常減壓催化裂化綜合生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)裝置投標(biāo)資料VIP

常減壓催化裂化綜合生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)裝置投標(biāo)資料

1、設(shè)計(jì)原理

石油的流向改變著世界政治經(jīng)濟(jì)的格局，假如沒(méi)有一種新的燃料能取代石

油，國(guó)際間石油的爭(zhēng)奪就不可能停止。不可否認(rèn)，上個(gè)世紀(jì)海灣地區(qū)爆發(fā)的幾次

戰(zhàn)爭(zhēng)，石油是其背后的重要?jiǎng)右?。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與世界市場(chǎng)聯(lián)系的日益緊密，我

國(guó)對(duì)石油的敏感度越來(lái)越高。

石油是最重要的經(jīng)濟(jì)資源，通過(guò)對(duì)石油的煉制可得到汽油、煤油、柴油等燃

料與各類機(jī)器的潤(rùn)滑劑、氣態(tài)燃等。通過(guò)化工過(guò)程，可制得合成纖維、合成橡膠、

塑料、農(nóng)藥、化肥、醫(yī)藥、油漆、合成洗滌劑等。因此，石油被廣泛運(yùn)用于交通

運(yùn)輸、石化等各行各業(yè)，被稱之經(jīng)濟(jì)乃至整個(gè)社會(huì)的“黑色黃金”、“經(jīng)濟(jì)血

液”。

煉油廠通過(guò)復(fù)雜的物理與化學(xué)變化過(guò)程將石油轉(zhuǎn)換為可利用的產(chǎn)品，絕大部

分煉廠都將生產(chǎn)燃料與生產(chǎn)化工產(chǎn)品結(jié)合起來(lái)，依靠化工產(chǎn)品增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效

益，因此，綜合型的煉油廠通常都具有下列裝置：常減壓蒸飾、催化裂化、加氫

裂化、催化重整、烷基化、延遲焦化、尿素脫蠟等。

隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，社會(huì)對(duì)輕質(zhì)燃料油的需求量越來(lái)越大，僅僅依靠常減壓蒸

儲(chǔ)裝置從原油中分離出來(lái)的輕組分遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，而催化裂化裝置是把原油

中重組分裂解成輕質(zhì)化的反應(yīng)，因此，通常常減壓蒸僧裝置及催化裂化裝置是煉

廠中必不可少的裝置。

本裝置有下列幾個(gè)部分：原油電脫鹽（預(yù)處理）、常減壓蒸儲(chǔ)、催化裂化、

裂化產(chǎn)品分離、裂化產(chǎn)品穩(wěn)固。下面介紹下各部分的基本原理：

1.1電脫鹽原理

原油中的環(huán)烷酸、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)是天然的乳化劑，隨著原油的過(guò)度開(kāi)采及采

油技術(shù)越來(lái)越多的依靠油層注水與使用驅(qū)油劑（一種乳化劑），此外，原油從油

出通過(guò)長(zhǎng)途運(yùn)輸與多次泵的加壓傳送最后送到常減壓裝置，其中的水被均勻的分

散到油中，水與油滴過(guò)度混合形成牢固的乳化液。乳化液的狀態(tài)分為油包水型與

水包油型兩種。其中，95%原油屬于穩(wěn)固的油包水型。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，原油電脫鹽就是在電場(chǎng)、破乳劑、溫度、注水、混合強(qiáng)度等因素

綜合作用下，破壞原油乳化狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)油水分離的過(guò)程。由于原油中大多數(shù)鹽溶

于水，這樣的鹽類就會(huì)隨水一起脫掉。

L2常減壓蒸儲(chǔ)原理

1.2.1常壓蒸饋原理

原油之因此能夠利用分儲(chǔ)的方法進(jìn)行分離，其根本原因在于原油內(nèi)部的各組

分的沸點(diǎn)不一致。同時(shí)，分儲(chǔ)需要通過(guò)汽化與冷凝過(guò)程。

1、平衡汽化過(guò)程：平衡汽化過(guò)程其特點(diǎn)是加熱后所生成的汽相與液相始終

保持緊密的接觸，直至最后才分高。假如接觸足夠充分的話，兩相分高時(shí)即達(dá)到

相平衡狀態(tài)，則這種汽化過(guò)程稱之平衡汽化過(guò)程。

2、平衡冷凝過(guò)程：平衡冷凝過(guò)程是平衡汽化的相反過(guò)程。若將過(guò)熱的氣體

進(jìn)行分離則需使用冷凝的方法。冷凝過(guò)程中所生成的凝液若與蒸汽保持緊密的接

觸，分離時(shí)達(dá)到相平衡，則這種冷凝稱之平衡冷凝過(guò)程。

3、常壓分儲(chǔ)工藝原理：原油加工過(guò)程中，把原油加熱到360?370c左右進(jìn)

入常壓分儲(chǔ)塔，在汽化段進(jìn)行部分汽化，其中汽油、煤油、輕柴油、重柴油這些

較低沸點(diǎn)的儲(chǔ)分優(yōu)先汽化成為氣體，而蠟油、渣油仍為液體。含有汽油、煤油、

輕柴油、重柴油的氣體混合物離開(kāi)汽化段進(jìn)入塔的上部（稱之分儲(chǔ)段），在塔盤(pán)

上與液體回流相接觸，被冷卻而部分冷凝，則沸點(diǎn)較高的重柴油首先冷凝，而沸

點(diǎn)較低的汽油、煤油、輕柴油仍為氣體，該氣體再繼續(xù)上升而部分冷凝，則又有

沸點(diǎn)較高的輕柴油冷凝為液體。如此進(jìn)行汽液相的多次部分汽化、冷凝，煤油、

輕柴油、重柴油在其各自蒸汽分壓下的泡點(diǎn)溫度從塔側(cè)抽出。最后剩余的氣體即

沸點(diǎn)最低的汽油在其蒸汽分壓下的露點(diǎn)溫度從塔頂儲(chǔ)出。常壓分儲(chǔ)精確度不高，

從塔側(cè)抽出的產(chǎn)品，必定含有低沸點(diǎn)產(chǎn)品，這些低沸點(diǎn)產(chǎn)品，則需從輔助汽提塔

用水蒸汽汽提返回常壓分儲(chǔ)塔，從而得到合格的側(cè)線產(chǎn)品。汽化的常壓重油，也

就是蠟油與渣油，從汽化段下流至塔的下部分，稱之提錨段，經(jīng)水蒸汽汽提后從

塔底抽出。

1.2.2減壓蒸儲(chǔ)原理

在汽液平衡狀態(tài)下，物質(zhì)的蒸汽壓隨溫度而變化，溫度愈高，蒸汽壓就愈大,

溫度愈低蒸汽壓愈小。液體沸騰的必要條件是蒸汽壓務(wù)必等于外界壓力，因此，

降低外界壓力就相當(dāng)于降低液體沸騰時(shí)所需要的蒸汽壓，也就是降低了液體的沸

點(diǎn)，壓力愈小，沸點(diǎn)降的愈低。假如使蒸儲(chǔ)過(guò)程在壓力低于大氣壓下列進(jìn)行，就

能夠使操作溫度降低，這種過(guò)程稱之減壓蒸饋。要從常壓重油中分割出沸點(diǎn)高達(dá)

510℃甚至550℃的儲(chǔ)分來(lái)作為二次加工原料，若加熱到這樣的溫度，油品早已發(fā)

生裂解，使微分品質(zhì)變壞，為了防止儲(chǔ)分的分解，重油蒸窗通常都在低于410℃

下列進(jìn)行，為此使用在塔頂抽真空的減壓蒸儲(chǔ)方法。減壓程度的大小用真空度來(lái)

衡量，所謂真空度是指設(shè)備內(nèi)的殘壓與大氣壓的差值，真空度越高，殘壓越低，

減壓塔的抽真空系統(tǒng)由冷凝器與蒸汽噴射抽空器所構(gòu)成。

1.3催化裂化反應(yīng)原理

催化裂化反應(yīng)能夠用正碳離子反應(yīng)機(jī)懂得釋，所謂正碳離子，是指表面玦少

HR

一對(duì)價(jià)電子的碳原子形成的燒離子，其形式如

R:C+R:C*

(1)這些正碳離子不能自由存在，它只能吸附在催化表面進(jìn)行反應(yīng)。正碳離子

是催化劑與烯燃分子作用形成的，在酸性催化劑存在的情況下，生成正碳離子所

需的能量比熱裂解生成自由基要小得多(而在無(wú)催化劑條件，熱裂解過(guò)程是氣相

熱反應(yīng)，如今生成正碳離子所需能量比裂解成自由基又大得多，其結(jié)果是燒分子

均勻斷裂成自由基，遵循自由基反應(yīng)機(jī)理)，如今催化劑活性中心給出質(zhì)子，使

烯燃質(zhì)子化生成正碳離子，正碳離子開(kāi)始形成務(wù)必具備兩個(gè)條件，一、要有烯蜂

(來(lái)源于原料或者熱裂解產(chǎn)物)，二、要有給出質(zhì)子的酸性催化劑。正碳離子形

成后，其發(fā)生一連串平行-順序反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，反應(yīng)類型多樣。

1.催化裂化的化學(xué)反應(yīng)種類

催化裂化過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)并不是單一煌類裂化反應(yīng)，而是多種化學(xué)反應(yīng)同

時(shí)進(jìn)行。在催化裂化條件下，各類化學(xué)反應(yīng)的快嘎、多少與難易程度都不一致。

要緊化學(xué)反應(yīng)如下：

(1)裂化反應(yīng)

裂化反應(yīng)是催化裂化要緊反應(yīng)，它的反應(yīng)速度比較快，同類煌分子量越大,

反應(yīng)速度越快；烯燒比燒燒更易裂化；環(huán)烷爆裂化時(shí)，既能脫掉側(cè)鏈，也能開(kāi)環(huán)

生成烯烽；芳煌環(huán)很穩(wěn)固，單環(huán)芳燃不能脫甲基，只有三個(gè)碳以上側(cè)鏈才容易脫

掉。

（2）異構(gòu)化反應(yīng)

異構(gòu)化反應(yīng)是催化裂化的重要反應(yīng)，它是在分子量大小不變的情況下，燒類

分子發(fā)生結(jié)構(gòu)與空間位置的變化。異構(gòu)化反應(yīng)可使催化裂化產(chǎn)品含有較多的異構(gòu)

燒，汽油異構(gòu)燃含量高，辛烷值高。

（3）氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)

氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)即某一睡分子上的氫脫下來(lái)，加到另一個(gè)烯燒分子上，使這一烯

燒分子得到飽與的反應(yīng)。氫轉(zhuǎn)移是催化裂化獨(dú)有的反應(yīng)，反應(yīng)速度比較快，帶側(cè)

鏈的環(huán)烷燒是氫的要緊來(lái)源。氫轉(zhuǎn)移不一致于通常的氫分子參加的脫氫與加氫反

應(yīng)，它是活潑的氫原子從一個(gè)燒分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)煌分子上去，使烯燃飽與，二

烯燒變成單烯妙或者飽與燒，環(huán)烷燒變成環(huán)烯垃繼而變成芳燒，使產(chǎn)品安定性變

好。氫轉(zhuǎn)移的反應(yīng)結(jié)果是一方面某些烯煌轉(zhuǎn)換成烷燒，另一方面給出氫的化合物

轉(zhuǎn)化為芳燒與縮合成更大的分子甚至結(jié)焦，使生焦率提高。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)是放熱反

應(yīng)，需要高活性催化劑與低反應(yīng)溫度來(lái)獲得較高反應(yīng)速度。

（4）芳構(gòu)化反應(yīng)

芳構(gòu)化反應(yīng)是炕燒、烯炫環(huán)化生成環(huán)燒燒及以烯燒，然后進(jìn)一步進(jìn)行氫轉(zhuǎn)移

反應(yīng)，放出氫原子，最后生成芳煌的反應(yīng)過(guò)程。芳構(gòu)化是催化裂化的重要反應(yīng)之

一，由于芳構(gòu)化反應(yīng)，催化汽油、柴油含芳燃量較多，也是催化汽油辛烷值較熱

裂解汽油辛烷值高的一個(gè)重要原因。

（5）疊合反應(yīng)

疊合反應(yīng)是在烯嫌與烯煌之間進(jìn)行的，其反應(yīng)結(jié)果是生成大分子烯燃。

（6）烷基化反應(yīng)

烯煌與芳煌的加合反應(yīng)叫烷基化反應(yīng)。

疊合反應(yīng)與烷基化反應(yīng)，在正常催化裂化操作條件下（500C,常壓），這兩

個(gè)反應(yīng)所占總反應(yīng)的比例不大。

2.各類單體煌的催化裂化反應(yīng)規(guī)律

（1）燒燒

要緊是發(fā)生裂化反應(yīng)，分解成較小分子的烷燒與烯煌，生成的烷燒能夠繼續(xù)

分解成更小的分子。烷燃裂化時(shí)多從中間的C-C鍵處斷裂，而且分子越大越易斷

裂、異構(gòu)烷燒的反應(yīng)速度又比正構(gòu)烷嫌快。

(2)烯3

①分解反應(yīng)

裂化反應(yīng)分解為兩個(gè)較小分子的烯燃，烯烷的裂化反應(yīng)速度比烷燃的大的多,

大分子烯煌的裂化反應(yīng)速度比小分子快，異構(gòu)烯短的裂化速度比正常烯煌快；

②異構(gòu)化反應(yīng)

烯燃的異構(gòu)化反應(yīng)有兩種：一種是分子骨架結(jié)構(gòu)的改變，正構(gòu)烯烽變成異構(gòu)熔燃；

另一種是分子的雙鍵向中間位置轉(zhuǎn)移。

③氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)

環(huán)烷妙或者環(huán)烷-芳香燃放出氫，使烯燃飽與而自身逐步變成稠環(huán)芳燒，或者烯

燒之間發(fā)生氫轉(zhuǎn)移，這類反應(yīng)的結(jié)果是：一方面某些烯燃轉(zhuǎn)化為烷燒，另一方面

給出氫的化合物轉(zhuǎn)化為芳煌或者綜合成更大的分子。氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)速度較低，需要

活性較高的催化亮晶晶上，反應(yīng)溫度高對(duì)氫轉(zhuǎn)移不利。

④芳構(gòu)化反應(yīng)

烯燒環(huán)化并進(jìn)一步脫氫成為芳香燒。

(3)環(huán)烷燒

環(huán)烷燒的環(huán)可斷裂生成烯燒，烯煌再繼續(xù)進(jìn)行上述各項(xiàng)反應(yīng)。

(4)芳煌

多環(huán)芳烽的裂化反應(yīng)速度很低，他們的要緊反應(yīng)是縮合稠環(huán)芳燒，甚至生成

焦炭，同時(shí)放出氫使烯燃飽與。

L4裂化產(chǎn)品分儲(chǔ)原理

催化裂化反應(yīng)油氣的分離是在分儲(chǔ)塔內(nèi)完成的，反應(yīng)油氣進(jìn)入分鐳塔的脫

過(guò)熱段，與人字擋板上向下流淌循環(huán)油漿逆流接觸，脫除洗滌油氣中夾帶的催化

劑粉塵，并使反應(yīng)油氣進(jìn)行部分冷凝。先被冷凝的是沸點(diǎn)較高的油漿，上升的油

氣混合物在塔內(nèi)上升過(guò)程中溫度逐步降低，又出現(xiàn)部分冷凝，冷凝液為回?zé)捰汀?/p>

再降低溫度使其逐步部分冷凝為柴油，最后不能冷凝的是汽油，蒸氣及富氣。加

今，在分儲(chǔ)塔底得到的是最高沸點(diǎn)儲(chǔ)分（油漿），塔側(cè)自下而上可取得回?zé)捰汀?/p>

柴油微分，自塔頂在油氣分離罐底可取得汽油儲(chǔ)分，在分離罐頂?shù)玫礁粴饨M分。

氣相混合物在精餌段逐步降溫冷凝，氣體降溫冷凝為液體要放出冷凝潛熱，

這部分熱量要通過(guò)塔頂與中段回流取走，并使回流中所含的輕組分加熱汽化為氣

相，同時(shí)，中段回流還提供了分離過(guò)程所需要的內(nèi)回流。

L5裂化產(chǎn)品穩(wěn)固原理

催化裂化壓縮富氣汲取過(guò)程是在填料塔內(nèi)進(jìn)行，解吸分離是在板式塔內(nèi)進(jìn)行。

其目的是把干氣與液化氣分開(kāi)，分離的關(guān)鍵組分是C2與C3。要求汲取后的干氣

中盡量少含C3,解吸后的脫乙烷汽油中盡可能不含C2,從而使其按C2與C3這

兩種關(guān)鍵組分分開(kāi)。

在汲取塔內(nèi)，貧汲取油自塔頂入進(jìn)入，與由塔下部進(jìn)塔的燒類混合氣體在塔

板上進(jìn)行多次氣、液逆向接觸，完成汲取過(guò)程。關(guān)鍵組分C3在隨氣體上升過(guò)程

中，也逐步被汲取油溶解而由氣相轉(zhuǎn)入液相之中。它們?cè)谒迳线_(dá)到平衡時(shí)，C3

在氣液兩相中的濃度是按C3平衡常數(shù)K值分配的。就其操作條件來(lái)說(shuō)，整個(gè)汲

取過(guò)程基本處于相同的操作壓力與操作溫度下，可看作是等溫汲取過(guò)程。因此在

平衡時(shí)，C3的平衡常數(shù)K值基本不變，只是C3組分在塔的各層塔板上氣、液兩

相中的濃度是完全不一致的。

汲取塔頂部蒸汽還有少量的C3及更重組分，為此，汲取塔頂部貧氣需要進(jìn)

入再汲取塔下部與新鮮貧汲取油逆向接觸，在達(dá)到平衡時(shí)，C3平衡常數(shù)K值仍

然不變，因而溶解于汲取油中的C3組分濃度很低，再汲取塔頂部貧氣中剩余的

C3組分含量進(jìn)一步較少，從而使C3汲取率達(dá)到其分離要求。

在充分地汲取C3及更重的C4、C5等組分的同時(shí)，由于相平衡關(guān)系，富汲取

油中勢(shì)必也汲取了相當(dāng)數(shù)量的C2組分。在解吸塔內(nèi)，要將富汲取油中C2組分解

脫出來(lái)，再回到汲取貧氣中去。在解吸時(shí)，為了把C2組分脫凈，由于相平衡關(guān)

系，其中一部分C3、C4組分也必定要隨之被解吸出來(lái)，因此解吸氣要送回汲取

塔再進(jìn)行汲取。

這樣，通過(guò)汲取、再汲取與解吸操作，使汲取塔頂?shù)玫交静缓珻3組分的

氣體（再汲取塔頂為干氣）；在解吸塔底得到基木不含C2的脫乙烷汽油。從而按

C2、C3這兩種關(guān)鍵組分將其分離開(kāi)來(lái)。

將液化氣（C3、C4）從脫乙烷汽油中分離出來(lái)的操作過(guò)程是在穩(wěn)固塔中進(jìn)行

的。穩(wěn)固塔操作是在壓力下精鐳分離液態(tài)燒與汽油的過(guò)程。

2、常減壓-催化裂化實(shí)訓(xùn)裝置設(shè)計(jì)方案與特點(diǎn)

2.1設(shè)計(jì)方案

裝置設(shè)計(jì)是以工業(yè)上生產(chǎn)能力為350萬(wàn)噸/年的現(xiàn)代化石油催化裂化生產(chǎn)裝

置為原型，按10:1左右比例縮小而制成。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮了裝置的安全性、

有用性、經(jīng)濟(jì)性。具體設(shè)計(jì)方案為：

2.L1數(shù)字高真仿真：系統(tǒng)以工廠真實(shí)裝置為背景，使用開(kāi)放性的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

與先進(jìn)的軟件平臺(tái)。要求工藝參數(shù)高真仿真，實(shí)現(xiàn)工廠運(yùn)行數(shù)據(jù)的真實(shí)再

現(xiàn)，表達(dá)工廠現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)狀態(tài)。

2.1.2工廠化對(duì)象背景：以常減壓蒸儲(chǔ)、催化裂化、產(chǎn)品分儲(chǔ)、產(chǎn)品穩(wěn)固成四個(gè)

車間作為對(duì)象背景，以主物料工藝流程為基礎(chǔ)，可整體或者單元運(yùn)行。并

結(jié)合職業(yè)教育的教學(xué)大綱要求，設(shè)計(jì)一定量的可解剖設(shè)備，以便設(shè)備解剖、

認(rèn)識(shí)掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，部分替代物料，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物感，避免一線生產(chǎn)

