合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統技術方案

本發明專利技術公開的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，包含有用HYSYS建立動態模型虛擬工廠模型并作為動態仿真系統的后臺計算平臺和具有仿DCS圖形用戶界面軟件的若干個模擬操作終端，所述后臺計算平臺具有一HYSYS?ActiveX接口與所述若干個模擬操作終端聯接實現數據互換；所述若干個模擬操作終端通過局域網與后臺計算平臺聯接。本發明專利技術對合成氨裝置和甲醇精餾裝置的設計、培訓和生產都具有輔助作用。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種集石油化工生產過程動態模擬、仿真系統開發于一體的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，該系統能夠針對化工、氮肥及石油化工生產過程，尤其是用于含冷凍回路的合成氨裝置和甲醇精餾裝置的開停車指導、操作技能培訓考核，也可用作新建或改造合成氨裝置和甲醇精餾裝置的測試模型，對裝置性能進行預測。
技術介紹
過程模擬(Process Simulation)是過程系統工程的重要內容和基礎，它以過程流程水平信息為輸入，用計算機輔助進行能量和物料衡算、設備尺寸計算、成本核算、經濟評價等對工藝流程開發、設計和操作有用的分析。過程模擬包括穩態模擬(Steady StateSimulation)和動態模擬(Dynamic Simulation)。穩態模擬經過近五十年的發展已趨成熟，二十世紀80年代已成為工藝設計及過程分析的常規手段。但是對于過程動態模擬而言，雖 然早對個別設備的動態特性有所研究，直到七十年代才發展起來，比穩態模擬晚3年左右。過程動態模擬主要由下列實際應用需求刺激而發展I. 了解過程裝置經受動態負荷變化的能力、可操作性分析和安全分析；分析開、停車及外部干擾作用下的動態行為，為控制系統的設計或改進提供依據。2.用過程動態模型代替實際裝置對操作做出動態響應，開發用于培訓目的的過程仿真培訓系統。3.精細化工、醫藥、生物化工等行業生產高附加值、小批量化學品和生物化學品間歇加工技術的發展，要求用動態模擬分析各種構型、各種操作模式進行昀優設計、昀優控制、昀優調度計劃、昀優操作。4.新型節能流程的開發，使其集成度越來越高，過程控制更加復雜，要求用動態模擬技術對種種設計方案進行篩選評價等。過程動態模擬已是過程設計和操作中各個階段的有用工具。經過近三十年的發展，過程動態模擬已取得了不少進展，并將已趨發展成熟。事實上，所有化工生產裝置的運行均處于一種動態的過程中。即，穩態是相對的，而動態是絕對的。因此，要客觀準確描述實際過程，立足于物料及能量平衡的穩態模擬不論從設計上、培訓上，還是生產運行上，許多方面均無法滿足要求，必須借助于動態模擬。過程的動態特性主要有以下因素引起I.計劃內的變更，如原料變化，負荷調整，設備定期切換等；2.事務本身的不穩定性，如同一批原料性質上的差異和波動，冷卻水溫度隨季節的變化，隨生產時間的增加而引起催化劑活性的降低，設備的結垢等；3.意外事故，設備故障、人為的誤操作等；4.裝置的開停車等。目前，比較成熟和用戶人群較多的且具有動態模擬功能軟件有AspenTech公司的Aspen dynamic和Aspen HYSYS兩款商業模擬軟件,它們均是基于嚴格的機理模型，因而它們可以較準確地作為通用模擬軟件去模擬各種化工過程、進行先進控制系統設計、模擬開停車過程，進行事故狀態分析研究等。但是這些軟件對使用者要求比較高，需要使用者必須會使用這些軟件按照這些軟件定義的規則進行使用。對于一般使用者來說很難達到這種要求，為此這也限制了動態技術的發展與推廣。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對現有動態模擬所存在的問題而提供一種仿DCS模型，可以將HYSYS動態模擬軟件按照一般操作者對化工裝置的操作習慣提供給化工操作用戶使用的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統。