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产品名称:流程级煤化工--新型煤气化制甲醇

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流程级煤化工---新型煤气化制甲醇

冷态模拟实训系统

煤化工行业在我国国民经济中的地位是非常重要的,其工艺设备逐渐大型化,自动控制水平也越来越高,因而对生产运行人员的操作能力与水平有了更高的要求。相反的是,由于生产运行必须保证安全、稳定、长周期、优化地运行,因而在生产实际过程中不方便依靠实际生产装置来提高和培训运行人员的操作技能。

因此本项目从培养高职院校的实践能力及职业培训需求出发,本着实用性与前瞻性相结合、职业技能培训与鉴定相结合、实训装备的硬件与技能训练仿真软件相结合的思想,对现代煤化工工艺过程、动态操作、煤化工正在使用的自动化检测传感执行装置及国内先进的DCS控制系统进行仿真模拟,以培养能够适应当前及未来煤化工企业所需要的各类技术人员,满足煤化工工业建设与生产的需要。

一、     设计原则

1系统性原则:60万吨新型煤气化制甲醇冷态模拟实训系统应在真实完整体现实际工业流程的基础上,强化重要工序、重要设备,并利用OTS仿真培训软件进行煤制甲醇-二甲醚的全流程模拟培训。

2真实性原则60万吨新型煤气化制甲醇冷态模拟实训系统的设备和装置应按照现场设备进行模拟仿真,同时对重点设备的内部结构、工作原理做深入的剖析,采用实物与软件模拟相结合的方式进行制作,便于学员对设备实操和原理的掌握。同时,OTS仿真培训软件的动态模型应能真实再现实际工业流程状态和数据,实现实时准确的模拟工艺现场,故障模拟真实化。

3实操性原则60万吨新型煤气化制甲醇冷态模拟实训系统的配套设备具有高度的实际操作能力,体现工厂情景化,尽量贴近工厂实际,突出重点。学员可对设备进行实际操作,满足学生实践实习要求。

4全面性原则:既能使学员了解和掌握正常工况下各类设备的操作和维护,能进行装置开车准备、开车、正常操作、停车、设备维护等方面的技能操作训练、工艺指标控制操作技能训练;又能通过安全手段设置各类故障,使学员能够处理各类紧急状况,动手进行生产过程操作、分析、排除工业生产过程故障。

5安全性原则60万吨新型煤气化制甲醇冷态模拟实训系统内设备高度重视操作的安全性,保证学员在操作设备时的安全性。

 

二、     系统结构

 

流程级煤化工,60万吨新型煤气化制甲醇,冷态模拟实训系统

 

60万吨新型煤气化制甲醇冷态模拟实训系统主要包含:煤制甲醇---二甲醚流程工艺实训实操系统、OTS仿真培训软件系统和DCS控制系统三大部分。

      

2.1装置体系结构的要求

1.系统构成

流程级60万吨新型煤气化制甲醇冷态模拟实训系统由全流程、装置模拟监控系统、装置仿真软件、DCS集散控制系统和实训评价与管理系统五部分组成。

1)全流程装置

本装置的流程是60万吨新型煤气化制甲醇工业化装置全流程。在真实体现工业流程的基础上,省略了工业流程中一些辅助工序、辅助设备,同时对重要工序、重要设备进行了强化,如气化采用了国内常用的水煤浆加压气化的流程,以加深学生对煤制甲醇----二甲醚工业化装置的了解。将工业装置中大型设备如塔器、反应器、贮槽、换热器、输送设备等在保持原设备的结构特点下按一定比例缩小,通过连接真实管路、手动阀门、控制阀门及压力(P)、流量(F)、温度(T)、物位(L)、功率(N)、组成(A)和阀位(V)测控传感器等,组成煤制二甲醚全流程装置。

本装置是学生直接操作和运行系统的基础,要求模拟工业生产的真实环境,并且要求所有阀门可真实操作。同时要求通过仪表检测生产装置的压力、流量、温度、物位、功率、组成,并且要求本系统和真实工业装置的观测界面完全一致。要求能在本装置上训练学生的开车、停车、正常操作、事故处理等过程的操作技能。

2)装置模拟测控系统

这是煤制甲醇----二甲醚冷态模拟实训系统无物料运行的关键部分,通过模拟测控系统和数学模型,可以使装置与仿真软件联合成一体。测控系统一方面需要把操作设备,例如阀门的转动变换为模拟电信号,采用计算机控制技术将现场操作点的模拟信号实时采集,并传送到上位计算机的数学模型中,另一方面需要把数学模型的运算结果通过转变成模拟电信号,并传送到现场的各种仪表进行模拟与数字多种方式的实时显示。所有此类功能全部采用先进的现场总线技术和实时监控技术加以解决。

3)装置仿真软件

 由于装置本身没有任何真实进出物料,所有化工生产的工艺现象通过教学模型来实现,并将这些模拟参数送至DCS集散控制系统(部分参数还需送至现场仪表显示),让受训者感受到的是一个完全“真实”的工业化工装置在运行中。设计开发两套仿真软件,其一是完成上述功能并与真实仿真装置、仿真DCS控制站联通和培训管理及事故设置机相连;其二是针对该实训装置开发一套在PC上运行的独立仿真实训软件,用于进行实际装置实训教学前的仿真实训并可以实现多人配合操作的教学项目,独立运行的仿真软件包括:工艺仿真软件、操作评分软件、运行管理软件、与DCS的接口通讯软件、教师指令台软件和DCS软件。

