常减压-催化裂化综合生产实训装置投标资料

1、.：.； 58/58常减压-催化裂化综合消费实训安装设计原理石油的流向改动着世界政治经济的格局，假设没有一种新的燃料能取代石油，国际间石油的争夺就不会停顿。不可否认，上个世纪海湾地域迸发的几次战争，石油是其背后的重要动因。随着我国经济与世界市场联络的日益严密，我国对石油的敏感度越来越高。石油是最重要的经济资源，经过对石油的炼制可得到汽油、煤油、柴油等燃料以及各种机器的光滑剂、气态烃等。经过化工过程，可制得合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、化肥、医药、油漆、合成洗涤剂等。因此，石油被广泛运用于交通运输、石化等各行各业，被称为经济乃至整个社会的“黑色黄金、“经济血液。炼油厂经过复杂的物理和化学变化过

2、程将石油转换为可利用的产品，绝大部分炼厂都将消费燃料和消费化工产品结合起来，依托化工产品添加企业的经济效益，因此，综合型的炼油厂普通都具有以下安装：常减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化、催化重整、烷基化、延迟焦化、尿素脱蜡等。随着经济的开展，社会对轻质燃料油的需求量越来越大，仅仅依托常减压蒸馏安装从原油中分别出来的轻组分远远不能满足需求，而催化裂化安装是把原油中重组分裂解成轻质化的反响，因此，普通常减压蒸馏安装及催化裂化安装是炼厂中必不可少的安装。本安装有以下几个部分：原油电脱盐预处置、常减压蒸馏、催化裂化、裂化产品分别、裂化产品稳定。下面引见下各部分的根本原理：1.1电脱盐原理原油中的环烷酸、胶质

3、、沥青质是天然的乳化剂，随着原油的过度开采及采油技术越来越多的依托油层注水和运用驱油剂一种乳化剂，此外，原油从油田经过长途运输和多次泵的加压传送最后送到常减压安装，其中的水被均匀的分散到油中，水和油滴过度混合构成结实的乳化液。乳化液的形状分为油包水型和水包油型两种。其中，95%原油属于稳定的油包水型。简单地说，原油电脱盐就是在电场、破乳剂、温度、注水、混合强度等要素综协作用下，破坏原油乳化形状、实现油水分别的过程。由于原油中大多数盐溶于水，这样的盐类就会随水一同脱掉。1.2常减压蒸馏原理1.2.1常压蒸馏原理原油之所以可以利用分馏的方法进展分别，其根本缘由在于原油内部的各组分的沸点不同。同时，

4、分馏需求经过汽化和冷凝过程。1、平衡汽化过程：平衡汽化过程其特点是加热后所生成的汽相和液相一直坚持严密的接触，直至最后才分别。假设接触足够充分的话，两相分别时即到达相平衡形状，那么这种汽化过程称为平衡汽化过程。2、平衡冷凝过程：平衡冷凝过程是平衡汽化的相反过程。假设将过热的气体进展分别那么需采用冷凝的方法。冷凝过程中所生成的凝液假设与蒸汽坚持严密的接触，分别时到达相平衡，那么这种冷凝称为平衡冷凝过程。3、常压分馏工艺原理：原油加工过程中，把原油加热到360370左右进入常压分馏塔，在汽化段进展部分汽化，其中汽油、煤油、轻柴油、重柴油这些较低沸点的馏分优先汽化成为气体，而蜡油、渣油仍为液体。含有

5、汽油、煤油、轻柴油、重柴油的气体混合物分开汽化段进入塔的上部称为分馏段，在塔盘上与液体回流相接触，被冷却而部分冷凝，那么沸点较高的重柴油首先冷凝，而沸点较低的汽油、煤油、轻柴油仍为气体，该气体再继续上升而部分冷凝，那么又有沸点较高的轻柴油冷凝为液体。如此进展汽液相的多次部分汽化、冷凝，煤油、轻柴油、重柴油在其各自蒸汽分压下的泡点温度从塔侧抽出。最后剩余的气体即沸点最低的汽油在其蒸汽分压下的露点温度从塔顶馏出。常压分馏准确度不高，从塔侧抽出的产品，必然含有低沸点产品，这些低沸点产品，那么需从辅助汽提塔用水蒸汽汽提前往常压分馏塔，从而得到合格的侧线产品。汽化的常压重油，也就是蜡油和渣油，从汽化段下

6、流至塔的下部分，称为提馏段，经水蒸汽汽提后从塔底抽出。1.2.2减压蒸馏原理在汽液平衡形状下，物质的蒸汽压随温度而变化，温度愈高，蒸汽压就愈大，温度愈低蒸汽压愈小。液体沸腾的必要条件是蒸汽压必需等于外界压力，因此，降低外界压力就相当于降低液体沸腾时所需求的蒸汽压，也就是降低了液体的沸点，压力愈小，沸点降的愈低。假设使蒸馏过程在压力低于大气压以下进展，就可以使操作温度降低，这种过程称为减压蒸馏。要从常压重油中分割出沸点高达510甚至550的馏分来作为二次加工原料，假设加热到这样的温度，油品早已发生裂解，使馏分质量变坏，为了防止馏分的分解，重油蒸馏普通都在低于410以下进展，为此采用在塔顶抽真空的

7、减压蒸馏方法。减压程度的大小用真空度来衡量，所谓真空度是指设备内的残压与大气压的差值，真空度越高，残压越低，减压塔的抽真空系统由冷凝器和蒸汽放射抽空器所组成。1.3催化裂化反响原理R，R:C+ R*HR:C+ H催化裂化反响可以用正碳离子反响机了解释，所谓正碳离子，是指外表短少一对价电子的碳原子构成的烃离子，其方式如这些正碳离子不能自在存在，它只能吸附在催化外表进展反响。正碳离子是催化剂与烯烃分子作用构成的，在酸性催化剂存在的情况下，生成正碳离子所需的能量比热裂解生成自在基要小得多而在无催化剂条件，热裂解过程是气相热反响，此时生成正碳离子所需能量比裂解成自在基又大得多，其结果是烃分子均匀断裂成