通過使用本專利技術化工操作人員可以像操作真實裝置一樣操作虛擬裝置使用動態模擬技術，為他們日常培訓，裝置故障排除和節能減排提供技術上的支持。本專利技術所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，包含有用HYSYS建立動 態模型虛擬工廠模型并作為動態仿真系統的后臺計算平臺和具有仿DCS圖形用戶界面軟件的若干個模擬操作終端，所述后臺計算平臺具有一 HYSYS ActiveX接口與所述若干個模擬操作終端聯接實現數據互換；所述若干個模擬操作終端通過局域網與后臺計算平臺聯接。所述后臺計算平臺內具有一采用SQL建立HYSYS物流物性歷史數據庫。本專利技術所述的若干個模擬操作終端包括至少一個教員站和至少一個學院站，所述教員站和學員站通過局域網與后臺計算平臺聯接。在本專利技術的一個優選實施例中,所述后臺計算平臺的HYSYS ActiveX接口實時獲取來自HYSYS模擬軟件內各種物性數據，同時將獲取到的數據按照一定的時間間隔傳輸到模擬操作終端內的仿DCS界面，實時地將數據呈現給用戶。同時將用戶通過模擬操作終端輸入的數據通過仿DCS系統反饋給HYSYS模擬軟件系統完成人機交互功能。在本專利技術一個優選實施例中，所述采用SQL建立HYSYS物流物性歷史數據庫是指通過編寫物流屬性控件獲取溫度、壓力、流量、組成數據；編寫設備控件獲取設備參數 ’編寫控制器控件獲取和設置控制器的輸入與輸出；編寫邏輯控件獲取設置各種狀態和開關、按鈕工作狀態。在本專利技術一個優選實施例中，所述采用SQL建立HYSYS物流物性歷史數據庫能按照一定時間間隔從HYSYS模擬軟件中獲得數據，并按時間順序將仿DCS系統中所有的數據都存儲在數據庫中，以方便用戶回閱數據。在本專利技術一個優選實施例中，所述模擬操作終端能夠顯示實時變量變化趨勢圖，根據內存中的數據反映短時間內數據的變化情況和趨勢，方便用戶直觀分析操作變化后對整個裝置產生的影響及變化。在本專利技術一個優選實施例中，所述后臺計算平臺中設置有用戶數據庫，不同的用戶由管理員分配帳號；用戶操作數據將獨立地保存在相應的帳號對應的數據庫中，以方便用戶繼續操作、回看歷史操作情況和管理個人操作信息，并可供教員站用戶進行指導。在本專利技術一個優選實施例中，所述后臺計算平臺中設置有實時模型的運行和保存機制；用戶操作時可根據需要，暫停或重啟模型的運行；用戶操作時可以在有保存需要的地方將模型保存為快門，同時系統在每15分鐘將自動保存快門；用戶通過快門可以在模型運行故障、死機、斷電等意外情況以及個人需要時，能夠及時的保存操作數據，方便之后繼續操作。在本專利技術的一個優選實施例中，所述模擬操作終端的仿DCS圖形用戶界面軟件基于VB. net技術建立的組態控件。所述模擬操作終端的仿DCS圖形用戶界面軟件還包括菜單和功能按鈕等，涵蓋了頁面跳轉、上下翻頁、運行、暫停、模型運行速度設定、報警設定、保存快門、刪除快門、加載快門、評分、時間顯示常用操作；其中組態控件布置在操作畫面上。在本專利技術的一個優選實施例中，所述后臺計算平臺還具有一與SQL數據庫接口，通過接口實現從SQL數據庫中讀取和保存操作數據。 在本專利技術的一個優選實施例中，所述組態控件為Windows窗體控件或用⑶I+技術繪制自定義控件，并通過編程實現自定義控件特有屬性的自定義軟件。在本專利技術的一個優選實施例中，所述后臺計算平臺利用HYSYS動態初始化技術，建立了模型冷態恢復機制，可以使用戶隨時進入原始開車狀態。在本專利技術的一個優選實施例中，所述動態仿真系統的初始化模型模擬裝置充氮保護的原始狀態，使所述動態仿真系統能夠用于開車測試；在所述動態仿真系統初始化后，各邊界物流的壓力、溫度、組成變量均可根據實際情況進行設置；動態仿真系統中的其它物流的壓力、溫度、組成為初始化狀態；動態仿真系統中的各手閥和控制閥門為關閉狀態；各開關為關狀態；動態仿真系統中的各控制儀表為手動狀態；默認聯鎖處于旁路狀態。在本專利技術的一個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，包含有用HYSYS建立動態模型虛擬工廠模型并作為動態仿真系統的后臺計算平臺和具有仿DCS圖形用戶界面軟件的若干個模擬操作終端，所述后臺計算平臺具有一HYSYS？ActiveX接口與所述若干個模擬操作終端聯接實現數據互換；所述若干個模擬操作終端通過局域網與后臺計算平臺聯接。

