环己烷精馏装置仿真培训系统的开发

化学工业的生产特点及其在安全环保方面的特别要求决定了企业员工培训和学校学生的实习都不允许在真实的生产装置上动手操作,解决这一难题的途径之一是开发具有真实工业场景、工艺过程和操作参数与实际装置高度接近的仿真培训系统。按照工艺和设备具有典型代表性的思路,选择以环己烷氧化制环己酮生产装置中的环己烷精馏为对象开发仿真培训系统,针对三效精馏和组分多的复杂工艺,采用序贯模块法开发了整个系统的仿真模型,将各个独立的模型设计成独立的模块,模块之间通过变量进行连通,模块的连接关系按工艺连接关系搭接,仿真对象的有关数据来源于实际生产装置的运行参数,保证仿真速度的实时性和外部特性的逼真。整个系统包括了环己烷精馏装置生产工艺仿真软件,计算机控制系统(DCS)的实时仿真和仿真操作评价系统,是对环己烷精馏装置的全系统仿真。系统中开发平台的各项功能,提供了一套完整的开放式仿真平台。通过使用证明该系统能够有效模拟环己烷精馏的工艺现象和工艺操作步骤,真实地反映装置的开停车、生产及事故状态的动态效果,同时对工艺装置的安全分析和应急处理训练提供了一个良好的平台,可满足培训操作工和学生的需要,也可用于生产工艺的优化、诊断和控制方案方面的研究。     

TDI工艺动态仿真培训系统的开发

该文针对TDI装置工艺复杂、有关数据资料少、涉及的组分复杂,无法采用经验模型对单元设备进行仿真的实际情况,采用了更为准确的机理模型,并用Euler法求解数学模型,采用了Joback基团贡献法等多种估算算法解决了基本物性和热力学性质计算的问题,开发了多个化工单元仿真公用模块,并按功能把整个仿真系统分解成若干个子系统,优化了系统结构,提高了计算的精确性且很好地满足了实时动态的要求,采用C＋＋语言,成功地开发了TDI生产工艺仿真培洲系统。对生产工艺的仿真表明,该仿真培训系统能较真实地反映装置开停车、生产及事故状态的动态效果,可用于操作人员的培训,也可用于专家对生产工艺优化、诊断和控制方案的研究,在实际应用中取得了良好的效果。     

三分仓回转式空预器通用模块化仿真模型

在培训用仿真模型的基础上,将工程上性能计算方法融入回转式空预器动态仿真模型中,从而提高了模型的精度。在STAR-90仿真支撑软件提供的建模环境下,将所建立的数学模型转化成一个具有标准化结构的通用算法模块。采用模块化建模方法,复用此算法模块,并通过各模块输出、输入变量名的连接的方式,建立了三分仓回转式空气预热器的多段仿真模型,从而校正了单段集中参数模型动态趋势中存在的某些错误响应。所建仿真模型,既可用于电站仿真机的开发,又可用于工程上对空预器的性能设计、分析。     

基于OmeagaLand的乙烯装置仿真培训系统①

主要介绍了大型乙烯装置计算机仿真培训系统的开发及应用。详细说明了系统建模机理,硬件结构设计,软件设计及系统开发等的方法及特点。针对乙烯装置工艺复杂,涉及组分多的特点,按照工艺流程划分成不同单元,建立各单元物料和能量平衡关系、反应动力学关系,从而建立起乙烯装置严格的机理模型。序贯连接各个单元设备的仿真模块,构成完整仿真培训系统。还提供了建立汽油加氢机理模型的方法。系统模型测试稳态误差低于5%。     

KBR工艺合成氨装置仿真培训系统开发

在深入分析KBR合成氨工艺特点的基础上,采用仿真模拟技术的员工培训模式,兼顾模型的机理性和仿真的实时性,利用装置设计和实际生产数据,开发了45wt/a合成氨装置全流程模拟仿真培训系统。实际应用表明:系统仿真结果的各项参数指标和生产装置设计数据的相对误差控制在5%以内,能够真实反映实际生产装置的开车、运行、停车和故障处理等生产过程,具有实用性与预防性、可重复使用与经济性、真实性与安全性等诸多特点。本系统不仅可用于仿真培训,还可帮助工艺人员对装置进行动态分析、设计检验和案例研究,具有较高的应用价值。     

加氢裂化装置动态仿真

研究加氢裂化装置设计优化问题,针对新建加氢裂化装置,提出开发一套动态仿真系统用于培训员工,并对工程的控制设计进行动态仿真验证.由于加氢裂化装置工艺流程复杂,设备仪表多,控制方案先进,常规方法是建立系统的稳态机理数学模型或机理性较差的简化动态模型进行研究,而建立具备较强机理性的动态数学模型由于技术难度高,采用以实组分切割法为基础,对过程的反应动力学进行准确表征,结合动态序贯模块法,建立了具备加氢裂化动态数学模型,并调用过程控制模型进行动态操作.仿真结果表明,系统不仅具备仿真培训基本功能,还用来指导开停工方案制定,验证工艺与过程控制设计的可行性,并对过程中的问题进行诊断.     