8、自在基，遵照自在基反响机理，此时催化剂活性中心给出质子，使烯烃质子化生成正碳离子，正碳离子开场构成必需具备两个条件，一、要有烯烃来源于原料或热裂解产物，二、要有给出质子的酸性催化剂。正碳离子构成后，其发生一连串平行-顺序反响，反响过程复杂，反响类型多样。1.催化裂化的化学反响种类催化裂化过程中的化学反响并不是单一烃类裂化反响，而是多种化学反响同时进展。在催化裂化条件下，各种化学反响的快慢、多少和难易程度都不同。主要化学反响如下：裂化反响裂化反响是催化裂化主要反响，它的反响速度比较快，同类烃分子量越大，反响速度越快；烯烃比烷烃更易裂化；环烷烃裂化时，既能脱掉侧链，也能开环生成烯烃；芳烃环很稳定，

9、单环芳烃不能脱甲基，只需三个碳以上侧链才容易脱掉。异构化反响异构化反响是催化裂化的重要反响，它是在分子量大小不变的情况下，烃类分子发生构造和空间位置的变化。异构化反响可使催化裂化产品含有较多的异构烃，汽油异构烃含量高，辛烷值高。氢转移反响氢转移反响即某一烃分子上的氢脱下来，加到另一个烯烃分子上，使这一烯烃分子得到饱和的反响。氢转移是催化裂化独有的反响，反响速度比较快，带侧链的环烷烃是氢的主要来源。氢转移不同于普通的氢分子参与的脱氢和加氢反响，它是活泼的氢原子从一个烃分子转移到另一个烃分子上去，使烯烃饱和，二烯烃变成单烯烃或饱和烃，环烷烃变成环烯烃进而变成芳烃，使产品安定性变好。氢转移的反响结果

10、是一方面某些烯烃转换成烷烃，另一方面给出氢的化合物转化为芳烃和缩合成更大的分子甚至结焦，使生焦率提高。氢转移反响是放热反响，需求高活性催化剂和低反响温度来获得较高反响速度。芳构化反响芳构化反响是烷烃、烯烃环化生成环烷烃及环烯烃，然后进一步进展氢转移反响，放出氢原子，最后生成芳烃的反响过程。芳构化是催化裂化的重要反响之一，由于芳构化反响，催化汽油、柴油含芳烃量较多，也是催化汽油辛烷值较热裂解汽油辛烷值高的一个重要缘由。叠合反响叠合反响是在烯烃与烯烃之间进展的，其反响结果是生成大分子烯烃。烷基化反响烯烃与芳烃的加合反响叫烷基化反响。叠合反响和烷基化反响，在正常催化裂化操作条件下500，常压，这两个

11、反响所占总反响的比例不大。2.各类单体烃的催化裂化反响规律烷烃主要是发生裂化反响，分解成较小分子的烷烃和烯烃，生成的烷烃可以继续分解成更小的分子。烷烃裂化时多从中间的C-C键处断裂，而且分子越大越易断裂、异构烷烃的反响速度又比正构烷烃快。烯烃分解反响裂化反响分解为两个较小分子的烯烃，烯烃的裂化反响速度比烷烃的大的多，大分子烯烃的裂化反响速度比小分子快，异构烯烃的裂化速度比正常烯烃快；异构化反响烯烃的异构化反响有两种：一种是分子骨架构造的改动，正构烯烃变成异构烯烃；另一种是分子的双键向中间位置转移。氢转移反响环烷烃或环烷-芳香烃放出氢，使烯烃饱和而本身逐渐变成稠环芳烃，或烯烃之间发生氢转移，这类

12、反响的结果是：一方面某些烯烃转化为烷烃，另一方面给出氢的化合物转化为芳烃或综合成更大的分子。氢转移反响速度较低，需求活性较高的催化亮晶晶上，反响温度高对氢转移不利。芳构化反响烯烃环化并进一步脱氢成为芳香烃。3环烷烃环烷烃的环可断裂生成烯烃，烯烃再继续进展上述各项反响。4芳烃多环芳烃的裂化反响速度很低，他们的主要反响是缩合稠环芳烃，甚至生成焦炭，同时放出氢使烯烃饱和。1.4裂化产品分馏原理催化裂化反响油气的分别是在分馏塔内完成的，反响油气进入分馏塔的脱过热段，与人字挡板上向下流动循环油浆逆流接触，脱除洗涤油气中夹带的催化剂粉尘，并使反响油气进展部分冷凝。先被冷凝的是沸点较高的油浆，上升的油气混合

13、物在塔内上升过程中温度逐渐降低，又出现部分冷凝，冷凝液为回炼油。再降低温度使其逐渐部分冷凝为柴油，最后不能冷凝的是汽油、蒸气及富气。此时，在分馏塔底得到的是最高沸点馏分油浆，塔侧自下而上可获得回炼油、柴油馏分，自塔顶在油气分别罐底可获得汽油馏分，在分别罐顶得到富气组分。气相混合物在精馏段逐渐降温冷凝，气体降温冷凝为液体要放出冷凝潜热，这部分热量要经过塔顶和中段回流取走，并使回流中所含的轻组分加热汽化为气相，同时，中段回流还提供了分别过程所需求的内回流。1.5裂化产品稳定原理催化裂化紧缩富气吸收过程是在填料塔内进展，解吸分别是在板式塔内进展。其目的是把干气和液化气分开，分别的关键组分是C2和C3

14、。要求吸收后的干气中尽量少含C3，解吸后的脱乙烷汽油中尽能够不含C2，从而使其按C2和C3这两种关键组分分开。在吸收塔内，贫吸收油自塔顶入进入，与由塔下部进塔的烃类混合气体在塔板上进展多次气、液逆向接触，完成吸收过程。关键组分C3在随气体上升过程中，也逐渐被吸收油溶解而由气相转入液相之中。它们在塔板上到达平衡时，C3在气液两相中的浓度是按C3平衡常数K值分配的。就其操作条件来说，整个吸收过程根本处于一样的操作压力和操作温度下，可看作是等温吸收过程。因此在平衡时，C3的平衡常数K值根本不变，只是C3组分在塔的各层塔板上气、液两相中的浓度有所不同。吸收塔顶部蒸汽还有少量的C3及更重组分，为此，吸收