【技術特征摘要】
1.合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，包含有用HYSYS建立動態模型虛擬工廠模型并作為動態仿真系統的后臺計算平臺和具有仿DCS圖形用戶界面軟件的若干個模擬操作終端，所述后臺計算平臺具有一 HYSYS ActiveX接口與所述若干個模擬操作終端聯接實現數據互換；所述若干個模擬操作終端通過局域網與后臺計算平臺聯接。2.如權利要求I所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述后臺計算平臺內具有一采用SQL建立HYSYS物流物性歷史數據庫。3.如權利要求I或2所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述的若干個模擬操作終端包括至少一個教員站和至少一個學院站，所述教員站和學員站通過局域網與后臺計算平臺聯接。4.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述后臺計算平臺的HYSYS ActiveX接口實時獲取來自HYSYS模擬軟件內各種物性數據，同時將獲取到的數據按照一定的時間間隔傳輸到模擬操作終端內的仿DCS界面，實時地將數據呈現給用戶。同時將用戶通過模擬操作終端輸入的數據通過仿DCS系統反饋給HYSYS模擬軟件系統完成人機交互功能。5.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述采用SQL建立HYSYS物流物性歷史數據庫是指通過編寫物流屬性控件獲取溫度、壓力、流量、組成數據；編寫設備控件獲取設備參數；編寫控制器控件獲取和設置控制器的輸入與輸出；編寫邏輯控件獲取設置各種狀態和開關、按鈕工作狀態。6.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述采用SQL建立HYSYS物流物性歷史數據庫能按照一定時間間隔從HYSYS模擬軟件中獲得數據，并按時間順序將仿DCS系統中所有的數據都存儲在數據庫中，以方便用戶回閱數據。7.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述模擬操作終端能夠顯示實時變量變化趨勢圖，根據內存中的數據反映短時間內數據的變化情況和趨勢，方便用戶直觀分析操作變化后對整個裝置產生的影響及變化。8.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述后臺計算平臺中設置有用戶數據庫，不同的用戶由管理員分配帳號；用戶操作數據將獨立地保存在相應的帳號對應的數據庫中，以方便用戶繼續操作、回看歷史操作情況和管理個人操作信息，并可供教員站用戶進行指導。9.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述后臺計算平臺中設置有實時模型的運行和保存機制；用戶操作時可根據需要，暫停或重啟模型的運行；用戶操作時可以在有保存需要的地方將模型保存為快門，同時系統在每15分鐘將自動保存快門；用戶通過快門可以在模型運行故障、死機、斷電等意外情況以及個人需要時，能夠及時的保存操作數據，方便之后繼續操作。10.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述模擬操作終端的仿DCS圖形用戶界面軟件基于VB. net技術建立的組態控件。11.如權利要求3所述的合成氣化工及石油化工生產過程動態模擬仿真培訓系統，其特征在于，所述模擬操作終端的仿DCS圖形用戶界面軟件還包括菜單和功能按鈕等，涵蓋了頁...

【專利技術屬性】
技術研發人員：齊俊嶺，章華勇，陳晏，李丹，
申請(專利權)人：上海國際化建工程咨詢公司，
類型：發明
國別省市：