過(guò)程中存在的安全隱患。同時(shí)，設(shè)備、儀表等選用要求多元化形式。裝置

中適量的使用工廠中真實(shí)使用儀表、閥門(mén)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)各類顯示儀表，學(xué)

會(huì)使用調(diào)節(jié)器并感知其重要性，可同意學(xué)生對(duì)儀表、閥門(mén)等進(jìn)行仿真隨意

性調(diào)節(jié)。

2.1.3情景化真實(shí)操作，設(shè)計(jì)要求按中控SUPCONDCS系統(tǒng)操縱與現(xiàn)場(chǎng)操作相垢合,

使得操作操縱實(shí)現(xiàn)工廠情景，并能滿足進(jìn)行正常運(yùn)行操作、開(kāi)停車、斷電

事故處理等工廠中的全部操作，學(xué)生們還能自行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)不一致的開(kāi)、

停車方案，極限運(yùn)行狀態(tài)等。

2.L4開(kāi)放性故障點(diǎn)設(shè)置：全部參數(shù)均可作為故障點(diǎn)，模擬工廠實(shí)際生產(chǎn)中山現(xiàn)

的各類故障。通過(guò)教師站對(duì)學(xué)員站的操作設(shè)置事故，學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)進(jìn)

行利推斷，使用必要措施進(jìn)行解決，以培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)故障現(xiàn)象，分析故障

原因，完成故障處理，提高學(xué)生推斷意識(shí)、鍛煉與提高學(xué)生排除故障的能

力。

2.L5廣泛性教學(xué)目的：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮化工類專業(yè)、機(jī)械類專業(yè)、儀表及自

動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)，選型時(shí)要求同類設(shè)備多樣化，并兼顧設(shè)備的經(jīng)典性與先

進(jìn)性。

2.2裝置特點(diǎn)

2.2.1該裝置由常減壓蒸儲(chǔ)、催化裂化、產(chǎn)品分離與產(chǎn)品穩(wěn)固四部分構(gòu)成石油化

工實(shí)體仿真實(shí)訓(xùn)生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)（設(shè)備系統(tǒng)工廠化真實(shí)在線，安全物料替代

真實(shí)物料，操縱操作系統(tǒng)全程實(shí)現(xiàn)工廠實(shí)景）。

2.2.2由常減壓、催化裂化、產(chǎn)品分離及穩(wěn)固四個(gè)車間構(gòu)成，整套裝置由14臺(tái)

化工塔、31臺(tái)機(jī)泵、29臺(tái)容器、3臺(tái)工業(yè)爐、34臺(tái)換熱器等構(gòu)成，并結(jié)

合職業(yè)教育的教學(xué)大綱，設(shè)計(jì)了一定量的可解剖設(shè)備，以便設(shè)備解剖、認(rèn)

識(shí)掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.2.3過(guò)程操縱系統(tǒng)，完全是一個(gè)真實(shí)的工業(yè)操縱系統(tǒng)，具有真實(shí)的工廠化情景,

系統(tǒng)由知名品牌中控SUPCONDCS進(jìn)行操縱,能進(jìn)行正常運(yùn)行操作、開(kāi)停車、

斷電事故處理。可對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)溫度、壓力、流量、液位進(jìn)行檢測(cè)、顯示、

操縱，根據(jù)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的變化，幫助學(xué)生思考，進(jìn)展分析綜合能力，更好

地透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。本裝置還可實(shí)現(xiàn)自控系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、趨勢(shì)圖、帶操

縱點(diǎn)的工藝流程圖、儀表界面等操作。

2.2.4故障點(diǎn)設(shè)置：可模擬實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出故障信

號(hào)設(shè)置故障，培養(yǎng)學(xué)生故障推斷意識(shí)、鍛煉與提高學(xué)生排除故障能力。

2.2.5本裝置涵蓋了石油化工經(jīng)典的生產(chǎn)過(guò)程及多種化工單元操作，要緊用于化

工專業(yè)進(jìn)行化工生產(chǎn)過(guò)程操作實(shí)訓(xùn)、考核、生產(chǎn)事故研究等等；本裝置也

適用于儀表、自動(dòng)化操縱等專業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程操縱、DCS系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)、工

業(yè)操縱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（EPA現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)）過(guò)程操縱方案研

九守寸O

3、裝置功能

3.1要緊用途

3.1.1使學(xué)生掌握常減壓蒸鏘、催化裂化等經(jīng)典煉油項(xiàng)目的工藝流程，對(duì)各個(gè)工

段的要緊設(shè)備的結(jié)構(gòu)及性能、生產(chǎn)原理深刻熟悉。

3.1.2使學(xué)生懂得、掌握化工過(guò)程的基本操作技能，提高了學(xué)生對(duì)典型化工過(guò)程

的開(kāi)車、停車、事故處理的能力，加深了學(xué)生對(duì)化工過(guò)程基本原理的懂得；

3.1.3使學(xué)生掌握調(diào)節(jié)的基本操作技能，特別是自動(dòng)調(diào)節(jié)、手動(dòng)調(diào)節(jié)、串級(jí)調(diào)節(jié)

的使用，為以后掌握P、I、D參數(shù)的在線整定及復(fù)雜操縱系統(tǒng)的投運(yùn)與調(diào)

整能力打下良好基礎(chǔ)。

3.1.4使學(xué)生掌握最優(yōu)的開(kāi)車方案，對(duì)生產(chǎn)操作進(jìn)行優(yōu)化研究。

3.2實(shí)現(xiàn)多種技能的培訓(xùn)

3.2.1化工工藝技能培訓(xùn)：a.電脫鹽部分；b.常減壓蒸僧部分；c.催化裂化

部分；d.壓縮機(jī)運(yùn)行部分；e.催化裂化產(chǎn)品分鏘部分；f.催化裂化產(chǎn)

品穩(wěn)固部分。

3.2.2化工操作（系統(tǒng)操作員）技能培訓(xùn)：a.裝置的開(kāi)停車操作；

b.單元裝置的正常操作及特殊現(xiàn)象的分析；c.系統(tǒng)裝置的正常操作及特

殊現(xiàn)象的分析；J.典型事故的案例分析；2.生產(chǎn)操縱的優(yōu)化管理。

3.2.3化工機(jī)械技能培訓(xùn)：a.傳質(zhì)設(shè)備的作用與要緊結(jié)構(gòu)形式；b.傳熱設(shè)備的

作用與要緊結(jié)構(gòu)形式；c.化工塔的工作原理與要緊結(jié)構(gòu)形式；d.化工泵

的工作原理與要緊結(jié)構(gòu)形式。

3.2.4化工儀表及自動(dòng)化技能培訓(xùn)：

（1）自動(dòng)操縱基本概念方面：

a.掌握自動(dòng)操縱系統(tǒng)的構(gòu)成，熟悉各類構(gòu)成部分的作用及相互影響

與關(guān)系；

b.懂得自動(dòng)操縱系統(tǒng)中常用的各類術(shù)語(yǔ)，掌握方塊圖的意義及畫(huà)法;

c.熟悉管路及操縱系統(tǒng)上常用的符號(hào)與意義；

d.熟悉操縱系統(tǒng)的幾種形式，掌握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)；

0.掌握閉環(huán)操縱系統(tǒng)在階躍干擾作用下，過(guò)渡過(guò)程中的幾種基本形

式及過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)的含義。

（1）檢測(cè)儀表與傳感器方面：

a.掌握儀表精度的意義及測(cè)量誤差的關(guān)系；

b.熟悉儀表的性能指標(biāo)；

c.掌握各類壓力測(cè)量?jī)x表的基本原理及基本選用方式；

d.熟悉各類流量計(jì)的測(cè)量原理；

e.熟悉各類液位計(jì)的測(cè)量方法，掌握液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及

方法；

f.掌握溫度檢測(cè)元件；

g.自動(dòng)檢測(cè)儀表選型、安裝；

h.惡劣環(huán)境下儀表的安裝保護(hù)；

（3）自動(dòng)操縱顯示儀表方面：

a.掌握PLC可編程操縱潛的功能與特點(diǎn)；

b.掌握DCS現(xiàn)場(chǎng)操縱站及操作站的軟件及硬件構(gòu)成；

c.掌握現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)及基本設(shè)備；

d.單回路溫度、壓力、液位、流量操縱方案制定、投運(yùn)、PID參數(shù)整

定；

f.復(fù)雜操縱系統(tǒng)（串級(jí)、比值等）操縱方案制定、投運(yùn)、PID參數(shù)整

定；

g.綜合操縱方案制定；

h.高級(jí)操縱方案與算法的實(shí)現(xiàn)；

i.聯(lián)鎖操縱、報(bào)警功能的操縱方案的實(shí)現(xiàn)。

（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)方面：

a.掌握操縱閥的流量特性意義，熟悉串級(jí)管道中阻力比s與并聯(lián)中

管道中分流比x對(duì)流量特性的影響；

b.掌握氣動(dòng)薄膜操縱閥的基本結(jié)構(gòu)、要緊類型及使用場(chǎng)合；

c.掌握氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣開(kāi)、氣關(guān)形式及選擇原則；

d.掌握電氣轉(zhuǎn)換器及電-氣閥門(mén)定位器的用途及工作原理；

e.掌握電動(dòng)執(zhí)行器的本原理及結(jié)構(gòu)；

f.各類調(diào)節(jié)閥的安裝、調(diào)校、投運(yùn)。

（5）儀表系統(tǒng)故障處理方面：

a.鍛煉儀表檢修人員處理事故過(guò)程中的協(xié)調(diào)能力；

b.系統(tǒng)設(shè)置故障點(diǎn),鍛煉儀表檢修人員推斷處理故障能力；

3.3滿足技術(shù)要求及要緊參數(shù)

3.3.1總體動(dòng)態(tài)運(yùn)行操縱功能：現(xiàn)場(chǎng)操縱臺(tái)儀表操縱同時(shí)與微機(jī)通訊，基于MCGS

工控軟件平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及過(guò)程監(jiān)控；DCS工程師站與現(xiàn)場(chǎng)操縱臺(tái)連

接，實(shí)現(xiàn)單回路、串級(jí)操縱、比值操縱與PID操縱等形式，可實(shí)現(xiàn)于幼操

縱與自動(dòng)操縱方式的切換、遠(yuǎn)程監(jiān)控、流程組態(tài)的上傳下載實(shí)時(shí)報(bào)警記錄。

3.3.2智能儀表顯示功能：多通道輸入輸出可完成組態(tài)、操縱、通訊與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