15、塔顶部贫气需求进入再吸收塔下部与新颖贫吸收油逆向接触，在到达平衡时，C3平衡常数K值依然不变，因此溶解于吸收油中的C3组分浓度很低，再吸收塔顶部贫气中剩余的C3组分含量进一步较少，从而使C3吸收率到达其分别要求。在充分地吸收C3及更重的C4、C5等组分的同时，由于相平衡关系，富吸收油中势必也吸收了相当数量的C2组分。在解吸塔内，要将富吸收油中C2组分解脱出来，再回到吸收贫气中去。在解吸时，为了把C2组分脱净，由于相平衡关系，其中一部分C3、C4组分也必然要随之被解吸出来，所以解吸气要送回吸收塔再进展吸收。这样，经过吸收、再吸收与解吸操作，使吸收塔顶得到根本不含C3组分的气体再吸收塔顶为干气；在

16、解吸塔底得到根本不含C2的脱乙烷汽油。从而按C2、C3这两种关键组分将其别分开来。将液化气C3、C4从脱乙烷汽油中分别出来的操作过程是在稳定塔中进展的。稳定塔操作是在压力下精馏分别液态烃和汽油的过程。2、常减压-催化裂化实训安装设计方案与特点2.1设计方案安装设计是以工业上消费才干为350万吨/年的现代化石油催化裂化消费安装为原型，按10:1左右比例减少而制成。在设计时应充分思索了安装的平安性、适用性、经济性。详细设计方案为：2.1.1数字高真仿真：系统以工厂真实安装为背景，采用开放性的工艺参数设计和先进的软件平台。要求工艺参数高真仿真，实现工厂运转数据的真实再现，表达工厂现场的真实形状。2.

17、1.2工厂化对象背景：以常减压蒸馏、催化裂化、产品分馏、产品稳定成四个车间作为对象背景，以主物料工艺流程为根底，可整体或单元运转。并结合职业教育的教学大纲要求，设计一定量的可解剖设备，以便设备解剖、认识掌握设备内部构造，部分替代物料，加强现场实物感，防止一线消费过程中存在的平安隐患。同时，设备、仪表等选用要求多元化方式。安装中适量的采用工厂中真实运用仪表、阀门，使学生认识各种显示仪表，学会运用调理器并感知其重要性，可允许学生对仪表、阀门等进展仿真随意性调理。2.1.3情景化真实操作：设计要求按中控SUPCONDCS系统控制和现场操作相结合，使得操作控制实现工厂情景，并能满足进展正常运转操作、开

18、停车、断电事故处置等工厂中的全部操作，学生们还能自行设计，实验不同的开、停车方案，极限运转形状等。2.1.4开放性缺点点设置：全部参数均可作为缺点点，模拟工厂实践消费中出现的各种缺点。经过教师站对学员站的操作设置事故，学生根据已有知识进展利判别，采用必要措施进展处理，以培育学生认识缺点景象，分析缺点缘由，完成缺点处置，提高学生判别认识、锻炼和提高学生排除缺点的才干。2.1.5广泛性教学目的：设计时应充分思索化工类专业、机械类专业、仪表及自动化专业的特点，选型时要求同类设备多样化，并兼顾设备的经典性和先进性。2.2安装特点2.2.1该安装由常减压蒸馏、催化裂化、产品分别和产品稳定四部分组成石油化

19、工实体仿真实训消费过程系统(设备系统工厂化真真实线，平安物料替代真实物料，控制操作系统全程实现工厂实景。2.2.2由常减压、催化裂化、产品分别及稳定四个车间组成，整套安装由14台化工塔、31台机泵、29台容器、3台工业炉、34台换热器等组成，并结合职业教育的教学大纲，设计了一定量的可解剖设备，以便设备解剖、认识掌握设备内部构造。2.2.3过程控制系统，完全是一个真实的工业控制系统，具有真实的工厂化情景，系统由知名品牌中控SUPCONDCS进展控制，能进展正常运转操作、开停车、断电事故处置。可对消费系统温度、压力、流量、液位进展检测、显示、控制，根据各个丈量点的变化，协助 学生思索，开展分析综合

20、才干，更好地透过景象看本质。本安装还可实现自控系统、报警系统、趋势图、带控制点的工艺流程图、仪表界面等操作。2.2.4缺点点设置：可模拟实践消费中出现的缺点景象，经过计算机发出缺点信号设置缺点，培育学生缺点判别认识、锻炼和提高学生排除缺点才干。2.2.5本安装涵盖了石油化工经典的消费过程及多种化工单元操作，主要用于化工专业进展化工消费过程操作实训、考核、消费事故研讨等等；本安装也适用于仪表、自动化控制等专业进展消费过程控制、DCS系统的实训、工业控制网络系统EPA现场总线技术、工业以太网技术过程控制方案研讨等等。3、安装功能3.1主要用途3.1.1使学生掌握常减压蒸馏、催化裂化等经典炼油工程的

21、工艺流程，对各个工段的主要设备的构造及性能、消费原理深化了解。 3.1.2使学生了解、掌握化工过程的根本操作技艺，提高了学生对典型化工过程的开车、停车、事故处置的才干，加深了学生对化工过程根本原理的了解；3.1.3使学生掌握调理的根本操作技艺，尤其是自动调理、手动调理、串级调理的运用，为以后掌握P、I、D参数的在线整定及复杂控制系统的投运和调整才干打下良好根底。3.1.4使学生掌握最优的开车方案，对消费操作进展优化研讨。3.2实现多种技艺的培训3.2.1化工工艺技艺培训：a电脱盐部分；b常减压蒸馏部分；c催化裂化部分；d紧缩机运转部分；e催化裂化产品分馏部分；f催化裂化产品稳定部分。3.2.2