高压加氢裂化装置仿真培训系统开发

针对某石化企业400万吨高压加氢裂化装置,为提高操作人员的操作能力和技术水平,培训器采用建立机理动态仿真模型,通过集成工艺仿真软件、仿DCS学员站软件和总体监控软件,开发出高压加氢裂化装置动态仿真培训系统。系统可设置复杂事故11项,实现了实时切换开工、停工、正常培训的功能,具有较完善的评分系统。仿真实验表明,仿真值与设计值的相对误差均在3%以内,符合动态仿真的精度要求,能够真实反映装置的开停车和生产事故的动态特性,在培训过程中取得了良好效果。     

一种新型精细化工过程仿真操作培训系统的开发

精细化工过程工艺复杂、操作繁琐,对操作人员的操作技能要求高,但用实际生产装置培训操作人员受到很多限制,需要开发仿真操作培训系统来培训操作人员。而现有的仿真培训系统开发方法不易做到模块化、通用化,开发不方便,因此需要研究新的更高效的仿真系统开发方法。使用通用监控和数据采集组态软件(Supervisory Control and Data Acquisition,简称SCADA)作为图形用户界面开发平台,综合应用机理建模法和动态补偿建模法建立过程动态模型,提出了一种新的基于通用监控和数据采集组态软件(SCADA)过程仿真系统开发模式。通过设计一种动态链接库函数,经过组态软件的数据库把动态模型计算程序和图形用户界面相连,成功地实现了过程仿真培训系统的集成,开发了一种SCADA模式精细化工生产过程仿真培训系统,其组成更加模块化,开发方法更加通用化,更易开发。一套精细化工生产装置的仿真培训实践表明,该仿真培训系统操作运行效果生动逼真,能较好地满足生产操作培训需要,改善了操作培训效果,提高了操作培训效率。     

基于虚拟现实的反渗透仿真培训系统研究

针对反渗透海水淡化装置专业技术人员培训周期长、业务针对性差、误操作风险高等问题,集成了HLA/RTI作为分布式仿真支撑工具、虚拟场景生成和绘制工具作为渲染引擎、沉浸式交互设备作为人机接口等关键技术,开发了反渗透海水淡化装置虚拟样机和交互式支撑环境,构建了“过程工艺模型+DCS控制仿真+三维虚拟操作环境”的海水淡化技能培训系统。该系统采用虚拟现实技术直观地揭示了海水淡化真实的工艺原理、操作流程、故障处理方法,可对海水淡化操作和维护人员进行有针对性、自主性和安全性的培训,结合虚拟培训设施,避免了传统培训风险,获得了专业知识和实际经验,并多次用于商务部组织的发展中国家海水淡化管理研修班的培训,具有很好的应用推广价值。     

火电厂化学补给水处理仿真系统

采用先进的计算机仿真技术,以铁岭电厂的化学补给水处理系统为研究对象,建立该系统的水处理工艺流程模型、运行参数模型,并开发化学补给水处理系统仿真软件,实现启停操作、正常运行调整、运行状态和运行参数显示以及常见故障处理等多种仿真功能。通过仿真实验验证,仿真结果基本达到了预定要求。所开发的仿真软件,既可以用于教学和培训,又可以用于科研,还可以由留有的接口进一步开发成产品应用于实际。     

面向海上补给训练的虚拟仿真系统研究

针对海上补给训练难以实施的问题,分析了海上补给训练环境多变、训练过程复杂、协同动作困难以及参训对象众多等特点,探讨了采用虚拟仿真技术解决此问题的途径,提出了一个基于PC集群的面向海上补给训练的虚拟仿真系统的体系结构,并重点介绍了基于有限状态机的过程模型框架和采用此框架描述的海上补给训练过程模型,以及基于PC集群的多屏无缝拼接技术实现的海上补给训练的大场景显示,并在此体系结构和关键技术的基础上开发了一个面向海上补给训练的虚拟仿真系统,实现了对海上补给作业过程的仿真模拟,为海上补给训练和教学提供了有效的支撑手段.     

