KBR工艺合成氨装置仿真培训系统开发.pdf

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1、第31卷第3期计算机与应用化学Vo1．31，No．32014年3月28日ComputersandAppliedChemistryMarch28，2014KBR工艺合成氨装置仿真培训系统开发李尤(中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东，青岛，266071)摘要：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

2、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。关键词：合成氨；仿真；动态模拟；逻辑控制中图分类号：TQ015．9；TP391．9：O6—39文献标识码：A文章编号：1001-4160(2014)03—340-344D0I：10．11719／com．app．chem201403191引言2KBR工艺合成氨生产工艺概述通过培训装置的操作人

3、员，提高他们的技术水平和合成氨装置主要有14个单元：原料气压缩和脱硫、操作技能，减少因作业人员操作不当而引起的重大技术一段炉转化、工艺空气压缩和燃气透平、二段炉、一氧事故和安全事故，减少突发性事故和误操作，增强技术化碳变换、二氧化碳脱除、甲烷化、干燥、深冷净化、工人处理事故的能力，减少停工次数，使装置长期安全压缩、合成氨、合成回路驰放气的氨回收、氨冷冻、氨稳定、无故障运行，为工厂带来更大的利'润I。产品及贮存，生产流程如图1所示。由于实际装置通常稳定在正常工况下运行，操作不当会引起生产事故，因此传统的培训模式，使被培训人

4、员很少有自己动手练习操作的机会，尤其开、停车过程及故障处理的学习更为困m】。而基于仿真模拟技术的员工培训模式则可以发挥仿真模拟技术和计算机的最大优势，运用仿真模拟程序使受训者对没有发生或发生频率很低、但是潜在很大危险性的错误操作有锻炼机会全面提高其技术素质及操作技能水平⋯。合成氨装置涉及的塔器设备多，循环回路多，工艺流程复杂，而仿真培训系统属于全流程仿真，软件开发过程既要考虑模拟的准确性，又要保证计算的实时性。这些要求无疑都大大增加了建模、求解、程序设计和调试的难度。但国内尚没有单位完成包括整个KBR工艺合成氨装置所有化

5、工设备管线及控制系统的全流程仿真培Fig．1TheflowchartofsyntheticammoniawithKBRprocess训系M】。图1KBR工艺合成氨生产流程示意图鉴于此，我们与某化肥厂工程技术人员经过近一年3仿真培训系统的体系结构和系统设计的合作，基于仿真模拟技术的员工培训模式，开发了KBR工艺合成氨装置全流程模拟仿真培训系统，使学员熟悉3．1仿真系统硬件结构工艺流程，掌握装置动态特性，熟练的适应岗位操作，仿真培训系统硬件部分包括教员站(1台教师指令解决了企业由于连续生产不能进行实际操作演练的难台负责完成开

6、停车控制、控制参数调节等大部分常用功题，涵盖安全知识与技术、安全技能、事故案例分析、能，一台服务器负责模型运算)和4台学员操作站(3事故应急预案演练四个方面内容，能够迅速提高岗位操台仿DCS操作站和1台仿现场操作站)。教师机通过Ethernet局域网与学员操作站相联系，采用TCP／IP协作员工的安全技能和处理事故的能力。收稿日期：2013—05—19；修回日期：2013-10—24作者简介：李尤(1981—)，女，黑龙江人，硕士，高级工程师，主要从事炼油装置的工艺设计、软件开发工作联系人：李尤，E-mail：liyou@

7、cnpccei．cn2014，31(3)李尤：KBR工艺合成氨装置仿真培训系统开发341议进行通信。其硬件结构如图2所示。复操作中要求保持相对稳定，而且要具有较高的保真度，使模型能真实的反映装置操作，这些要求的满足程度决模型／数据库定了培训的效果和仿真软件的质量。I教员站lJ13．2．2过程控制软件控制-J打印机本仿真系统的过程控制软件集成了传统仿真系统软件中的过程控制软件、教师指令台软件、学员站软件和．Intemetl~41TcP协议现场操作站软件，是操作人员和过程仿真软件之间的桥I1141I1梁，能够将操作人员的操作

8、传递到动态模型，然后把模l仿Dcs操作站lI仿Dcs操作站ll仿Dcs操作站ll现场操作站l型运行结果传送到操作画面上。分布式控制系统(DistributedControlSystem，DCS)和紧急停车(EmergencyShutdown，ESD)系统的仿真均是通过过程控制软件实现Fig．2Thehardwares