化工仿真 实习报告.docx

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化工仿真实习报告

绪论……………………………………………………......................1

第一章仿DCS系统的操作方法……………………………………….2

画面操作说明…………………………………………………..……2

第二章离心泵单元…………………………………………………...3

一．工艺流程简介………………………………………………….……………3

二.工艺流程图…………………………………………….………….……….4

三.离心泵单元操作规程……………………………………………………………….4

第三章换热器单元…………………………………………………7

三.换热器单元操作规程………………………………………………...9

三.装置的操作规程…………………………………………………….…….....15

三.精馏单元操作规程…………………………………………………………20

实习总结………………………………………………………………..26

心得体会………………………………………………………………..27

绪论

仿真是对代替真实物体或系统模型进行实验和研究的一门技术科学。

按所用的模型分为物理仿真和数字仿真两类。

物理仿真是以真实物体或系统，按一定比例或规律进行微缩或放大后的物理模型为实验对象。

数字仿真是以真实物体或系统规律为依据，建立数学模型后，在仿真机上进行的研究。

数学模型是能够数值化的描述真实物体或系统规律的相似实时动态特征。

由人工建立的数学计算方法，常用的有代数方程法，微分方程法或状态方程法等。

与物理仿真相比，数字仿真具有更大的灵活性，能对截然不同的特性模型做实验研究，为真实物体或系统的分析和设计提供了十分有效且经济的手段。

化工仿真主要是对集散控制系统化工过程操作的仿真。

主要用于化工生产装置操作人员开车、停车、事故处理等过程的操作方法和操作技能的培训。

仿真培训可以使操作人员在短时间内大幅度的提高操作水平，是一种为先进的现代培训手段。

仿真技术在教学中的应用，尤其是在高校教育中的应用，更加显示出优势。

高校教育的目标是让学生既要学会专业理论知识，又要掌握专业应用技能。

高校教育内容包括应知和应会两个方面，有理论教学、实验教学和实习教学三个过程。

在理论教学中引入仿真技术与计算机辅助教学CAI（ComputerAssistedInstruction）结合，既能弥补课堂教学中的不足，又能改变群体教学中无法适应学生中个体差异的教学方式。

其采用图文声像并茂，使对课堂教学中不易表现、描述、讲解的内容，起到补充的作用，而且还可大大提高课堂教学质量，缩短教学时间；其交互式的使用，可以极大的吸引学生主动参与的兴趣，并给学生充分的动手机会。

采用实验仿真不但可以节约实验经费，而且还可以实现一些真实实验无法实现的功能和效果。

采用实验仿真不但可以节约实验经费，而且还可以实现一些真实实验无法实现的功能和效果。

实习教学侧重的是应会内容的教学。

实习教学往往要求学生走出校门，到实际现场去学习。

工业过程领域的实习教学存在越来越严重的问题：

其一是实际工业现场都是大型连续性生产装置，要求生产连续稳定，这样学生的实习教学只能看不能动手，无法达到实习教学效果；其二大型生产装置越来越系统化、自动化，学生只能看到表面和概貌，无法深入和具体了解。

而这些问题采用仿真技术就能得到很好的解决和补充。

采用一套与现场生产装置逼真的实习仿真教学系统，让学生不出校门就能了解实际生产装置，并能亲自动手进行反复操作，使学生既能对生产实际有一个很好的认识，又能亲自动手来锻炼提高专业应用技能，将所学专业知识与实际生产紧密地结合在一起，同时采用仿真技术可以开发出不同工艺类型和不同生产单元的仿真教学系统，以满足不同专业或同一专业不同侧重面的实习教学需求，并能由教师组织仿真教学的具体内容，使学生更全面、具体和深入地了解不同的生产单元.