22、化工操作(系统操作员技艺培训：a安装的开停车操作；b单元安装的正常操作及异常景象的分析；c系统安装的正常操作及异常景象的分析；d典型事故的案例分析；e.消费控制的优化管理。3.2.3化工机械技艺培训：a传质设备的作用与主要构造方式；b传热设备的作用与主要构造方式；c化工塔的任务原理与主要构造方式；d化工泵的任务原理与主要构造方式。3.2.4化工仪表及自动化技艺培训：1自动控制根本概念方面：a.掌握自动控制系统的组成，了解各种组成部分的作用及相互影响和关系；b.了解自动控制系统中常用的各种术语，掌握方块图的意义及画法；c.熟习管路及控制系统上常用的符号和意义；d.了解控制系统的几种方式，掌握系统

23、的动态与静态；e.掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程中的几种根本方式及过渡过程的质量目的的含义。1检测仪表与传感器方面：a.掌握仪表精度的意义及丈量误差的关系；b.了解仪表的性能目的；c.掌握各种压力丈量仪表的根本原理及根本选用方式；d.了解各种流量计的丈量原理；e.了解各种液位计的丈量方法，掌握液位丈量中零点迁移的意义及方法；f.掌握温度检测元件；g.自动检测仪表选型、安装；h.恶劣环境下仪表的安装维护；3自动控制显示仪表方面：a.掌握PLC可编程控制器的功能和特点；b.掌握DCS现场控制站及操作站的软件及硬件组成；c.掌握现场总线的特点及根本设备；d. HYPERLINK l _T

24、oc15602 单回路温度、压力、液位、流量控制方案制定、投运、PID参数整定；f.复杂控制系统 HYPERLINK l _Toc19701 串级、比值等 HYPERLINK l _Toc15602 控制方案制定、投运、PID参数整定；g. HYPERLINK l _Toc18424 综合控制方案制定；h. HYPERLINK l _Toc28078 高级控制方案与算法的实现；i. HYPERLINK l _Toc5695 联锁控制、报警功能的控制方案的实现。4执行机构方面：a.掌握控制阀的流量特性意义，了解串级管道中阻力比s和并联中管道中分流比x对流量特性的影响；b.掌握气动薄膜控制阀的根本

25、构造、主要类型及运用场所；c.掌握气动执行机构的气开、气关方式及选择原那么；d.掌握电气转换器及电-气阀门定位器的用途及任务原理；e.掌握电动执行器的本原理及构造；f.各类调理阀的安装、调校、投运。5仪表系统缺点处置方面:a.锻炼仪表检修人员处置事故过程中的协调才干；b.系统设置缺点点,锻炼仪表检修人员判别处置缺点才干；3.3满足技术要求及主要参数3.3.1总体动态运转控制功能：现场控制台仪表控制同时与微机通讯，基于MCGS工控软件平台的实时数据采集及过程监控；DCS工程师站与现场控制台衔接，实现单回路、串级控制、比值控制和PID控制等方式，可实现手动控制和自动控制方式的切换、远程监控、流程组

26、态的上传下载实时报警记录。3.3.2智能仪表显示功能：多通道输入输出可完成组态、控制、通讯和实时数据及趋势显示和控制等功能。3.3.3执行机构及管路阀门：各种工业级别管道阀门，经过温度传感器、压力变送器、远传液位计、可控硅调压模块等智能传感器完成压力和电加热管等执行器及电控单元的反响控制。3.3.4缺点设置功能：用软件和硬件相结合的方式实现缺点设置，可轻松实现化工操作的缺点模拟。3.3.5智能计量检测：包含微调转子流量计、远传液位计、声光报警器及各类就地弹簧指针表等仪表；3.3.6设备主体构造恢弘大气：规格：长宽高：30000170009000mm。材质：设备、管道为不锈钢，配套：现场控制台含

27、嵌入式微机位、报警器及开关位、二次仪表并内 含DCS和仪表控制转换接入口。3.4常减压-催化裂化安装的仿真系统3.4.1常减压-催化裂化仿真系统的特点：常减压-催化裂化仿真系统软件由两部分内容构成：仿真系统数学模型；系统组态和组态运转平台。仿真系统数学模型：1、工艺流程涵盖了当前最为普遍常减压蒸馏及催化裂化系统实践工艺过程，是真实的、当前国内主流的消费工艺流程。2、物料平衡和能量平衡针对工艺流程，从流态平衡的过程，对每一设备进出的物料，对每一个采样周期目前暂定为500mS，严厉按照物料平衡和能量平衡的原那么进展仿真计算，并输出瞬时结果。系统由现场技术管理的资深工程技术人员进展与实践过程的拟合，

28、到达既符合实际计算的结果，又符合实践过程运转的特征过程技术参数的定性、定量变化。有超越4000个常微分方程几个常微分方程构造一个多变量变系数微分方程。开停车方案与实践过程吻合数学模型能呼应原始的开停车过程，并且真实反映了瞬时过程。可以提供部分实时变化过程。创新的要点和对实践过程的指点意义 1普通实践的消费安装设计过程中，先确定原料，安装设计针对某一详细物进展设计，当物料性质有较大的改动后设备必需进展整改，因此，工业消费中的设备和原料间有专属性的局限性！而本套实景仿真安装采用仿真模拟物料，可以较灵敏改动原料的性质，突破了工业消费中安装炼制原料固定性的限制。 2实践消费安装的设计是以实践物料的实验

29、测定为根底数据，并且忽略了中间变化过程，本套实景仿真安装运用仿真系统进展实践物料平衡和能量平衡计算，具有根底数据来源简便、广泛等特点，同时还能表达物系中部分中间变化过程等优点。 3本套实景仿真安装运用仿真系统可以进展比较不同物料的产品收率及转化率的分析，同时，还能对同一物料加工方案进展最优操作条件的比较测定，因此，对实践工业安装的优化消费消费具有一定的指点意义。培训操作人员的内涵仿真系统用于操作工人的培训，可以到达：熟练掌握消费过程的工艺原理。明晰消费过程的的控制操作原理和技巧。熟练掌握真实系统发生异常的处置方法和措施。熟练的掌握实践系统的原始开停车过程和技术。由于仿真系统是个按物料平衡和能量

