甲醇合成系统仿真技术的研究

摘要

随着中国工业水平的不断提高,DCS在工业中的应用越来越普遍,由此导致DCS的教学与培训工作越来越重要.同时过程工业因其流程和操作的复杂性以及出现事故的危险性,也使得操作人员的培训变得非常重要.但目前各学校的实际情况是,对工业大型DCS的教学基本停留在理论教学的层次上,学生很难有机会实际动手操作,而且对很多企业来说,对操作人员的培训和考核也迫切需要一套能够模拟实际现场的仿真系统.该次研究的目的就是想针对甲醇合成的工艺过程,研究化工生产过程仿真系统的开发方法,进而开发一套具有实用价值的甲醇生产仿真培训系统.该文根据实际化工过程反应原理,经过系列计算和推倒,给出了主要设备及控制过程的数学模型.在软件设计上,采用面向对象的建模方法,建立了多层次的类模型,并采用面向对象的可视化编程语言予以实际和实现.在功能设计上,完全与DCS控制台相吻合,力争为操作员提供一个真实的操作环境.同时,提供了适合培训的特殊功能,如事故设置干扰、操作步骤记录、评分等.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2化工仿真培训系统介绍

1.2.1化工仿真培训系统的使用功能

1.2.2系统硬件组成

1.2.3系统软件组成

1.2.4仿真系统的培训内容

1.2.5仿真系统的培训功能

第二章课题研究的目的及意义

2.1课题研究的目的

2.2我国化工过程仿真培训器发展历史

2.3化工仿真培训器的技术发展

2.3.1仿真培训器技术的局限性

2.3.2国外仿真技术的发展趋势

2.3.3仿真培训系统在开发实际过程中的决策作用

2.3.4利用Internet的功能实现远距离培训

2.3.5增强了用户的二次开发能力

2.4课题研究的经济效益和社会前景

第三章仿真培训系统的建立与实现技术

3.1仿真培训系统的建立与应用

3.1.1仿真培训过程概述

3.1.2化工仿真培训系统的内容、结构

3.1.3化工仿真培训系统在实习中应用的优越性

3.2序贯模块法在仿真培训系统中的应用

3.2.1序贯模块法的优点

3.2.2用于仿真培训序贯模块法的特殊形式

3.3流体网络理论在化工仿真中的应用

3.3.1流体网络的建模

3.3.2流体网络的切割

3.3.3流体网络理论在甲醇生产工艺流程中的应用分析

3.4用面向对象的方法设计仿真培训系统

3.4.1面向对象程序设计技术的基本概念及特征

3.4.2面向对象的程序设计技术在仿真培训软件开发中的应用

3.4.3面向对象的方法在实际开发中的效果

第四章主要设备建模和模型计算方法

4.1精馏计算的数学模型推导

4.2闪蒸类设备数学模型计算方法

4.2.1泡点露点计算

4.2.2冷、热流体出口温度的计算

4.2.3相平衡常数的计算

4.2.4泡点、露点温度的计算

4.2.5等温闪蒸计算

4.2.6等焓闪蒸(绝热闪蒸)过程的计算

4.3反应器的数学模型和计算方法

4.3.1绝热段温度分布浓度计算

4.3.2冷却段温度变化、浓度分布计算

4.3.3反应器数学模型的求解过程及程序结构

第五章主要控制过程仿真

5.1 PID控制的基本原理

5.1.1数字PID控制算法

5.1.2仿真系统中调节器的参数整定

5.2反应器汽包水位PID控制仿真

5.2.1实际生产中汽包水位控制

5.2.2反应器汽包水位调节过程的特性分析

5.2.3反应器汽包的专家PID控制仿真

5.3分程调节阀仿真的实现方法

第六章软件总体设计

6.1软件实现的内容

6.2软件系统结构

6.3详细功能描述

6.3.1学员(操作员)操作界面

6.3.2教师台(工艺工程师)界面

6.3.3系统管理员(系统工程师)界面

6.4运行环境

6.5实际运行效果

第七章结论与展望

致 谢

参考文献