及趨勢(shì)顯示與操縱等功能。

3.3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)及管路閥門(mén)：各類工業(yè)級(jí)別管道閥門(mén)，通過(guò)溫度傳感器、壓力變

送器、遠(yuǎn)傳液位計(jì)、可控硅調(diào)壓模塊等智能傳感器完成壓力與電加熱管等

執(zhí)行器及電控單元的反饋操縱。

3.3.4故障設(shè)置功能：用軟件與硬件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)故障設(shè)置，可輕松實(shí)現(xiàn)化

工操作的故障模擬。

3.3.5智能計(jì)量檢測(cè)：包含微調(diào)轉(zhuǎn)子流量計(jì)、遠(yuǎn)傳液位計(jì)、聲光報(bào)警器及各類就

地彈簧指針表等儀表；

3.3.6設(shè)備主體結(jié)構(gòu)恢弘大氣：

規(guī)格：長(zhǎng)X寬X高：30000XI7000X9000m.no

材質(zhì)：設(shè)備、管道為不銹鋼，

配套：現(xiàn)場(chǎng)操縱臺(tái)（含嵌入式微機(jī)位、報(bào)警器及開(kāi)關(guān)位、二次儀表）并內(nèi)

含DCS與儀表操縱轉(zhuǎn)換接入口。

3.4常減壓-催化裂化裝置的仿真系統(tǒng)

3.4.1常減壓-催化裂化仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)：

常減壓-催化裂化仿真系統(tǒng)軟件由兩部分內(nèi)容構(gòu)成：

1、仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；

2、系統(tǒng)組態(tài)與組態(tài)運(yùn)行平臺(tái)。

仿真系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型:

1,工藝流程

涵蓋了當(dāng)前最為普遍常減壓蒸偏及催化裂化系統(tǒng)實(shí)際工藝過(guò)程，是

真實(shí)的、當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流的生產(chǎn)工藝流程。

2、物料平衡與能量平衡

?針對(duì)工藝流程，從流態(tài)平衡的過(guò)程，對(duì)每一設(shè)備進(jìn)出的物料，對(duì)每

一個(gè)采樣周期（目前暫定為500mS）,嚴(yán)格按照物料平衡與能量平衡

的原則進(jìn)行仿真計(jì)算，并輸出瞬時(shí)結(jié)果。

?系統(tǒng)由來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理的資深工程技術(shù)人員進(jìn)行與實(shí)際過(guò)程的擬

合，達(dá)到既符合理論計(jì)算的結(jié)果，又符合實(shí)際過(guò)程運(yùn)行的特征（過(guò)

程技術(shù)參數(shù)的定性、定量變化）。

?有超過(guò)4000個(gè)常微分方程（凡個(gè)常微分方程構(gòu)造一個(gè)多變量變系數(shù)

微分方程）。

3、開(kāi)停車方案與實(shí)際過(guò)程吻合

?數(shù)學(xué)模型能響應(yīng)原始的開(kāi)停車過(guò)程，同時(shí)真實(shí)反映了瞬時(shí)過(guò)程。

?能夠提供局部實(shí)時(shí)變化過(guò)程。

4、創(chuàng)新的要點(diǎn)與對(duì)實(shí)際過(guò)程的指導(dǎo)意義

（1）通常實(shí)際的生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，先確定原料，裝置設(shè)計(jì)針對(duì)某一

具體物進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)物料性質(zhì)有較大的改變后設(shè)備務(wù)必進(jìn)行整改，因比，

工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備與原料間有專屬性的局限性！而本套實(shí)景仿真裝置使用

仿真模擬物料，能夠較靈活改變?cè)系男再|(zhì)，打破了工業(yè)生產(chǎn)中裝置煉制

原料固定性的限制。

（2）實(shí)際生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)是以實(shí)際物料的實(shí)驗(yàn)測(cè)定為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)忽

略了中間變化過(guò)程，本套實(shí)景仿真裝置應(yīng)用仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際物料平衡與

能量平衡計(jì)算，具有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源簡(jiǎn)便、廣泛等特點(diǎn)，同時(shí)還能表達(dá)物系

中局部中間變化過(guò)程等優(yōu)點(diǎn)。

（3）本套實(shí)景仿真裝置應(yīng)用仿真系統(tǒng)能夠進(jìn)行比較不一致物料的產(chǎn)品收

率及轉(zhuǎn)化率的分析，同時(shí)，還能對(duì)同一物料加工方案進(jìn)行最優(yōu)操作條件的

比較測(cè)定，因此，對(duì)實(shí)際工業(yè)裝置的優(yōu)化生產(chǎn)生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

5.培訓(xùn)操作人員的內(nèi)涵

仿真系統(tǒng)用于操作工人的培訓(xùn)，能夠達(dá)到：

?熟練掌握生產(chǎn)過(guò)程的工藝原理。

?清晰生產(chǎn)過(guò)程的的操縱（操作）原理與技巧。

?熟練掌握真實(shí)系統(tǒng)發(fā)生特殊的處理方法與措施。

?熟練的掌握實(shí)際系統(tǒng)的原始開(kāi)停車過(guò)程與技術(shù)。

?由于仿真系統(tǒng)是個(gè)按物料平衡與能量平衡進(jìn)行全過(guò)程的系統(tǒng)仿真，

同時(shí)在操縱參數(shù)（操作指標(biāo)）上與實(shí)際過(guò)程擬合。能夠使操作者從

書(shū)本上學(xué)得的理論與實(shí)際進(jìn)行有效的擬合。

3.4.2系統(tǒng)組態(tài)與組態(tài)運(yùn)行平臺(tái)：

1、系統(tǒng)的要緊技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)

?仿真軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)使用差分的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，

差分采樣周期為500ms，實(shí)時(shí)度高。

?為達(dá)到高的實(shí)時(shí)度，需要使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)技術(shù)。

?有50多種功能模塊供數(shù)學(xué)模型求解組態(tài)者使用，通過(guò)組態(tài)可實(shí)現(xiàn)

對(duì)復(fù)雜的微分方程的實(shí)時(shí)求解。

?用戶可在運(yùn)行狀態(tài)下，在線添加、刪除與修改組態(tài)的構(gòu)稽關(guān)系，無(wú)

須編譯、裝載組態(tài)文件等常規(guī)操作。

?可在一個(gè)采樣周期內(nèi)，完成4000個(gè)以上的功能模塊運(yùn)算（高階微

分方程可分解成多個(gè)低階微分方程，通過(guò)組態(tài)實(shí)現(xiàn)高階微分方程、

變系數(shù)微分方程與偏微分方程的計(jì)算）。

?開(kāi)發(fā)平臺(tái)可數(shù)倍實(shí)際時(shí)間運(yùn)行，以縮短數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)者調(diào)試模型

的時(shí)間。

?擁有曲線、數(shù)據(jù)顯示等調(diào)試畫(huà)面。

?原始數(shù)據(jù)可直接來(lái)自I/O硬件輸入，也可來(lái)自計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)

輸入。每個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)源可由組態(tài)設(shè)定。

?可多臺(tái)機(jī)器的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，直接形成軟件操作界面，可供多人同

時(shí)使用。

2,運(yùn)行的效率與效果

?真實(shí)的實(shí)時(shí)度取決于仿真系統(tǒng)的I/O硬件的采樣周期，即選用的硬

件越好，采樣周期就越小，系統(tǒng)則更逼真。

?無(wú)須I/O硬件的軟件系統(tǒng),采樣周期與使用的功能模塊數(shù)量呈比例。

有超過(guò)4000個(gè)功能塊可做到500mS的采樣周期。

3.4.3系統(tǒng)的拓展與展望：

1、多系統(tǒng)平行運(yùn)行

該組態(tài)平臺(tái)運(yùn)行效率高，功能強(qiáng)大，組態(tài)靈活，數(shù)學(xué)方程多、是個(gè)

復(fù)雜的仿真系統(tǒng)。能夠把若干個(gè)不一致的生產(chǎn)崗位集中到一臺(tái)工作站上

一樣。

2、純軟件的仿真系統(tǒng)

用戶能夠把一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，用一組數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述，通過(guò)組態(tài),

形成一個(gè)能夠在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，這個(gè)程序就相當(dāng)于一個(gè)關(guān)于該生

產(chǎn)過(guò)程的電子游戲?？赏ㄟ^(guò)該電子游戲使得操作者深刻懂得該生產(chǎn)過(guò)程

的機(jī)理與操作要素。

通過(guò)局域網(wǎng)，能夠是多臺(tái)工作站同時(shí)在操縱生產(chǎn)過(guò)程，達(dá)到訓(xùn)練人

員的目的。

3.4.4仿真系統(tǒng)的構(gòu)成；

系統(tǒng)大致構(gòu)成如F：

生產(chǎn)設(shè)備布置區(qū)

過(guò)程仿真系統(tǒng)

過(guò)程監(jiān)控操作室

1、生產(chǎn)設(shè)備布置區(qū)

目前擬按35()wt/a常減壓蒸儲(chǔ)及聯(lián)合催化裂化的生產(chǎn)規(guī)模，制定整個(gè)

工藝過(guò)程的物料平衡與能量平衡衡算基礎(chǔ)，以10：1的比例規(guī)劃，主體

由14臺(tái)化工塔、31臺(tái)機(jī)泵、29臺(tái)容器、3臺(tái)工業(yè)爐、34臺(tái)換熱器等組

構(gòu)成，全部分布在生產(chǎn)設(shè)備布置區(qū)，通過(guò)管線，閥門(mén)構(gòu)成常減壓蒸嘴一

催化裂化聯(lián)合裝置主流程。由因此個(gè)教學(xué)模型（或者稱仿真系統(tǒng)），不可

能用實(shí)際的物料進(jìn)入過(guò)程。因而，關(guān)于特定的教學(xué)點(diǎn)，除用實(shí)際的空氣

或者水進(jìn)行模擬過(guò)程物料運(yùn)動(dòng)之外，基本上是模型設(shè)備（外型酷似）。為

了達(dá)到一定的仿真度，在生產(chǎn)設(shè)備與工藝流程研制方面強(qiáng)調(diào)了：

?外形與實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程外型僅只有尺寸與材質(zhì)的差異。外形極其

相似。

?過(guò)程操縱（或者操作）的執(zhí)行系統(tǒng)，本系統(tǒng)使用真實(shí)的調(diào)節(jié)閥、

截止閥等，其中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥受操縱儀表制約，手動(dòng)閥由人工操縱,