30、平衡进展全过程的系统仿真，并且在控制参数操作目的上与实践过程拟合。可以使操作者从书本上学得的实际与实践进展有效的拟合。3.4.2系统组态和组态运转平台：系统的主要技术目的及特点仿真软件系统开发平台采用差分的方法，实现对数学模型的计算，差分采样周期为500mS,实时度高。为到达高的实时度，需求采用内存数据库的设计技术。有50多种功能模块供数学模型求解组态者运用，经过组态可实现对复杂的微分方程的实时求解。用户可在运转形状下，在线添加、删除和修正组态的构稽关系，无须编译、装载组态文件等常规操作。可在一个采样周期内，完成4000个以上的功能模块运算高阶微分方程可分解成多个低阶微分方程，经过组态实现高阶

31、微分方程、变系数微分方程和偏微分方程的计算。开发平台可数倍实践时间运转，以缩短数学模型的设计者调试模型的时间。拥有曲线、数据显示等调试画面。原始数据可直接I/O硬件输入，也可计算机的键盘、鼠标输入。每个点的数据来源可由组态设定。可多台机器的经过网络衔接，直接构成软件操作界面，可供多人同时运用。运转的效率和效果真实的实时度取决于仿真系统的I/O硬件的采样周期，即选用的硬件越好，采样周期就越小，系统那么更逼真。无须I/O硬件的软件系统,采样周期与运用的功能模块数量呈比例。有超越4000个功能块可做到500mS的采样周期。3.4.3系统的拓展和展望：多系统平行运转该组态平台运转效率高，功能强大，组态

32、灵敏，数学方程多、是个复杂的仿真系统。可以把假设干个不同的消费岗位集中到一台任务站上一样。纯软件的仿真系统用户可以把一个消费过程，用一组数学模型进展描画，经过组态，构成一个可以在计算机上运转的程序，这个程序就相当于一个关于该消费过程的电子游戏。可经过该电子游戏使得操作者深化了解该消费过程的机理和操作要素。经过局域网，可以是多台任务站同时在支配消费过程，到达训练人员的目的。3.4.4仿真系统的构成：系统大致构成如下：消费设备布置区过程仿真系统过程监控操作室消费设备布置区目前拟按350wt/a常减压蒸馏及结合催化裂化的消费规模，制定整个工艺过程的物料平衡和能量平衡衡算根底，以10：1的比例规划，主

33、体由14台化工塔、31台机泵、29台容器、3台工业炉、34台换热器等组组成，全部分布在消费设备布置区，经过管线，阀门构成常减压蒸馏催化裂化结合安装主流程。由于是个教学模型或称仿真系统，不能够用实践的物料进入过程。因此，对于特定的教学点，除用实践的空气或水进展模拟过程物料运动之外，根本上是模型设备外型酷似。为了到达一定的仿真度，在消费设备和工艺流程研制方面强调了：外形与实践的消费过程外型仅只需尺寸和材质的差别。外形极其类似。过程控制或操作的执行系统，本系统采用真实的调理阀、截止阀等，其中自动调理阀受控制仪表制约，手动阀由人工控制，但阀位的信号作为控制过程的动力源，直接进入仿真系统。机、泵类设备那

34、么直接经过启动、停顿按钮或其他控制设备进展操作。流体在过程中的噪音，就地显示仪表上采用数显表，其丈量值的显示来源是仿真系统的计算值。远程丈量仪表，如变送器采用其外壳及内部接线端子仿真仪表。过程监控操作室是一个真实的安装中央控制室，可以由中控的DCS系统进展操作组织。控制系统输入信号，现场的设备布置区的丈量仪表仿真数据经过仪表转接。控制系统的输出信号，直接送到现场的执行器上，仿真系统经过执行器转接控制系统给执行器的操作信号。这样的设计有助于安装的真实性。便于开展除化工操作以外的实训。比如，DCS系统的培训，过程控制的培训、过程控制的方案研讨等等。中央操作室的控制设备完全按一个真实系统设计。和真实

35、系统的最大差别，主要是其信号源的来源有所不同，虽然物理上还是从丈量仪表送来，但真正的数据是由仿真系统计算出来的，并非是测出来的。常减压蒸馏的过程控制系统，完全是一个真实的控制系统。相关的自控系统、报警系统、趋势图、带控制点的工艺流程图、仪表操作界面等，全部在控制机上完成。 仿真系统构成如下：这是一个由计算机系统构成化工过程设备性能、过程反响工程特性的仿真系统。它将一个系统的特征值或者讲控制形状值经过其反响机理、设备的物理尺寸等要素，利用数学的方法，将引起该特征值变化的众多要素组合成一个算式，构成数学模型。经过检测这些丛多要素的形状值，计算出当前特征值的数值和形状。对于石油化工的消费过程来说，每

36、一个设备至少有一关于设备物理特性的一个数学方程。每一个化学反响，至少都有一个关于反响工程的动力学方程。通常的仿真机，应该是有一组数学方程和实时的求解这些方程的程序结合在一同。经过I/O通道，读进引起特征参数变化的调理参数或形状参数，计算当前的特征参数的变化，经过输出到担任操作界面的系统中去，显示其当前系统的形状。对于担任操作的系统中央控制室而言，仿真系统仅仅是一个控制的对象。仿真系统根据化工过程的内在规律，笼统的反映了真实系统的操作变化。仿真系统有本人的输入信号，这些信号通常是代表进入某个设备的物料量，如蒸汽量、紧缩空气量等。这些量进入仿真系统后，系统那么根据设备的物理条件和化学反响的动力学方