化工仿真培训系统的建立：

首先，要通过建立生产装置中各个过程单元的动态特征模型机及各种设备特征模型模拟生产的动态过程特性。

其次，要创立一个与真实装置非常相似的环境，各种画面的布置、颜色数值信息的动态显示、状态信息的动态指示、操作方式等与真实装置的操作环境相似。

化工仿真培训系统的结构：

首先，仿真对象不同，装置的规模和复杂程度差异很大

其次，仿真培训系统使用的对象不同。

我们现在使用的是STS结构的化工单元仿真教学系统。

第一章仿DCS系统的操作方法

画面操作说明

一.画面的类型：

1.总貌画面2.控制组画面3.趋势组画面4.小时平均值画面5.细目画面6.报警灯屏画面7.区域报警信息画面8.单元报警信息画面9.趋势总貌画面10.单元趋势画面11.流程图画面12.操作信息画面。

（1）.访问控制组画面

按GROUP键，输入要访问的控制组号，按ENTER键确认。

（2）.画面的调度

1.TREND键：

将控制组画面切换成相应的趋势组画面。

2.GOTO键：

用于选定控制组画面中的一块仪表。

3.HELP键：

调出该控制组的帮助画面。

4.HOURAVG键：

将控制组画面切换成该组的小时平均值画面。

5.ASSOCDISP键：

去当前控制组的上一组控制画面。

6.DISPFWD键：

去当前控制组下一组控制画面。

（3）.访问细目画面

在键盘上按DETALL键，输入工位号，按ENTER确认。

（4）.访问单元趋势画面

按UNITTREND键，输入单元号，按ENTER确认

（5）.访问报警画面

按ALMANNC键

在组态时报警灯屏画面定义为其他相关画面，在该画面中按ASSOCDISOP键

在组态时间报警灯屏画面分配给一个可定义的功能键，在键盘上按此功能键。

第二章离心泵单元

工作原理:

离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。

水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。

水泵叶轮中心处，由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的。

一．工艺流程简介：

本工艺为单独培训离心泵而设计，其工艺流程如下：

来自某一设备约40℃的带压液体经调节阀LV101进入带压罐V101，罐液位由液位控制器LIC101通过调节V101的进料量来控制；罐内压力由PIC101分程控制，PV101A、PV101B分别调节进入V101和出V101的氮气量,从而保持罐压恒定在5.0atm（表）。

罐内液体由泵P101A/B抽出,泵出口流量在流量调节器FIC101的控制下输送到其它设备。

本工艺流程主要包括以下设备：

V101：

离心泵前罐

P101A：

离心泵A

P101B：

离心泵B（备用泵）

二:

工艺流程图:

离心泵操作仿现场图

三.离心泵单元操作规程

1.开车操作规程

1.1准备工作

（1）盘车

（2）核对吸入条件

（3）调整填料或机械密封装置

1.2罐V101充液、充压

（1）向罐V101充液

*打开LIC101调节阀，开度约为30%，向V101罐充液;

*当LIC101达到50%时,LIC101设定50%,投自动.

（2）罐V101充压

*待V101罐液位>5%后，缓慢打开分程压力调节阀PV101A向V101罐充压;

*当压力升高到5.0atm时,PIC101设定5.0atm,投自动.

1.3启动泵前准备工作

（1）灌泵

*待V101罐充压充到正常值5.0atm后，打开P101A泵入口阀VD01，向离心泵充液.观察VD01出口标志变为绿色后，说明灌泵完毕。

（2）排气

*打开P101A泵后排气阀VD03排放泵内不凝性气体;

*观察P101A泵后排空阀VD03的出口,当有液体溢出时,显示标志变为绿色，标志着P101A泵已无不凝性气体，关闭P101A泵后排空阀VD03,启动离心泵的准备工作已经就绪.

1.4启动离心泵

（1）启动离心泵

*然后启动P101A（或B）泵.

（2）流体输送

*待PI102指示比入口压力大1.5-2.0倍后，打开P101A泵出口阀（VD04）;

*将FIC101调节阀的前阀、后阀打开;

*逐渐开大调节阀FIC101的开度，使PI101、PI102趋于正常值;

（3）调整操作参数

*微调FV101调节阀，在测量值与给定值相对误差5%范围内且较稳定时,FIC101设定到正常值,投自动.