但閥位的信號(hào)作為操縱過(guò)程的動(dòng)力源，直接進(jìn)入仿真系統(tǒng)。

?機(jī)、泵類設(shè)備則直接通過(guò)啟動(dòng)、停止按鈕或者其他操縱設(shè)備進(jìn)行

操作。

?流體在過(guò)程中的噪音，

?就地顯示儀表上使用數(shù)顯表，其測(cè)量值的顯示來(lái)源是仿真系統(tǒng)的

計(jì)算值。

?遠(yuǎn)程測(cè)量?jī)x表，如變送器使用其外殼及內(nèi)部接線端子仿真儀表。

2、過(guò)程監(jiān)控操作宣

是一個(gè)真實(shí)的裝置中央操縱室，能夠由中控的DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作組

織。操縱系統(tǒng)輸入信號(hào)，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備布置區(qū)的測(cè)量?jī)x表（仿真數(shù)據(jù)

通過(guò)儀表轉(zhuǎn)接）。操縱系統(tǒng)的輸出信號(hào)，直接送到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器上，仿真

系統(tǒng)通過(guò)執(zhí)行器轉(zhuǎn)接操縱系統(tǒng)給執(zhí)行器的操作信號(hào)。這樣的設(shè)計(jì)有助于

裝置的真實(shí)性。便于開(kāi)展除化工操作以外的實(shí)訓(xùn)。比如，DCS系統(tǒng)的培

訓(xùn)，過(guò)程操縱的培訓(xùn)、過(guò)程操縱的方案研究等等。

中央操作室的操縱設(shè)備完全按一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。與真實(shí)系統(tǒng)的最

大差別，要緊是其信號(hào)源的來(lái)源是完全不一致的，盡管物理上還是從測(cè)

量?jī)x表送來(lái)，但真正的數(shù)據(jù)是由仿真系統(tǒng)計(jì)算出來(lái)的，并非是測(cè)出來(lái)的。

常減壓蒸餡的過(guò)程操縱系統(tǒng)，完全是一個(gè)真實(shí)的操縱系統(tǒng)。有關(guān)的

自控系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、趨勢(shì)圖、帶操縱點(diǎn)的工藝流程圖、儀表操作界面

等，全部在操縱機(jī)上完成。

仿真系統(tǒng)構(gòu)成如下：

這是一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成化工過(guò)程設(shè)備性能、過(guò)程反應(yīng)工程特性

的仿真系統(tǒng)。它將一個(gè)系統(tǒng)的特征值（或者者講操縱狀態(tài)值）通過(guò)其反

應(yīng)機(jī)理、設(shè)備的物理尺寸等要素，利用數(shù)學(xué)的方法，將引起該特征值變

化的眾多因素組合成一個(gè)算式，構(gòu)成數(shù)學(xué)模型。通過(guò)檢測(cè)這些叢多因素

的狀態(tài)值，計(jì)算出當(dāng)前特征值的數(shù)值與狀態(tài)。

關(guān)于石油化工的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)，每一個(gè)設(shè)備至少有一關(guān)于設(shè)備物理

特性的一個(gè)數(shù)學(xué)方程。每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，至少都有一個(gè)關(guān)于反應(yīng)工程的

動(dòng)力學(xué)方程。

通常的仿真機(jī)，應(yīng)該是有一組數(shù)學(xué)方程與實(shí)時(shí)的求解這些方程的程

序結(jié)合在一起。通過(guò)I/O通道，讀進(jìn)引起特征參數(shù)變化的調(diào)節(jié)參數(shù)或者狀

態(tài)參數(shù)，計(jì)算當(dāng)前的特征參數(shù)的變化，通過(guò)輸出到擔(dān)任操作界面的系統(tǒng)

中去，顯示其當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)。

關(guān)于擔(dān)任操作的系統(tǒng)（中央操縱室）而言，仿真系統(tǒng)僅僅是一個(gè)操

縱的對(duì)象。仿真系統(tǒng)根據(jù)化工過(guò)程的內(nèi)在規(guī)律，形象的反映了真實(shí)系統(tǒng)

的操作變化。

仿真系統(tǒng)有自己的輸入信號(hào)，這些信號(hào)通常是代表進(jìn)入某個(gè)設(shè)備的

物料量，如蒸汽量、壓縮空氣量等。這些量進(jìn)入仿真系統(tǒng)后，系統(tǒng)則根

據(jù)設(shè)備的物理?xiàng)l件與化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算得出該設(shè)備狀態(tài)變化、

化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)變化的狀態(tài)特征量（化工過(guò)程參數(shù)），如溫度、壓力成分等

等。由于輸入的量是個(gè)隨時(shí)間變化的物理量，因而，仿真系統(tǒng)的輸出量

也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化量。

仿真系統(tǒng)所做的計(jì)算通常是一個(gè)關(guān)于輸入與輸出的之間的計(jì)算，計(jì)

算工作量大，務(wù)必借助于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通常的形式用下列矩陣表示：

YoDoiDoiXo

Yi=DioDUDU.........DinXi

YmDmODmlDmI...DmnXm

式中：X表示進(jìn)入仿真系統(tǒng)的輸入量

Y表示進(jìn)過(guò)計(jì)算后的狀態(tài)量

Dmn是各狀態(tài)量關(guān)于各輸入量的傳遞函數(shù)。

本仿真系統(tǒng)的輸入量，要緊是進(jìn)入系統(tǒng)物料、中間體物料的閥門(mén)開(kāi)

度。由于，閥門(mén)的開(kāi)度與流過(guò)閥門(mén)的物料流量有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在工

作點(diǎn)鄰近，與實(shí)際的情況有較好的吻合度。仿真系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算后的輸出

量，應(yīng)該是化工系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的特征量，相當(dāng)于儀表對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的測(cè)量

值?？赏ㄟ^(guò)仿真計(jì)算機(jī)的I/O端口直接送到就地顯示儀表進(jìn)行就地現(xiàn)實(shí)

或者送到中央操縱室集控顯示記錄。

3.4.5仿真系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的關(guān)系：

每一個(gè)設(shè)備、每一化學(xué)反應(yīng)該至少有一個(gè)數(shù)學(xué)物理方程?，F(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備僅

僅是一個(gè)外形，內(nèi)在的規(guī)律，則用方程式來(lái)進(jìn)行模擬。引起仿真系統(tǒng)輸出的

變化動(dòng)因，除操縱物料流量的閥門(mén)變化與機(jī)泵的開(kāi)停外，還有物料在設(shè)備內(nèi)

部的隨時(shí)間變化規(guī)律。

因而，仿真系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的關(guān)系是，閥門(mén)的開(kāi)度變化與機(jī)泵的開(kāi)停按

鈕是仿真系統(tǒng)系統(tǒng)輸出變化的動(dòng)因，設(shè)備的物理尺寸、化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)

律（數(shù)學(xué)模型）是輸出變化的基礎(chǔ)。

仿真系統(tǒng)的輸入信號(hào)可直接來(lái)自測(cè)量閥門(mén)開(kāi)度的傳感器與反映機(jī)泵開(kāi)

停的按鈕。輸出信號(hào)可直接送到現(xiàn)場(chǎng)指示儀表進(jìn)行就地顯示也可直接送到中

央操縱室的顯示設(shè)備上。

3.4.6仿真系統(tǒng)與中央操縱室的關(guān)系：

中央操縱室是以儀表盤(pán)為界面的操縱系統(tǒng)，也能夠是以DCS系統(tǒng)為操

作界面的系統(tǒng)。中央操縱室送出關(guān)于閥門(mén)開(kāi)關(guān)的操縱信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)（同時(shí)

也可送到仿真系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的輸入端），現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)真實(shí)的產(chǎn)生一定的開(kāi)度?；蛘?/p>

送出機(jī)泵開(kāi)停的信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)泵是否要求真實(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，可根據(jù)制

造成本或者教學(xué)要求確定。但仿真系統(tǒng)務(wù)必有同意該類信號(hào)的輸入端口（包

含在現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)設(shè)備信號(hào)）。也即仿真系統(tǒng)同意中央操縱室關(guān)于閥門(mén)的操作的

信號(hào)（能夠來(lái)自測(cè)量閥門(mén)開(kāi)度的傳感器）與關(guān)于機(jī)泵的操作信號(hào)。仿真系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)是模擬產(chǎn)生的輸出信號(hào)經(jīng)就地顯示儀表或者變送器（能夠是

空殼）的接線端子送到中央操縱室。

3.4.7仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理：

常減壓-催化裂化裝置的仿真系統(tǒng)，由兩個(gè)部分。一部分要緊是設(shè)備的仿

真，相應(yīng)的設(shè)備，完整的物理系統(tǒng)，完整的一個(gè)工藝流程，核心的問(wèn)題是如

何將一個(gè)實(shí)際的過(guò)程、所要操縱的過(guò)程狀態(tài)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字仿真實(shí)際上是個(gè)軟件研發(fā)問(wèn)題，有四部分要緊內(nèi)容:

?根據(jù)實(shí)際過(guò)程的設(shè)備能力尺寸與機(jī)械原理，寫(xiě)出關(guān)于工藝狀態(tài)量與

進(jìn)入系統(tǒng)的物料流量之間的數(shù)理方程。

?根據(jù)該設(shè)備內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程機(jī)理，寫(xiě)出其關(guān)于工藝狀態(tài)量的反

應(yīng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)理方程。

?將上述數(shù)理方程通過(guò)一定的算法，編寫(xiě)成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序。

?測(cè)試與修正仿真系統(tǒng)，一個(gè)測(cè)試平臺(tái)。

3.4.8軟件仿真系統(tǒng)功能及構(gòu)成部分：

?功能

建立一個(gè)原油預(yù)處理、常減壓蒸福、佳化裂化、催化裂化產(chǎn)品分離、

催化裂化產(chǎn)品穩(wěn)固為工藝線路的石油加工數(shù)字仿真生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)。能進(jìn)

行正常運(yùn)行操作、開(kāi)停車、斷電事故處理。

?系統(tǒng)構(gòu)成：

①、數(shù)字仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

一個(gè)先進(jìn)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。能夠在線進(jìn)行軟件組態(tài)。

②、數(shù)學(xué)模型

本系統(tǒng)有電脫鹽、常減壓蒸鏘、催化裂化、催化裂化產(chǎn)品分離、催

化裂化產(chǎn)品穩(wěn)固五個(gè)要緊過(guò)程。要緊設(shè)備的物理過(guò)程運(yùn)動(dòng)方程式（數(shù)學(xué)