37、程，计算得出该设备形状变化、化学反响形状变化的形状特征量化工过程参数，如温度、压力成分等等。由于输入的量是个随时间变化的物理量，因此，仿真系统的输出量也是一个动态的变化量。仿真系统所做的计算通常是一个关于输入和输出的之间的计算，计算任务量大，必需借助于计算机系统。普通的方式用以下矩阵表示：Y0 D00 D01 D01 D0n X0Y1 = D10 D11 D11. D1n X1 Ym Dm0 Dm1 Dm1 Dmn Xm式中：X 表示进入仿真系统的输入量 Y 表示进过计算后的形状量 Dmn 是各形状量对于各输入量的传送函数。本仿真系统的输入量，主要是进入系统物料、中间体物料的阀门开度。由于，阀

38、门的开度与流过阀门的物料流量有一定的对应关系。在任务点附近，与实践的情况有较好的吻合度。仿真系统经过计算后的输出量，应该是化工系统运转形状的特征量，相当于仪表对实践系统的丈量值。可经过仿真计算机的I/O端口直接送到就地显示仪表进展就地现实或送到中央控制室集控显示记录。3.4.5仿真系统与现场设备的关系：每一个设备、每一化学反响该至少有一个数学物理方程。现场的设备仅仅是一个外形，内在的规律，那么用方程式来进展模拟。引起仿真系统输出的变化动因，除控制物料流量的阀门变化和机泵的开停外，还有物料在设备内部的随时间变化规律。因此，仿真系统与现场设备的关系是，阀门的开度变化和机泵的开停按钮是仿真系统系统输

39、出变化的动因，设备的物理尺寸、化学反响的动力学规律数学模型是输出变化的根底。仿真系统的输入信号可直接丈量阀门开度的传感器和反映机泵开停的按钮。输出信号可直接送到现场指示仪表进展就地显示也可直接送到中央控制室的显示设备上。3.4.6仿真系统与中央控制室的关系：中央控制室是以仪表盘为界面的控制系统，也可以是以DCS系统为操作界面的系统。中央控制室送出关于阀门开关的控制信号到现场阀门同时也可送到仿真系统对应的输入端，现场阀门真实的产生一定的开度。或送出机泵开停的信号到现场设备，现场机泵能否要求真实的运转，可根据制造本钱或教学要求确定。但仿真系统必需有接受该类信号的输入端口包括在现场启动设备信号。也即

40、仿真系统接受中央控制室对于阀门的操作的信号可以丈量阀门开度的传感器和对于机泵的操作信号。仿真系统经过对系统的实是模拟产生的输出信号经就地显示仪表或变送器可以是空壳的接线端子送到中央控制室。3.4.7仿真系统的设计原理：常减压-催化裂化安装的仿真系统，由两个部分。一部分主要是设备的仿真，相应的设备，完好的物理系统，完好的一个工艺流程，中心的问题是如何将一个实践的过程、所要控制的过程形状，利用计算机系统进展数字仿真。计算机系统的数字仿真实践上是个软件研发问题，有四部分主要内容：根据实践过程的设备才干尺寸和机械原理，写出关于工艺形状量和进入系统的物料流量之间的数理方程。根据该设备内部的化学反响过程机

41、理，写出其关于工艺形状量的反响动力学的数理方程。将上述数理方程经过一定的算法，编写成计算机可执行的程序。测试和修正仿真系统，一个测试平台。3.4.8软件仿真系统功能及组成部分：功能建立一个原油预处置、常减压蒸馏、催化裂化、催化裂化产品分别、催化裂化产品稳定为工艺线路的石油加工数字仿真消费过程系统。能进展正常运转操作、开停车、断电事故处置。系统组成：、数字仿真系统的开发环境。一个先进的开发平台。可以在线进展软件组态。 、数学模型本系统有电脱盐、常减压蒸馏、催化裂化、催化裂化产品分别、催化裂化产品稳定五个主要过程。主要设备的物理过程运动方程式数学模型、主要化学反响过程、系统组态编程、算法调试、与实

42、践系统的过程拟合。系统的开发平台完善和仿真系统的开发，整合了有三个方面的专家：过程控制专家，石油化工有亲身的任务阅历和实际素养的工艺专家，算法和编程的专家，本系统是一个专家系统。软件系统与中央控制室、现场仪表和阀门、机泵控制连通。各类丈量仪表的仿真丈量信号数字仿真系统，控制信号真实仪表。阀门和机泵的机械特性仿真用数学的方法，描写阀门和机泵的机械特性和远动规律。仿真过程设计 、实现数学模型的设计和组态设计。、实现与实践系统的过程拟合。、实现硬件系统的界限设计和现场调试。 、实现中央控制室的控制仪表设计。 整个仿真显示、操作、控制的人机界面分三级界面： 、一、二级界面构成系统：采用国内知名的品牌一

43、流的工业自动控制安装中控DCSWebField JX-300XP作为显示操作界面。、常规操作在DCS系统中实现，教师操作界面可在数字模型计算机操作界面上进展，方便教师人为制造缺点，培训学员。DCS中控室系统的组成满足以下要求3.4.9 DCS控制机柜：规范工业柜，长宽高：8006001100mm，内安装漏电维护空气开关、电流型漏电维护器充分思索人身平安维护；配置带钥匙的电源启动控制回路和多组保险丝，同时每一组强电输出都有旋钮开，关控制，保证设备平安，操作控制便利；装有分相电压表、指示灯，开关电源等。现场控制站：包括主控单元、集线器/光端机、I/O模块、电源模块等四个部分。I/O组件安装：在机柜

44、的正面，它是以插件箱、总线底板为固定构造，在底板上插入系统电源模块和各种I/O功能模块组成。系统电源模块为各个I/O模块数字部分提供DC+5V电源。系统电源模块为冗余配置。I/O模块完成实时数据的物理I/O功能，它由I/O功能板、I/O调理板和安装在机柜反面的I/O端子板组成。I/O端子板那么是现场信号的衔接板，它与I/O调理板之间用扁平电缆实现互联。3.4.10 系统网络性能目的明晰的三层网络构造，涵盖管理层的以太网总线、控制层工业以太网总线、现场层PROFIBUS-DP总线。中控室可控制恣意一台设备。管理网络和系统操作层速率为100Mbps，控制层网络速率为100Mbps或 10Mbps，

