合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统技术方案

本发明专利技术公开的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，包含有用HYSYS建立动态模型虚拟工厂模型并作为动态仿真系统的后台计算平台和具有仿DCS图形用户界面软件的若干个模拟操作终端，所述后台计算平台具有一HYSYS?ActiveX接口与所述若干个模拟操作终端联接实现数据互换；所述若干个模拟操作终端通过局域网与后台计算平台联接。本发明专利技术对合成氨装置和甲醇精馏装置的设计、培训和生产都具有辅助作用。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种集石油化工生产过程动态模拟、仿真系统开发于一体的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，该系统能够针对化工、氮肥及石油化工生产过程，尤其是用于含冷冻回路的合成氨装置和甲醇精馏装置的开停车指导、操作技能培训考核，也可用作新建或改造合成氨装置和甲醇精馏装置的测试模型，对装置性能进行预测。
技术介绍
过程模拟(Process Simulation)是过程系统工程的重要内容和基础，它以过程流程水平信息为输入，用计算机辅助进行能量和物料衡算、设备尺寸计算、成本核算、经济评价等对工艺流程开发、设计和操作有用的分析。过程模拟包括稳态模拟(Steady StateSimulation)和动态模拟(Dynamic Simulation)。稳态模拟经过近五十年的发展已趋成熟，二十世纪80年代已成为工艺设计及过程分析的常规手段。但是对于过程动态模拟而言，虽 然早对个别设备的动态特性有所研究，直到七十年代才发展起来，比稳态模拟晚3年左右。过程动态模拟主要由下列实际应用需求刺激而发展I. 了解过程装置经受动态负荷变化的能力、可操作性分析和安全分析；分析开、停车及外部干扰作用下的动态行为，为控制系统的设计或改进提供依据。2.用过程动态模型代替实际装置对操作做出动态响应，开发用于培训目的的过程仿真培训系统。3.精细化工、医药、生物化工等行业生产高附加值、小批量化学品和生物化学品间歇加工技术的发展，要求用动态模拟分析各种构型、各种操作模式进行昀优设计、昀优控制、昀优调度计划、昀优操作。4.新型节能流程的开发，使其集成度越来越高，过程控制更加复杂，要求用动态模拟技术对种种设计方案进行筛选评价等。过程动态模拟已是过程设计和操作中各个阶段的有用工具。经过近三十年的发展，过程动态模拟已取得了不少进展，并将已趋发展成熟。事实上，所有化工生产装置的运行均处于一种动态的过程中。即，稳态是相对的，而动态是绝对的。因此，要客观准确描述实际过程，立足于物料及能量平衡的稳态模拟不论从设计上、培训上，还是生产运行上，许多方面均无法满足要求，必须借助于动态模拟。过程的动态特性主要有以下因素引起I.计划内的变更，如原料变化，负荷调整，设备定期切换等；2.事务本身的不稳定性，如同一批原料性质上的差异和波动，冷却水温度随季节的变化，随生产时间的增加而引起催化剂活性的降低，设备的结垢等；3.意外事故，设备故障、人为的误操作等；4.装置的开停车等。目前，比较成熟和用户人群较多的且具有动态模拟功能软件有AspenTech公司的Aspen dynamic和Aspen HYSYS两款商业模拟软件,它们均是基于严格的机理模型，因而它们可以较准确地作为通用模拟软件去模拟各种化工过程、进行先进控制系统设计、模拟开停车过程，进行事故状态分析研究等。但是这些软件对使用者要求比较高，需要使用者必须会使用这些软件按照这些软件定义的规则进行使用。对于一般使用者来说很难达到这种要求，为此这也限制了动态技术的发展与推广。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有动态模拟所存在的问题而提供一种仿DCS模型，可以将HYSYS动态模拟软件按照一般操作者对化工装置的操作习惯提供给化工操作用户使用的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统。通过使用本专利技术化工操作人员可以像操作真实装置一样操作虚拟装置使用动态模拟技术，为他们日常培训，装置故障排除和节能减排提供技术上的支持。本专利技术所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，包含有用HYSYS建立动 态模型虚拟工厂模型并作为动态仿真系统的后台计算平台和具有仿DCS图形用户界面软件的若干个模拟操作终端，所述后台计算平台具有一 HYSYS ActiveX接口与所述若干个模拟操作终端联接实现数据互换；所述若干个模拟操作终端通过局域网与后台计算平台联接。所述后台计算平台内具有一采用SQL建立HYSYS物流物性历史数据库。本专利技术所述的若干个模拟操作终端包括至少一个教员站和至少一个学院站，所述教员站和学员站通过局域网与后台计算平台联接。在本专利技术的一个优选实施例中,所述后台计算平台的HYSYS ActiveX接口实时获取来自HYSYS模拟软件内各种物性数据，同时将获取到的数据按照一定的时间间隔传输到模拟操作终端内的仿DCS界面，实时地将数据呈现给用户。同时将用户通过模拟操作终端输入的数据通过仿DCS系统反馈给HYSYS模拟软件系统完成人机交互功能。在本专利技术一个优选实施例中，所述采用SQL建立HYSYS物流物性历史数据库是指通过编写物流属性控件获取温度、压力、流量、组成数据；编写设备控件获取设备参数 ’编写控制器控件获取和设置控制器的输入与输出；编写逻辑控件获取设置各种状态和开关、按钮工作状态。在本专利技术一个优选实施例中，所述采用SQL建立HYSYS物流物性历史数据库能按照一定时间间隔从HYSYS模拟软件中获得数据，并按时间顺序将仿DCS系统中所有的数据都存储在数据库中，以方便用户回阅数据。在本专利技术一个优选实施例中，所述模拟操作终端能够显示实时变量变化趋势图，根据内存中的数据反映短时间内数据的变化情况和趋势，方便用户直观分析操作变化后对整个装置产生的影响及变化。