模型）、要緊化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、系統(tǒng)組態(tài)編程、算法調(diào)試、與實(shí)際系統(tǒng)的過(guò)

程擬合。

系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)完善與仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，整合了有三個(gè)方面的專家:

過(guò)程操縱專家，石油化工有親身的工作經(jīng)驗(yàn)與理論素養(yǎng)的工藝專家，算

法與編程的專家，本系統(tǒng)是一個(gè)專家系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)與中央操縱室、現(xiàn)

場(chǎng)儀表與閥門(mén)、機(jī)泵操縱連通。

?各類測(cè)量?jī)x表的仿真

測(cè)量信號(hào)來(lái)自數(shù)字仿真系統(tǒng)，操縱信號(hào)來(lái)自真實(shí)儀表。

?閥門(mén)與機(jī)泵的機(jī)械特性仿真

用數(shù)學(xué)的方法，刻畫(huà)閥門(mén)與機(jī)泵的機(jī)械特性與遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)律。

?仿真過(guò)程設(shè)計(jì)

①、實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)與組態(tài)設(shè)計(jì)。

②、實(shí)現(xiàn)與實(shí)際系統(tǒng)的過(guò)程擬合。

③、實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的界限設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

④、實(shí)現(xiàn)中央操縱室的操縱儀表設(shè)計(jì)。

?整個(gè)仿真顯示、操作、操縱的人機(jī)界面

分二級(jí)界面：

①、一、二級(jí)界面構(gòu)成系統(tǒng)：

使用國(guó)內(nèi)知名的品牌一流的工業(yè)自動(dòng)操縱裝置中控DCSWebFieldJX-300XP

作為顯示操作界面。

②、常規(guī)操作在DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，教師操作界面可在數(shù)字模型計(jì)算機(jī)操作

界面上進(jìn)行，方便教師人為制造故障，培訓(xùn)學(xué)員。

?DCS中控室系統(tǒng)的構(gòu)成滿足下列要求

3.4.9DCS操縱機(jī)柜：

標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)柜，長(zhǎng)X寬X高：800X600X1100ir.nl,內(nèi)安裝漏電保護(hù)空氣開(kāi)關(guān)、

電流型漏電保護(hù)器充分考慮人身安全保護(hù)；配置帶鑰匙的電源啟動(dòng)操縱回路與多

組保險(xiǎn)絲，同時(shí)每一組強(qiáng)電輸出都有旋鈕開(kāi)，關(guān)操縱，保證設(shè)備安全，操作操縱

便利；裝有分相電壓表，指示燈，開(kāi)關(guān)電源等。

現(xiàn)場(chǎng)操縱站:

包含主控單元、集線器/光端機(jī)、I/O模塊、電源模塊等四個(gè)部分。

I/O組件安裝：

在機(jī)柜的正面，它是以插件箱、總線底板為固定結(jié)構(gòu)，在底板上插入系統(tǒng)

電源模塊與各類1/0功能模塊構(gòu)成。系統(tǒng)電源模塊為各個(gè)I/O模塊數(shù)字部分提供

DC+5V電源。系統(tǒng)電源模塊為冗余配置。I/O模塊完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的物理I/O功能，

它由I/O功能板、1/0調(diào)理板與安裝在機(jī)柜背面的I/O端子板構(gòu)成。I/O端子板

則是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的連接板，它與I/O調(diào)理板之間用扁平電纜實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

3.4.10系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)

清晰的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，涵蓋管理層的以太網(wǎng)總線、操縱層工業(yè)以太網(wǎng)總線、

現(xiàn)場(chǎng)層PR0FTBUS-DP總線。中控室可操縱任意一臺(tái)設(shè)備。管理網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)操作層

速率為100Mbps,

操縱層網(wǎng)絡(luò)速率為100Mbps或者10Mbps,現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)處理PR0FIBUS-DP,網(wǎng)絡(luò)速率

為1.5-11Mbps或者1Mbps

硬件處理能力：

操縱站主控單元CPUPentiumH以上，帶34M內(nèi)存，其中有1M為SRAM；I/O

信號(hào)處理單元全部為智能結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)處理能力：

一套系統(tǒng)可支持8個(gè)域，每個(gè)域的處理能力物理I/O點(diǎn)達(dá)10000點(diǎn)，操縱回

路數(shù)量達(dá)1000個(gè)。通常模擬回路操縱周期為115nls，使用回路操縱模塊可達(dá)10ms,

邏輯回路操縱周期為50ms。系統(tǒng)圖形畫(huà)面分辨率為1600X1180,響應(yīng)時(shí)間＜ls,

數(shù)據(jù)刷新時(shí)間Wlso

3.4.11DCS工控平臺(tái)系統(tǒng)軟件及DCS操縱實(shí)訓(xùn)軟件

系統(tǒng)配置軟件：工程師站軟件/操縱器運(yùn)行軟件CONMAKER及操作員站監(jiān)控

組態(tài)軟件FACEVIEW：硬件設(shè)備組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件、操縱組態(tài)軟件、圖

形組態(tài)軟件、算法組態(tài)軟件。

根據(jù)用戶要求：完成設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安裝，完成系統(tǒng)與用戶己有的操縱對(duì)象的

連接、調(diào)試，在DCS工控平臺(tái)系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)校的要求開(kāi)發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)

操縱軟件，構(gòu)成一個(gè)完整的DCS過(guò)程操縱系統(tǒng)，中控室對(duì)設(shè)備能夠進(jìn)行操縱，做

到交鑰匙工程。

3.4.12中控WebFieldJX-300XP系統(tǒng)簡(jiǎn)介

WebFieldJX-300XP系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的單一型號(hào)操縱系統(tǒng)產(chǎn)品，

在化工、石化、電力、冶金、建材等多個(gè)流程工業(yè)行業(yè)有著1000多套成功應(yīng)用

案例。WebFieldJX-300XP是浙大中控在基于JX-300X成熟的技術(shù)與性能的基

礎(chǔ)上，推出的基于web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化操縱系統(tǒng)。在繼承JX-300X系統(tǒng)全集成與

靈活配置特點(diǎn)的同時(shí),JX-300XP系統(tǒng)汲取了最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)成果，

充分應(yīng)用了最新信號(hào)處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可靠的軟件平臺(tái)與軟件設(shè)計(jì)

技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使用了高性能的微處理器與成熟的先進(jìn)操縱算法，全面提

高了系統(tǒng)性能，能習(xí)慣更廣泛更復(fù)雜的應(yīng)用要求c同時(shí)，作為一套全數(shù)字化、結(jié)

構(gòu)靈活、功能完善的開(kāi)放式集散操縱系統(tǒng)，JX-300XP具備卓著的開(kāi)放型，能輕

松實(shí)現(xiàn)與多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)與各類異構(gòu)系統(tǒng)的綜合集成。

DCS操縱系統(tǒng)中控室示意圖

「中控室

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D分為中控室與實(shí)訓(xùn)基地兩大部分，中控室功能參考中控室

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；實(shí)訓(xùn)基地參考《中控教儀化工實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案》，在中控室里要

緊具有下列功能：

1信息管理：作為教師統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的平臺(tái)，并能夠合理調(diào)度學(xué)

生的實(shí)訓(xùn)課程等。

2OPC服務(wù)器：為教學(xué)研究提供實(shí)訓(xùn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)。同時(shí)可與其他

操縱系統(tǒng)相連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3WEB遠(yuǎn)程服務(wù)：能夠擴(kuò)展為以后的遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)，甚至通過(guò)遠(yuǎn)程操縱來(lái)

指導(dǎo)學(xué)生的操作與處理故障分析。

4工程師站：為專業(yè)工程師設(shè)計(jì)的，內(nèi)裝有相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)與保護(hù)平臺(tái)。根

據(jù)實(shí)訓(xùn)裝置的工藝要求組態(tài)出相應(yīng)的應(yīng)用平臺(tái)與操作平臺(tái)，同時(shí)可相應(yīng)組態(tài)查下

列功能：系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義、操作組態(tài)、流程圖畫(huà)面組態(tài)、報(bào)表組態(tài)等。

5操作站，操作站是由PC機(jī)，CRT,鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，打印機(jī)等人機(jī)界面構(gòu)成。

是學(xué)生（操作人員）完成對(duì)實(shí)訓(xùn)裝置操作與監(jiān)控管理任務(wù)的環(huán)境。是根據(jù)工程師

站分配或者者是組態(tài)好的任務(wù)下實(shí)現(xiàn)對(duì)底層實(shí)訓(xùn)裝置的操作過(guò)程。

6現(xiàn)場(chǎng)操縱站：它是作為直接與實(shí)訓(xùn)裝置的模擬量打交道的處理單元，完成

整個(gè)實(shí)訓(xùn)基地的監(jiān)控功能。里面能夠配以相應(yīng)的操縱系統(tǒng)，比如常規(guī)操縱站，現(xiàn)

場(chǎng)總線操縱站，配以各類標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的I/O卡件；能夠根據(jù)相應(yīng)的要求配成冗余卡

件、主從操縱站等等。

系統(tǒng)特點(diǎn)

JX-300XP覆蓋了大型集散系統(tǒng)的安全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成

的用戶界面及信息存取功能，除了具有模擬量信號(hào)輸入輸出、數(shù)字量信號(hào)輸入輸

出、回路操縱等常規(guī)DCS的功能，還具有高速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄

（SOE）、可編程邏輯操縱等特殊功能；它不僅提供了功能塊圖（SCFBD）、梯形

圖（SCLD）等直觀的圖形組態(tài)工具，又為用戶提供開(kāi)發(fā)復(fù)雜高級(jí)操縱算法（如

模糊操縱）的類C語(yǔ)言編程環(huán)境SCX。系統(tǒng)規(guī)模變換靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)從一個(gè)單

元的過(guò)程操縱，到全廠范圍的自動(dòng)化集成。

系統(tǒng)的要緊特點(diǎn)如下。

1開(kāi)放性融合各類標(biāo)準(zhǔn)化的軟、硬件接口，方便地接入最先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線

設(shè)備與笫三方集散操縱系統(tǒng)、邏輯操縱器等，通過(guò)各類遠(yuǎn)程介質(zhì)或者Internet實(shí)

現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

2兼容性符合現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)在系統(tǒng)中封存。

使企業(yè)現(xiàn)行的工業(yè)自動(dòng)化方案與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的實(shí)施變得簡(jiǎn)單易行。

3設(shè)備管理增加先進(jìn)的設(shè)備管理功能（AMS）,能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的智能變送