45、现场信号处置PROFIBUS-DP，网络速率为1.5-11Mbps或1 Mbps硬件处置才干：控制站主控单元CPU Pentium II以上，带34M内存，其中有1M为SRAM； I/O信号处置单元全部为智能构造。系统处置才干：一套系统可支持8个域，每个域的处置才干物理I/O点达10000点，控制回路数量达1000个。普通模拟回路控制周期为115ms，采用回路控制模块可达10ms，逻辑回路控制周期为50ms 。系统图形画面分辨率为16001180，呼应时间1s，数据刷新时间1s 。3.4.11 DCS工控平台系统软件及DCS控制实训软件系统配置软件：工程师站软件/控制器运转软件CONMAKER

46、及操作员站监控组态软件FACEVIEW：硬件设备组态软件、数据库组态软件、控制组态软件、图形组态软件、算法组态软件。根据用户要求：完成设计、现场安装，完成系统与用户已有的控制对象的衔接、调试，在DCS工控平台系统软件根底上，根据学校的要求开发相应的实验控制软件，组成一个完好的DCS过程控制系统，中控室对设备可以进展控制，做到交钥匙工程。3.4.12 中控WebField JX-300XP系统简介WebField JX-300XP系统是目前国内运用最广泛的单一型号控制系统产品，在化工、石化、电力、冶金、建材等多个流程工业行业有着1000多套胜利运用案例。 WebField JX-300XP是浙大

47、中控在基于JX-300X成熟的技术与性能的根底上，推出的基于web技术的网络化控制系统。在承继JX-300X系统选集成与灵敏配置特点的同时，JX-300XP系统吸收了最新的网络技术、微电子技术成果，充分运用了最新信号处置技术、高速网络通讯技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处置器和成熟的先进控制算法，全面提高了系统性能，能顺应更广泛更复杂的运用要求。同时，作为一套全数字化、构造灵敏、功能完善的开放式集散控制系统，JX-300XP具备杰出的开放型，能轻松实现与多种现场总线规范和各种异构系统的综合集成。 DCS控制系统中控室表示图整个网络拓扑图分为中控室与实训基地两

48、大部分，中控室功能参考中控室系统构造图；实训基地参考，在中控室里主要具有以下功能：1信息管理：作为教师一致管理数据、分析数据的平台，并可以合理调度学生的实训课程等。2 OPC效力器：为教学研讨提供实训的实时数据和历史数据。并且可与其他控制系统相衔接的数据效力器。3 WEB远程效力：可以扩展为以后的远程控制系统，甚至经过远程控制来指点学生的操作和处置缺点分析。4 工程师站：为专业工程师设计的，内装有相应的组态平台和维护平台。根据实训安装的工艺要求组态出相应的运用平台和操作平台，并且可相应组态查以下功能：系统生成、数据库构造定义、操作组态、流程图画面组态、报表组态等。5 操作站：操作站是由PC机、

49、CRT、键盘、鼠标、打印机等人机界面组成。是学生操作人员完成对实训安装操作和监控管理义务的环境。是根据工程师站分配或者是组态好的义务下实现对底层实训安装的操作过程。6 现场控制站：它是作为直接与实训安装的模拟量打交道的处置单元，完成整个实训基地的监控功能。里面可以配以相应的控制系统，比如常规控制站，现场总线控制站，配以各种规范信号的I/O卡件；可以根据相应的要求配成冗余卡件、主从控制站等等。系统特点JX-300XP覆盖了大型集散系统的平安性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，除了具有模拟量信号输入输出、数字量信号输入输出、回路控制等常规DCS的功能，还具有高速数字量处置、高

50、速顺序事件记录SOE、可编程逻辑控制等特殊功能；它不仅提供了功能块图SCFBD、梯形图SCLD等直观的图形组态工具，又为用户提供开发复杂高级控制算法如模糊控制的类C言语编程环境SCX。系统规模变换灵敏，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。系统的主要特点如下。1开放性 交融各种规范化的软、硬件接口，方便地接入最先进的现场总线设备和第三方集散控制系统、逻辑控制器等，经过各种远程介质或Internet实现远程操作。2兼容性 符合现场总线规范的数字信号和传统的模拟信号在系统中并存。使企业现行的工业自动化方案和现场总线技术的实施变得简单易行。3设备管理 添加先进的设备管理功能AMS，能

51、对现场总线的智能变送器进展参数设置等工程实现自动管理，到达了设备管理和过程控制的完美结合。4平安性 系统平安性和抗干扰性符合工业运用环境下的国际规范。5缺点诊断 具有卡件、通道以及变送器或传感器缺点诊断功能，智能化程度高，轻松排除热电偶断线等缺点。6机械构造 采用19吋国际规范的机械构造，部件采用规范化的组合方式，方便各种运用环境。7供电电源 本系统采用集中供电方式。交直流电源都采用双重化热冗余供电方式，部件能进展热插拔，方便安装和维护。8远程效力 可以经过远程通讯媒体实现远程监控、缺点诊断、系统维护、操作指点、系统晋级等。9实时仿真 系统具有离线的实时调试和仿真功能，缩短系统在现场的调试周期

52、并降低了方案实施的风险。10系统容量 系统规模灵敏可变，可满足从几个回路、几十个I/O信息量到上千个控制回路、10000个I/O信息量的用户运用要求。11运转环境 控制机柜内合理的冷却风路设计、防尘设计。12信号配置 提供1点、4点、6点、8点系列I/O卡件，为用户提供了多种选择，优化了系统的配置。13信号精度 I/O卡件采用国际上最新推出的高精度A/D采样技术-A/D、先进的信号隔离技术、严厉测试下的带电插拔技术、以及多层板和贴片技术，使信号的采集精度更高、卡件的稳定性更好。14控制 系统控制组态具有符合IEC61131-3规范的组态工具FBD、LD、SFC、ST等，使DCS与PLC的控制功