基于化工仿真培训器专家评分系统的研究和开发

讨论了仿真培训专家评分系统的设计及实现。介绍了仿真培训系统评分方法的结构和实现方法,在现有基础上开发了的专家评分系统,并较详细的论述了专家评分系统的结构和功能。在装置的培训过程中该专家评分系统能够记录操作失误并提出建议,该系统的知识库可以根据不足及时获取知识,不断增加诊断能力,满足了工厂对工人培训和提高技能的需求。     

基于RELAP5的沸水堆机理模型建立与仿真

核电厂高精度、实时、动态仿真要求有准确的反应堆热工水力以及控制系统等模型,它除用于电厂安全分析、操纵员培训等,还可用于控制系统参数优化、实际仪表控制系统验证等方面。为了研究在核电站控制系统问题上引入智能控制和优化算法的可行性,利用热工水力软件RELAP5,以沸水堆核电站为例,对沸水堆的堆芯系统和主给水系统进行了建模,并在稳态和暂态工况下进行了仿真验证。仿真结果与电站的实际数据基本一致,表明了基于RELAP5程序所建立的沸水堆热工水力模型的正确性。     

Intelligent on-line system identification using a blackboard system

Adaptive control systems have been developed and used for a number of decades. However, there are still some problems with their operation, which limit wider industrial adoption. This paper addresses one aspect of adaptive control, namely the on-line system identification of the time-varying process being controlled. The approach adopted is to use a blackboard system to identify the time-varying process model. The blackboard system contains knowledge sources with, algorithmic, fuzzy-logic and evolutionary reasoning. The paper describes the design of a computer simulation of this approach, concentrating on the fuzzy reasoning used to validate the multiple models, and the evolutionary techniques used to reject poor models and introduce better models. The computer simulation is then evaluated, firstly using simulated plant data and then using real plant data from an experimental hot air dryer. It is concluded that the technique is practical, and worthy of further testing on a pilot plant.     

纯虚拟船舶动力装置训练仿真系统研究

针对传统半实物仿真的动力装置训练模拟器的开发维护成本高和难度大等缺点,开发了基于普通微机平台的纯软件实现的训练仿真系统.该系统建立在普通以太网环境之上,采用VB.NET作为开发环境,利用其SOCKET命名空间的相关类实现各个客户机之间的同步.针对控制面板及其仪表等的计算机模拟问题,采用了购买专业基于.NET环境的仪表控件的方法,在此技术上结合图形处理软件达到了逼真的效果.另外,该系统采取了相应措施解决了如何减少系统资源占用及实现可靠传输等问题.经使用表明,该系统运行可靠且具有良好训练效果.     

Progression of mental models throughout the phases of a computer-based instructional simulation: Supportive information,practice, and performance

Students of chemical engineering (n = 26) participated in an experiment using a computer-based simulation of a chemical plant. The progression of participants’ mental models was examined throughout a computer-based instructional experience as they acquired the complex cognitive skills of troubleshooting. Participants’ mental models of the complex learning task were matched against an expert mental model at five observation points through the instruction. Progressions of learners’ mental models were examined before and after three phases of the instructional process: supportive information presentation, problem solving practice, and performance test. The results indicated a significant change in participants’ mental models after receiving the supportive information and little change after practice or performance. This paper presents the results of this investigation and discusses the findings and their implications for computer-based instruction and training.     

电站仿真建模一体化环境

ＧＮＥＴ是新开发的电厂仿真图形建模一体化环境。ＧＮＥＴ建模环境完全采用图形化用主发口，使建模人员能够通过友好，方便的图形界面和数据库、模块，模型程序进行数据和信息的联系，从而支持从建模型模型验证的全过程。大大地方便了仿真建模工作。     

HLA框架下舰艇CGF的总体方案及其实现

计算机仿真技术的发展以及提高综合训练真实度的需求使得计算机生成兵力(computer generated force，CGF)在军事训练领域得到了高度重视和应用。为了在潜艇综合训练仿真系统中使用舰艇CGF，必须仿真海洋复杂环境下舰艇实体的一整套作战过程。为了提高舰艇CGF的重用性和可扩展性，采用了与HLA兼容的体系结构。舰艇CGF被作为HLA框架中的一个联邦成员，并考虑到了在实际作战中的实体行为。