器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理，達(dá)到了設(shè)備管理與過(guò)程操縱的完美結(jié)合。

4安全性系統(tǒng)安全性與抗干擾性符合工業(yè)使用環(huán)境下的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

5故障診斷具有卡件、通道與變送器或者傳感器故障診斷功能，智能化程

度高，輕松排除熱電偶斷線等故障。

6機(jī)械結(jié)構(gòu)使用19口寸國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，部件使用標(biāo)準(zhǔn)化的組合方式，

方便各類應(yīng)用環(huán)境。

7供電電源木系統(tǒng)使用集中供電方式。交直流電源都使用雙重化熱冗余供

電模式，部件能進(jìn)行熱插拔，方便安裝與保護(hù)。

8遠(yuǎn)程服務(wù)能夠通過(guò)遠(yuǎn)程通信媒體實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、系統(tǒng)保護(hù)、

操作指導(dǎo)、系統(tǒng)升級(jí)等。

9實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)具有離線的實(shí)時(shí)調(diào)試與仿真功能，縮短系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試

周期并降低了方案實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)。

10系統(tǒng)容量系統(tǒng)規(guī)模靈活可變，可滿足從幾個(gè)回路、幾十個(gè)I/O信息量

到上千個(gè)操縱回路、10000個(gè)I/O信息量的用戶應(yīng)用要求。

11運(yùn)行環(huán)境操縱機(jī)柜內(nèi)合理的冷卻風(fēng)路設(shè)計(jì)、防塵設(shè)計(jì)。

12信號(hào)配置提供1點(diǎn);、4點(diǎn)、6點(diǎn)、8點(diǎn)系列I/O卡件，為用戶提供了多

種選擇，優(yōu)化了系統(tǒng)的配置。

13信號(hào)精度I/O卡件使用國(guó)際上最新推出的高精度A/D采樣技術(shù)（“△

A/D）、先進(jìn)的信號(hào)隔離技術(shù)、嚴(yán)格測(cè)試下的帶電插拔技術(shù)、與多層板與貼片技

術(shù)，使信號(hào)的采集精度更高、卡件的穩(wěn)固性更好。

14操縱系統(tǒng)操縱組態(tài)具有符合IEC6113L3標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)工具FBD、LD、

SFC、ST等，使DCS與PLC的操縱功能得到統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了局部操縱區(qū)域內(nèi)的實(shí)

時(shí)過(guò)程信息的共享。

15集成性WebBeld是一個(gè)開(kāi)放的可擴(kuò)展系統(tǒng)，它能夠方便地進(jìn)行擴(kuò)展與

集成，利用數(shù)據(jù)站、OPCScrvcr或者網(wǎng)關(guān)卡，可實(shí)現(xiàn)與異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)。

16圖形界面提供集成化圖形界面組態(tài)工具，能夠方便、快捷地生成圖形

畫(huà)面，提供多種預(yù)定義圖庫(kù)對(duì)象。

17數(shù)據(jù)管理收集并管理數(shù)據(jù)、儲(chǔ)存歷史數(shù)據(jù)并將之傳到公共數(shù)據(jù)庫(kù)，也

能夠?qū)?shù)據(jù)分散到不一致的報(bào)表中，從而保證過(guò)程在一個(gè)最佳的狀態(tài)運(yùn)行。

*操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

JX-300XP操縱系統(tǒng)由操縱站、操作站節(jié)點(diǎn)（操作站節(jié)點(diǎn)是工程師站、操作員

站、服務(wù)器站、數(shù)據(jù)管理站、時(shí)間同步服務(wù)器等的統(tǒng)稱）及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（過(guò)程操縱

網(wǎng)、操作網(wǎng)）等到構(gòu)成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖

所示。

中控室DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

信息管理OPC服務(wù)器

g"l

Ethernet

1#——2#

工程師站操作站打印機(jī)

匚］,技能儀

現(xiàn)場(chǎng)控制站

SBUS

中控室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，整體分為三層，最上層為信息管理層，使用工業(yè)以太

網(wǎng)協(xié)議，連接了各個(gè)操縱實(shí)驗(yàn)裝置網(wǎng)橋與整個(gè)系統(tǒng)的信息管理，同時(shí)把實(shí)驗(yàn)裝

置的數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集到某一服務(wù)機(jī)上，通過(guò)OPC協(xié)議作為可為外部軟件使用的

OPC服務(wù)器。

中間層為過(guò)程操縱網(wǎng)，使用了雙高速冗余Scnetll作為其過(guò)程操縱網(wǎng)絡(luò)，

連接操作員站，工程師站、操縱站與數(shù)據(jù)采集站等。在這一層里，我們能夠?qū)?/p>

時(shí)操控實(shí)訓(xùn)裝置，并能夠及時(shí)參看設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀況與處理故障與分析數(shù)據(jù)；

同時(shí)配以相應(yīng)的打印嘰設(shè)備設(shè)備，及時(shí)素取相應(yīng)的曲線、數(shù)據(jù)與流程概要。

底層網(wǎng)絡(luò)為內(nèi)部操縱網(wǎng)絡(luò)，使用主操縱卡指揮式令牌網(wǎng)，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信協(xié)

議，是操縱站各卡件之間進(jìn)行信息交換的通道。它要緊包含主操縱卡，各類標(biāo)

準(zhǔn)信號(hào)I/O卡件，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡等。實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)裝置上模擬量與開(kāi)關(guān)量的采集與操

縱。

工程師站是為專業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)的，內(nèi)裝有相應(yīng)的組態(tài)平臺(tái)與系統(tǒng)保護(hù)

工具。通過(guò)系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)生成適合于生產(chǎn)工藝要求的應(yīng)用系統(tǒng)，具體功能包含：

系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)定義、操作組態(tài)、流程圖面面組態(tài)、報(bào)表程序編制等。而

使用系統(tǒng)的保護(hù)工具軟件可實(shí)現(xiàn)過(guò)程操縱網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、故障診斷、信號(hào)調(diào)校等。

操作員站是由工業(yè)PC機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)等構(gòu)成的人機(jī)系統(tǒng)，

是操作人員完成過(guò)程監(jiān)控管理任務(wù)的人機(jī)界面。高性能工控機(jī)、卓著的流程圖機(jī)

能、多窗口畫(huà)面顯示功能能夠方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程信息的集中顯示、集中操作與

集中管理。

服務(wù)器站可與企業(yè)管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)(ERP或者M(jìn)IS)交換信息，實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)

絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)采集，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的管理、操縱

全集成綜合自動(dòng)化。通過(guò)具有對(duì)等C/S特征的操作網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)操作站節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)

時(shí)數(shù)據(jù)通信與歷史數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)管理站用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)源的通信，從

而實(shí)現(xiàn)過(guò)程操縱數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。時(shí)間同步服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)間同步。

操縱站是系統(tǒng)中直接與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信息交互的I/O處理單元，由主控卡、

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡、接線端子板及內(nèi)部I/O總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程

的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。操縱站內(nèi)部各部件可按用戶要求冗余配置，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

過(guò)程操縱網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)操作站節(jié)點(diǎn)及操縱站的連接，完成信息、操縱命令的傳輸與發(fā)

送，過(guò)程操縱網(wǎng)使用雙重化冗余設(shè)計(jì)，使得信息傳輸可靠、高速。

操作網(wǎng)使用快速以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)C/S模式下服務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)通訊及

操作網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。

系統(tǒng)規(guī)模

JX-300XP系統(tǒng)站點(diǎn)容量最高可達(dá)31個(gè)冗余的操縱站與31個(gè)操作站節(jié)點(diǎn)，

可根據(jù)I/O規(guī)模大小決定操縱站數(shù)量，操作站節(jié)點(diǎn)可根據(jù)用戶操作的不一致決定

配置的數(shù)量與規(guī)格。每個(gè)操縱站最多可帶8個(gè)I/O機(jī)籠，每個(gè)機(jī)籠最多可配置1()

塊卡件，即除了最多配置一對(duì)互為冗余的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡及兩塊電源指示卡之外，最

多可配置16塊各類I/O卡件。系統(tǒng)容量達(dá)到10000點(diǎn)。

?：?管理信息網(wǎng)

信息管理網(wǎng)使用通用的以太網(wǎng)技術(shù)，用于工廠級(jí)的信息傳送與管理，是實(shí)現(xiàn)

全廠綜合管理的信息通道。該網(wǎng)絡(luò)通過(guò)服務(wù)器站實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理網(wǎng)與SCnetII

過(guò)程操縱網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)間橋接，以獲取系統(tǒng)運(yùn)行中的過(guò)程參數(shù)與運(yùn)行信息，同時(shí)

也向下傳送上層管理計(jì)算機(jī)的調(diào)度指令與生產(chǎn)指導(dǎo)信息。管理網(wǎng)使用大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)

據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，并可將各個(gè)裝置的操縱系統(tǒng)連入企業(yè)信息管理網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工

廠級(jí)的綜合管理、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、決策等。

操作網(wǎng)

AdvanTrol-Pro在網(wǎng)絡(luò)策略與數(shù)據(jù)分組的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了具有對(duì)等C/S特征的

操作網(wǎng)，在該操作網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)操作站節(jié)點(diǎn)之間包含實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)報(bào)警，歷史趨勢(shì)，

歷史報(bào)警，操作日志等的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信與歷史數(shù)據(jù)查詢。操作站節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間

同步也是通過(guò)操作網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。

過(guò)程操縱網(wǎng)(SCnelll網(wǎng))

系統(tǒng)使用了高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)SCnetII作為其過(guò)程操縱網(wǎng)絡(luò)。它直接連

接了系統(tǒng)的操縱站與操作站節(jié)點(diǎn)，是傳送過(guò)程操縱實(shí)時(shí)信息的通道，具有很高的

實(shí)時(shí)性與可靠性，通過(guò)掛接服務(wù)器站，SCnetH能夠與上層的信息管理網(wǎng)或者其

它廠家設(shè)備連接。過(guò)程操縱網(wǎng)絡(luò)SCnetII各節(jié)點(diǎn)的通信接口均使用了專用的以

太網(wǎng)操縱器，數(shù)據(jù)傳輸遵循TCP/IP與UDP/IP協(xié)議。

系統(tǒng)軟件

JX-300XP系統(tǒng)使用浙大中控自主開(kāi)發(fā)的AdvanTrol-Pro軟件包。

AdvanTrol-Pro軟件包是基于WindowslOOO操作系統(tǒng)的自動(dòng)操縱應(yīng)用軟件平臺(tái)，

在浙大中控WebField系列集散操縱系統(tǒng)(DistributedControlSystem—DCS)中

完成系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)服務(wù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