仿真培训系统(OTS)主要由两部分组成:上层的模拟软件平台和底层的模拟引擎。其中,上层的模拟软件平台提供直观、友好和功能性的图形用户界面(GUI),为教员站控制仿真程序的运行开发和维护模型、学员站操作和监视过程模型提供图形界面支持;底层的模拟引擎是OTS 的核心,通过此引擎可以调用仿真模型库、专有模型库(指专利商的专用反应模型等)、物性数据库以及DCS/ESD 模拟机等过程模型和控制模型,实现仿真模型的建模和驱动。

2.系统体系

煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训系统分为:煤化工---新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统;60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件系统两大部分。

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统

1)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统工艺对象;

2)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统工艺对象检测传感、执行装置;

3)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统工艺对象现场电器仪表控制柜;

4)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统工艺对象及DCS控制室

5)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇企业平面布置模型;

6)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统动态模拟仿真展板

Ø  煤化工---新型煤气化制甲醇--二甲醚仿真培训软件系统

1)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件系统(多用户服务器安装版离线仿真)

2)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件模型机系统

3)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件系统(单机版在线操作仿真)

 

3.工程体系

1)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统工艺对象框架安装系统的施工;

2)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统电器工程及布线施工;

3)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统安装及调试;

4)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统DCS控制室工程施工、安装及调试;

4.培训体系

1)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇醚流程工艺实训实操系统培训;

2)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件系统培训

2.2系统单元组成

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统主框架系统

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统工艺对象

1)、煤化工多元气化灰水系统

2)、煤化工多元耐硫变换系统

3)、煤化工多元低温甲醇洗系统

4)、煤化工多元甲醇合成及多元精馏系统

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇工艺实训实操系统标准件及管/板材系统

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统检测执行系统

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统动力系统

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统动态模拟仿真展板

1)、煤化工多元料浆原料输送系统动态模拟展板

2)、煤化工多元料浆制备系统动态模拟展板

3)、煤化工多元真空闪蒸系统动态模拟展板

4)、煤化工多元黑水处理系统动态模拟展板

5)、煤化工硫回收处理系统动态模拟展板

Ø  60万吨煤化工工厂全局布置动态模型

Ø  煤化工---煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统DCS中控室系统

1DCS中控室系统现场控制站系统

2DCS中控室系10工位嵌入式计算机控制盘台

Ø  煤化工---新型煤气化制甲醇--二甲醚流程工艺实训实操系统就地电气仪表控制柜系统

1)煤化工多元气化灰水系统电气仪表控制柜

2)煤化工多元耐硫变换系统电气仪表控制柜

3)煤化工多元低温甲醇洗系统电气仪表控制柜

4)煤化工多元甲醇合成及精馏系统电气仪表控制柜

Ø  煤化工---新型煤气化制甲醇--二甲醚流程工艺实训实操系统动态模拟仿真展板电器控制柜

1)、煤化工多元料浆原料输送系统动态模拟展板电器控制柜

2)、煤化工多元料浆制备系统动态模拟展板电器控制柜

3)、煤化工多元真空闪蒸系统动态模拟展板电器控制柜

4)、煤化工多元黑水处理系统动态模拟展板电器控制柜

5)、煤化工硫回收处理系统动态模拟展板电器控制柜

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇流程工艺实训实操系统电气仪表安装施工材料

1)电气仪表安装施工材料—线缆

2)电气仪表安装施工材料---桥架、穿线管及接头

Ø  煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件系统

1)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件系统(在线仿真培训)

2)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件模型机系统

3)、煤化工---60万吨新型煤气化制甲醇仿真培训软件系统(离线仿真培训)

三、     系统功能

能够体现60万吨新型煤气化制甲醇基本生产工艺流程及设备组成,满足工艺操作训练要求,满足设备操作训练要求,能够安全、长周期运行,满足企业多班制连续操作实习要求;主体设备关键部件内部结构可视、便于学生对设备内部结构的了解;开、停车操作;正常工况操作;事故处理:

60万吨新型煤气化制甲醇系统监测控制参数同仿真系统可互动联系,检测控制工艺参数同60万吨煤制甲醇系统工艺参数一致,体现真实工艺流程运行参数;

系统设计及安装调试:根据需方提供的现场安装场地及煤化工仿真实训/实操各个单元系统的工艺设备要求,提供系统设计方案,并进行安装调试及培训。

本项目所提出的煤制甲醇---二甲醚冷态模拟培训系统既具备离线仿真培训功能也具备在线仿真培训功能。学员可以脱离工艺流程实训实操系统进行离线仿真培训,也可基于工艺流程实训实操系统进行在线仿真实训。

当学员进行离线仿真培训时,系统数据仅在学员站和OTS仿真培训系统间传递。OTS仿真服务器基于OPC通讯协议接收学员站操作指令并进行动态模型计算,同时将运算结果传递给学员站的监控画面加以显示。

当学员进行在线仿真培训时,系统数据在学员站、OTS仿真培训系统、DCS控制系统、工艺流程实训实操系统间传递。

来自学员站的控制指令,通过DCS工程师站由DCS系统网传递给DCS控制站并转换成标准电信号引导相应执行机构动作;同时执行机构的反馈信号通过DCS控制系统传递给OTS仿真培训系统以便进行动态模型运算。

来自就地电气仪表控制柜的控制操作,经转换成标准电信号后引导相应执行机构动作;同时执行机构的反馈信号通过DCS控制系统传递给OTS仿真培训系统以便进行动态模型运算。

来自就地手动的控制操作,经执行机构的反馈信号通过DCS控制系统传递给OTS仿真培训系统以便进行动态模型运算。

OTS仿真培训系统的运算结果,一方面通过OPC协议在学员站加以显示,另一方面又通过DCS控制系统转变成标准电信号在就地数字或模拟仪表中加以显示。

 

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