在本专利技术一个优选实施例中，所述后台计算平台中设置有用户数据库，不同的用户由管理员分配帐号；用户操作数据将独立地保存在相应的帐号对应的数据库中，以方便用户继续操作、回看历史操作情况和管理个人操作信息，并可供教员站用户进行指导。在本专利技术一个优选实施例中，所述后台计算平台中设置有实时模型的运行和保存机制；用户操作时可根据需要，暂停或重启模型的运行；用户操作时可以在有保存需要的地方将模型保存为快门，同时系统在每15分钟将自动保存快门；用户通过快门可以在模型运行故障、死机、断电等意外情况以及个人需要时，能够及时的保存操作数据，方便之后继续操作。在本专利技术的一个优选实施例中，所述模拟操作终端的仿DCS图形用户界面软件基于VB. net技术建立的组态控件。所述模拟操作终端的仿DCS图形用户界面软件还包括菜单和功能按钮等，涵盖了页面跳转、上下翻页、运行、暂停、模型运行速度设定、报警设定、保存快门、删除快门、加载快门、评分、时间显示常用操作；其中组态控件布置在操作画面上。在本专利技术的一个优选实施例中，所述后台计算平台还具有一与SQL数据库接口，通过接口实现从SQL数据库中读取和保存操作数据。 在本专利技术的一个优选实施例中，所述组态控件为Windows窗体控件或用⑶I+技术绘制自定义控件，并通过编程实现自定义控件特有属性的自定义软件。在本专利技术的一个优选实施例中，所述后台计算平台利用HYSYS动态初始化技术，建立了模型冷态恢复机制，可以使用户随时进入原始开车状态。在本专利技术的一个优选实施例中，所述动态仿真系统的初始化模型模拟装置充氮保护的原始状态，使所述动态仿真系统能够用于开车测试；在所述动态仿真系统初始化后，各边界物流的压力、温度、组成变量均可根据实际情况进行设置；动态仿真系统中的其它物流的压力、温度、组成为初始化状态；动态仿真系统中的各手阀和控制阀门为关闭状态；各开关为关状态；动态仿真系统中的各控制仪表为手动状态；默认联锁处于旁路状态。在本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，包含有用HYSYS建立动态模型虚拟工厂模型并作为动态仿真系统的后台计算平台和具有仿DCS图形用户界面软件的若干个模拟操作终端，所述后台计算平台具有一HYSYS？ActiveX接口与所述若干个模拟操作终端联接实现数据互换；所述若干个模拟操作终端通过局域网与后台计算平台联接。

【技术特征摘要】
1.合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，包含有用HYSYS建立动态模型虚拟工厂模型并作为动态仿真系统的后台计算平台和具有仿DCS图形用户界面软件的若干个模拟操作终端，所述后台计算平台具有一 HYSYS ActiveX接口与所述若干个模拟操作终端联接实现数据互换；所述若干个模拟操作终端通过局域网与后台计算平台联接。2.如权利要求I所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述后台计算平台内具有一采用SQL建立HYSYS物流物性历史数据库。3.如权利要求I或2所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述的若干个模拟操作终端包括至少一个教员站和至少一个学院站，所述教员站和学员站通过局域网与后台计算平台联接。4.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述后台计算平台的HYSYS ActiveX接口实时获取来自HYSYS模拟软件内各种物性数据，同时将获取到的数据按照一定的时间间隔传输到模拟操作终端内的仿DCS界面，实时地将数据呈现给用户。同时将用户通过模拟操作终端输入的数据通过仿DCS系统反馈给HYSYS模拟软件系统完成人机交互功能。5.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述采用SQL建立HYSYS物流物性历史数据库是指通过编写物流属性控件获取温度、压力、流量、组成数据；编写设备控件获取设备参数；编写控制器控件获取和设置控制器的输入与输出；编写逻辑控件获取设置各种状态和开关、按钮工作状态。6.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述采用SQL建立HYSYS物流物性历史数据库能按照一定时间间隔从HYSYS模拟软件中获得数据，并按时间顺序将仿DCS系统中所有的数据都存储在数据库中，以方便用户回阅数据。7.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述模拟操作终端能够显示实时变量变化趋势图，根据内存中的数据反映短时间内数据的变化情况和趋势，方便用户直观分析操作变化后对整个装置产生的影响及变化。8.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述后台计算平台中设置有用户数据库，不同的用户由管理员分配帐号；用户操作数据将独立地保存在相应的帐号对应的数据库中，以方便用户继续操作、回看历史操作情况和管理个人操作信息，并可供教员站用户进行指导。9.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述后台计算平台中设置有实时模型的运行和保存机制；用户操作时可根据需要，暂停或重启模型的运行；用户操作时可以在有保存需要的地方将模型保存为快门，同时系统在每15分钟将自动保存快门；用户通过快门可以在模型运行故障、死机、断电等意外情况以及个人需要时，能够及时的保存操作数据，方便之后继续操作。10.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述模拟操作终端的仿DCS图形用户界面软件基于VB. net技术建立的组态控件。11.如权利要求3所述的合成气化工及石油化工生产过程动态模拟仿真培训系统，其特征在于，所述模拟操作终端的仿DCS图形用户界面软件还包括菜单和功能按钮等，涵盖了页...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐俊岭，章华勇，陈晏，李丹，
申请(专利权)人：上海国际化建工程咨询公司，
类型：发明
国别省市：