系統(tǒng)軟件功能特點(diǎn)及性能指標(biāo)

?使用多任務(wù)、多線程，31位代

?良好的開(kāi)放性能

?系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)清晰，界面操作方便

?操縱算法組態(tài)使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)圖形組態(tài)與語(yǔ)言組態(tài)結(jié)合，功能強(qiáng)大

?流程圖功能強(qiáng)大，使用方便

?報(bào)表功能靈活，應(yīng)用簡(jiǎn)捷，并具有二次計(jì)算能力

?使用大容量、高吞吐量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與兩級(jí)分層（分組分區(qū)）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

?操作站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)更新周期1秒，動(dòng)態(tài)參數(shù)刷新周期1秒

?按鍵響應(yīng)時(shí)間W0.1秒

?流程圖完整顯示時(shí)間W1秒，其余畫(huà)面W1秒

?命令響應(yīng)時(shí)間W0.5秒

?實(shí)時(shí)與歷史趨勢(shì)操作靈活，支持歷史數(shù)據(jù)離線瀏覽

?強(qiáng)大的報(bào)警管理功能，能夠分區(qū)分級(jí)設(shè)置報(bào)警，支持語(yǔ)音報(bào)警

?提供基于API接口的多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口

?系統(tǒng)安全、可靠，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)固

?支持ModBus

?在網(wǎng)絡(luò)策略與數(shù)據(jù)分組的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了具有對(duì)等C/S模式特征的操作網(wǎng)絡(luò)服

務(wù)

實(shí)時(shí)儂控調(diào)整畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警一覽畫(huà)面

實(shí)時(shí)監(jiān)控趨勢(shì)畫(huà)面故P*分析軟件畫(huà)面

?系統(tǒng)軟件構(gòu)成介紹：

AdvanTrol-Pro軟件包可分成兩大部分：

?一-部分為系統(tǒng)組態(tài)軟件，包含：用戶授權(quán)管理軟件(SCReg)、系統(tǒng)組態(tài)

軟件(SCKey)、圖形化編程軟件(SCControl)、語(yǔ)言編程軟件(SCLang)、

流程圖制作軟件(SCDrawEx)、報(bào)表制作軟件(SCFormEx)、二次計(jì)算

組態(tài)軟件(SCTask)sModBus協(xié)議外部數(shù)據(jù)組態(tài)軟件(AdvMBLink)等

等。

?另一部分為系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件，包含：實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件(AdvanTrol)、數(shù)

據(jù)服務(wù)軟件(AdvRTDC)、數(shù)據(jù)通信軟件(AdvLink)、報(bào)警記錄軟件

(AdvHisAlniSvr)、趨勢(shì)記錄軟件(AdvHisTrdSvr)、ModBus數(shù)據(jù)連接

軟件(AdvMBLink)、OPC數(shù)據(jù)通信軟件(AdvOPCLink)、OPC服務(wù)器軟

件(AdvOPCServer)＞網(wǎng)絡(luò)管理與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸軟件(AdvOPNet).歷

史數(shù)據(jù)傳輸軟件(AdvOPNetHis)等。

用戶授權(quán)操作界面SCKey組態(tài)軟件界面

流程圖制作界面報(bào)表制作界面

系統(tǒng)組態(tài)軟件通常安裝在工程師站，各功能軟件之間通過(guò)對(duì)象鏈接與嵌入技

術(shù)，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)模塊間各類數(shù)據(jù)、信息的通訊、操縱與管理。這部分軟件以SCKey

系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心，各模塊彼此配合，相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成了一個(gè)全面支持

SUPCONWebFeild系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組態(tài)的軟件平臺(tái)。

系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控軟件安裝在操作員站與運(yùn)行的服務(wù)潛、工程師站中，通過(guò)各軟

件的相互配合，實(shí)現(xiàn)操縱系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。

三級(jí)界面：

由仿真系統(tǒng)構(gòu)成

石油化工綜合裝置仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)TRKFPT（再現(xiàn)組態(tài)軟件）1套，

光盤(pán)刻錄。

石油化工綜合裝置仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)1套，光盤(pán)刻錄。

石油化工綜合裝置仿真系統(tǒng)軟件TRRJ1套，光盤(pán)刻錄。

石油化工綜合裝置仿真系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型4套（常減壓車間、催化

裂化、催化裂化產(chǎn)品分儲(chǔ)、催化裂化產(chǎn)品穩(wěn)固）4套光盤(pán)刻錄。

石油化工綜合裝置仿真系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型軟件組態(tài)文檔1套，光盤(pán)

刻錄。

石油化工綜合裝置仿真系統(tǒng)仿真系統(tǒng)的硬件接線設(shè)計(jì)圖1套，光盤(pán)

刻錄。

4、常減壓-催化裂化工藝流程簡(jiǎn)介

4.1工藝流程敘述

（1）常減壓部分工藝流程簡(jiǎn)述

原油由原油罐區(qū)經(jīng)原油泵抽入裝置，在泵出口注入一定量的熱水與破乳劑經(jīng)

混合器混合換熱后，進(jìn)入一級(jí)脫鹽罐進(jìn)行脫鹽，進(jìn)一步換熱后進(jìn)入初儲(chǔ)塔進(jìn)行分

儲(chǔ)，塔頂油氣經(jīng)冷卻器注入初頂回流及產(chǎn)品罐進(jìn)行分離，分出粗汽油進(jìn)去常頂汽

油罐，初頂瓦斯進(jìn)入常壓爐作燃料。初底油經(jīng)初底泵經(jīng)常壓爐加熱進(jìn)入常壓塔,

塔頂油氣經(jīng)冷卻器冷卻進(jìn)入常頂回流及產(chǎn)品罐進(jìn)行分離，分出低壓瓦斯供常壓加

熱爐燒掉，常頂油進(jìn)入常頂產(chǎn)品罐。常一側(cè)線汽提后冷卻進(jìn)入常壓一線油罐，常

二，常三側(cè)線汽提后換熱分別進(jìn)入油罐，常四側(cè)線經(jīng)汽提后作為催化-裂化原料。

常底油經(jīng)減壓爐加熱后進(jìn)入減壓塔，減壓塔的真空度由減頂蒸汽噴射泵操縱，減

一、減二、減三線換熱后分部部分回流后，剩余部分進(jìn)入混合器作為催化-裂化

原料，減底油經(jīng)換熱后，部分作為催化-裂化原料，剩余部分進(jìn)入減底油罐。

(2)反應(yīng)-再生部分工藝流程簡(jiǎn)述

來(lái)自常減壓的新鮮至原料緩沖罐與油漿換熱后，經(jīng)原料油霧化噴嘴進(jìn)入提升

管反應(yīng)器的下部反應(yīng)區(qū)，部分回?zé)捰团c回?zé)捰蜐{混合霧化后進(jìn)入提升管的上部反

應(yīng)區(qū)，來(lái)自再生器的高溫催化劑從提升管下部進(jìn)入提升管，通過(guò)提升管與催化原

料反應(yīng)后，催化劑與反應(yīng)油氣在沉降室經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后，分離出來(lái)的油氣去

分儲(chǔ)塔，分離下來(lái)的催化劑向下進(jìn)入沉降器汽提段汽提后進(jìn)入再生器再生。為了

維持兩器的熱平衡，增大操作的靈活性，在再生器旁設(shè)置可調(diào)熱量的外取熱器,

由主風(fēng)機(jī)出口供給催化劑再生需要的氧氣。

(3)分儲(chǔ)部分工藝流程簡(jiǎn)述

來(lái)自沉降器的高溫油氣進(jìn)入分錨塔下部，與循環(huán)油漿逆流接觸，油氣在塔盤(pán)

上被切割精儲(chǔ)，自上而下分別是氣體、粗汽油、輕柴油、回?zé)捰图坝蜐{。為提供

足夠的內(nèi)部回流與使塔負(fù)荷分配均勻并取出多余熱量，分儲(chǔ)塔可設(shè)有中段回流。

分儲(chǔ)塔頂油氣自分儲(chǔ)塔頂儲(chǔ)出換熱后進(jìn)入油氣分離器進(jìn)行氣液分離，不凝氣進(jìn)入

氣體壓縮機(jī)。冷凝的粗汽油加壓后送往汲取穩(wěn)固部分的汲取塔頂作汲取劑用，部

分可做冷回流進(jìn)入頂循線返塔，輕柴油由分儲(chǔ)塔側(cè)線進(jìn)入輕柴油汽提塔，用蒸汽

汽提后，換熱后分為兩路，一路冷卻后作為產(chǎn)品出裝置；另一路作為貧汲取油送

至再汲取塔作汲取劑。富汲取油從再汲取塔抽出后返回分馀塔。油漿自分儲(chǔ)塔底

部由油漿泵抽出后分為三路，一路換熱后作為產(chǎn)品外排；一路與回?zé)捰突旌线M(jìn)提

升管回?zé)?；另一路作為分?chǔ)塔底回流，防止塔底結(jié)焦。分鐳塔頂油氣分離罐來(lái)的

富氣先進(jìn)入壓縮機(jī)一級(jí)壓縮后至中間冷卻器進(jìn)行冷卻，再通過(guò)氣液分離器進(jìn)行分

離后，氣體進(jìn)入汲取系統(tǒng)。

(4)穩(wěn)固部分工藝流程簡(jiǎn)述

從壓縮機(jī)后油氣分離器分離的氣體進(jìn)入汲取塔，分鐳塔頂油氣分離罐分離出

的粗汽油作為汲取液從上部進(jìn)入汲取塔，汲取塔頂出來(lái)的氣體進(jìn)入再汲取塔進(jìn)一

步被汲取，部分輕柴油作為再汲取塔的汲取液，再汲取塔底液返回分值塔側(cè)線，

再汲取塔頂干氣作為產(chǎn)品出裝置，汲取塔底液與壓縮機(jī)后油氣分離器分離出的液

體合并進(jìn)入解吸塔，解吸出干氣返回壓縮機(jī)出口處，解吸塔底液進(jìn)入穩(wěn)固塔，穩(wěn)

固塔頂蒸汽通過(guò)油氣分離罐分離后，分離出的液態(tài)燒部分回流，部分作為產(chǎn)品出

裝置，穩(wěn)固塔底的穩(wěn)固汽油換熱后出作為產(chǎn)品出裝置。

4?2工藝流程圖

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