53、能得到一致，实现了部分控制区域内的实时过程信息的共享。15集成性 WebField是一个开放的可扩展系统，它可以方便地进展扩展和集成，利用数据站、OPCServer或网关卡，可实现与异构系统的互联。16图形界面 提供集成化图形界面组态工具，可以方便、快捷地生成图形画面，提供多种预定义图库对象。17数据管理 搜集并管理数据、储存历史数据并将之传到公共数据库，也可以将数据分散到不同的报表中，从而保证过程在一个最正确的形状运转。控制系统构造JX-300XP控制系统由控制站、操作站节点操作站节点是工程师站、操作员站、效力器站、数据管理站、时间同步效力器等的统称及系统网络过程控制网、操作网等到构成。系统

54、整体构造如以下图所示。 中控室系统构造图，整体分为三层，最上层为信息管理层，采用工业以太网协议，衔接了各个控制实验安装网桥以及整个系统的信息管理，并且把实验安装的数据一致采集到某一效力机上，经过OPC协议作为可为外部软件运用的OPC效力器。中间层为过程控制网，采用了双高速冗余ScnetII作为其过程控制网络，衔接操作员站，工程师站、控制站与数据采集站等。在这一层里，我们可以实时操控实训安装，并可以及时参看设备实时的运转情况与处置缺点和分析数据；同时配以相应的打印机设备设备，及时素取相应的曲线、数据和流程概要。底层网络为内部控制网络，采用主控制卡指挥式令牌网，存储转发通讯协议，是控制站各卡件之间

55、进展信息交换的通道。它主要包括主控制卡，各种规范信号I/O卡件，数据转发卡等。实现实训安装上模拟量和开关量的采集和控制。工程师站是为专业工程技术人员设计的，内装有相应的组态平台和系统维护工具。经过系统组态平台生成适宜于消费工艺要求的运用系统，详细功能包括：系统生成、数据库构造定义、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制等。而运用系统的维护工具软件可实现过程控制网络调试、缺点诊断、信号调校等。操作员站是由工业PC机、显示器、键盘、鼠标、打印机等组成的人机系统，是操作人员完成过程监控管理义务的人机界面。高性能工控机、杰出的流程图机能、多窗口画面显示功能可以方便地实现消费过程信息的集中显示、集中操作

56、和集中管理。效力器站可与企业管理计算机网ERP或MIS交换信息，实现企业网络环境下的实时数据和历史数据采集，从而实现整个企业消费过程的管理、控制选集成综合自动化。经过具有对等C/S特征的操作网可实现操作站节点之间的实时数据通讯和历史数据查询。数据管理站用于实现系统与外部数据源的通讯，从而实现过程控制数据的一致管理。时间同步效力器用于实现系统的时间同步。控制站是系统中直接与工业现场进展信息交互的I/O处置单元，由主控卡、数据转发卡、I/O卡、接线端子板及内部I/O总线网络组成，完成整个工业过程的实时监控功能。控制站内部各部件可按用户要求冗余配置，确保系统可靠运转。过程控制网络实现操作站节点及控制

57、站的衔接，完成信息、控制命令的传输与发送，过程控制网采用双重化冗余设计，使得信息传输可靠、高速。操作网采用快速以太网技术，实现C/S方式下效力器与客户端的数据通讯及操作网节点的时间同步。系统规模JX-300XP系统站点容量最高可达31个冗余的控制站和31个操作站节点，可根据I/O规模大小决议控制站数量，操作站节点可根据用户操作的不同决议配置的数量与规格。每个控制站最多可带8个I/O机笼，每个机笼最多可配置10块卡件，即除了最多配置一对互为冗余的数据转发卡及两块电源指示卡之外，最多可配置16块各类I/O卡件。系统容量到达10000点。管理信息网信息管理网采用通用的以太网技术，用于工厂级的信息传送

58、和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。该网络经过效力器站实现企业信息管理网与SCnet 过程控制网络之间的网间桥接，以获取系统运转中的过程参数和运转信息，同时也向下传送上层管理计算机的调度指令和消费指点信息。管理网采用大型网络数据库，实现信息共享，并可将各个安装的控制系统连入企业信息管理网，实现工厂级的综合管理、调度、统计、决策等。操作网AdvanTrol-Pro在网络战略和数据分组的根底上实现了具有对等C/S特征的操作网，在该操作网上实现操作站节点之间包括实时数据，实时报警，历史趋势，历史报警，操作日志等的实时数据通讯和历史数据查询。操作站节点之间的时间同步也是经过操作网实现。过程控制网SC

59、netII网系统采用了高速冗余工业以太网SCnet 作为其过程控制网络。它直接衔接了系统的控制站和操作站节点，是传送过程控制实时信息的通道，具有很高的实时性和可靠性，经过挂接效力器站，SCnet 可以与上层的信息管理网或其它厂家设备衔接。过程控制网络SCnet 各节点的通讯接口均采用了公用的以太网控制器，数据传输遵照TCP/IP和UDP/IP协议。系统软件JX-300XP系统采用浙大中控自主开发的AdvanTrol-Pro软件包。AdvanTrol-Pro软件包是基于Windows1000操作系统的自动控制运用软件平台，在浙大中控WebField系列集散控制系统Distributed Cont

60、rol SystemDCS中完成系统组态、数据效力和实时监控功能。系统软件功能特点及性能目的采用多义务、多线程，31位代良好的开放性能系统组态构造明晰，界面操作方便控制算法组态采用国际规范，实现图形组态与言语组态结合，功能强大流程图功能强大，运用方便报表功能灵敏，运用简捷，并具有二次计算才干采用大容量、高吞吐量的实时数据库和两级分层分组分区的数据构造操作站节点数据更新周期1秒，动态参数刷新周期1秒按键呼应时间0.1秒流程图完好显示时间1秒，其他画面1秒命令呼应时间0.5秒实时和历史趋势操作灵敏，支持历史数据离线阅读强大的报警管理功能，可以分区分级设置报警，支持语音报警提供基于API接口的多种数