障的概率较高，对操作人员带来的危害最大，因此，排放废液前需保证模拟人孔17前无人，采用红外激光器24获取模拟人孔17周围人体体征参数，获取人体数据精度高。

步骤206、排放废液：上位机28设置排污管线压力表7的上限阈值和下限阈值，控制电动排污阀9开启，观察排污管线压力表7和液位计18数值，当排污管线压力表7的显示值在所述上限阈值和下限阈值之间时，主排污管道6工作；当排污管线压力表7的显示值高于所述上限阈值时，打开应急排污管道5上的应急排污阀，快速排放废液；当排污管线压力表7的显示值低于所述下限阈值且液位计18数值下降至底部时，排放废液结束；

实际操作中，当排污管线压力表7的显示值高于所述上限阈值时，会有两种情况发生，一种情况是模拟储液包22中液体量较大，排污管线压力表7的显示值高，仅仅采用主排污管道6排放液体，速度慢，造成模拟储液包22承压过大，导致灾害；另一种情况是主排污管道6上发生堵塞，主排污管道6无法正常排放液体，时间过长势必造成灾害，两种情况下都必须开启应急排污管道5应急排液，维持模拟双筒卧式气液分离器操作安全。

步骤207、模拟双筒卧式气液分离器停止工作并数据记录：手动关闭电动排污阀9、进气阀1和出气阀23，手动阀状态监测单元记录考试人员对应操作及操作时间，并将监测结果通过控制器26上传至上位机28自动保存；

步骤208、在实践考核模式下，考试人员在上位机操作界面上进行提交操作，上位机28根据手动阀状态监测单元获取考试人员的实践操作情况评定实践成绩f₂；

步骤209、实践考核结束，通过上位机操作界面退出实践考核界面；

步骤三、确定综合评分F：根据公式计算综合评分F，通过上位机操作界面显示综合评分F，其中，δ_i为成绩f_i对应的权值且权值δ_i满足：

本实施例中，步骤203和步骤207中控制器26通过以太网通信模块29与上位机28进行通信。

本实施例中，步骤204中进行漏气故障维修时，排污管线压力表7和集气包压力表14显示的压力值为标准大气压后，按照操作规程对泄露点位置管路进行紧固螺栓或联系制造方进行更换。

本实施例中，所述控制器26包括PLC控制模块和与所述PLC控制模块连接的用于采集数字量、模拟量和开关量的PCI型数据采集卡，所述第一压力变送器3、第二压力变送器11、第一传感器组件16、第二传感器组件19、液位计18、红外激光器24和手动阀状态监测单元25均与PCI型数据采集卡相接。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。