2.正常操作规程

2.1正常工况操作参数：

（1）P101A泵出口压力（PI102）：

12.0ATM

（2）V101罐液位LIC101：

50.0%

（3）V101罐内压力PIC101：

5.0ATM

（4）泵出口流量FIC101：

20000KG/H

2.2负荷调整

可任意改变泵、按键的开关状态，手操阀的开度及液位调节阀、流量调节阀、分程压力调节阀的开度，观察其现象。

同时可修改如下参数:

P101A泵功率正常值:

15KW修改范围:

10-20

FIC101量程正常值:

20吨/h修改范围:

10-40

3.停车操作规程

（1）V101罐停进料

*LIC101置手动,并手动关闭调节阀LV101,停V101罐进料.

（2）停泵

*待罐V101液位小于10%时，关闭P101A（或B）泵的出口阀（VD04）;

*停P101A泵;

*关闭P101A泵前阀VD01；

*FIC101置手动并关闭调节阀FV101及其前、后阀（VB03、VB04）。

（3）泵P101A泄液

*打开泵P101A泄液阀VD02，观察P101A泵泄液阀VD02的出口,当不再有液体泄出时，显示标志变为红色，关闭P101A泵泄液阀VD02。

（4）V101罐泄压、泄液

*待罐V101液位小于10%时,打开V101罐泄液阀VD10

*待V101罐液位小于5%时，打开PIC101泄压阀

*观察V101罐泄液阀VD10的出口，当不再有液体泄出时，显示标志变为红色，待罐V101液体排净后，关闭泄液阀VD10。

三.事故设置

1.P101A泵坏

主要现象:

1）P101A泵出口压力急骤下降;

2）FIC101流量急骤减小到零;

处理方案:

按泵的操作步骤切换备用泵P101B泵。

2.FIC101阀卡

主要现象:

1）FIC101流量减小;

2）P101A泵出口压力升高;

处理方案:

打开FIC101的旁路阀（VD09），调节流量使其达到正常值。

3.P101A泵入口管线堵

主要现象:

1）P101A泵入口、出口压力急骤下降;

2）FIC101流量急骤减小到零;

处理方案:

按泵的操作步骤切换备用泵P101B泵。

4.P101A泵气蚀

主要现象:

1）P101A泵入口压力、出口压力上下波动;

2）P101A泵出口流量波动（大部分时间达不到正常值）。

处理方案:

1）不严重的气蚀可通过提高入口压力解决;

2）严重的气蚀按泵的操作步骤切换备用泵P101B泵。

5.P101A泵气缚

主要现象:

1）P101A泵出口压力急骤下降;

2）FIC101流量急骤下降。

处理方案:

按泵的操作步骤停P101A泵，然后排气，最后再按泵的操作开P101A泵。

第三章换热器单元

一.工艺流程说明

换热器是进行热交换操作的通用工艺设备，广泛应用于化工、石油、石油化工、动力、冶金等工业部门，特别是在石油炼制和化学加工装置中，占有重要地位。

换热器的操作技术培训在整个操作培训中尤为重要。

本单元设计采用管壳式换热器。

来自界外的92℃冷物流（沸点:

198.25℃）由泵P101A/B送至换热器E101的壳程被流经管程的热物流加热至145℃,并有20%被汽化。

冷物流流量由流量控制器FIC101控制,正常流量为12000kg/h。

来自另一设备的225℃热物流经泵P102A/B送至换热器E101与注经壳程的冷物流进行热交换,热物流出口温度由TIC101控制（177℃）。

为保证热物流的流量稳定,TIC101采用分程控制,TV101A和TV101B分别调节流经E101和副线的流量,TIC101输出0%~100%分别对应TV101A开度0%~100%,TV101B开度100~0%。

本单元复杂控制方案说明：

TIC101的分程控制线：

该单元包括以下设备：

P101A/B：

冷物流进料泵

P102A/B：

热物流进料泵

E101：

列管式换热器。

二:

工艺流程图:

换热器操作仿现场图

三.换热器单元操作规程

1.开车操作规程

装置的开工状态为换热器处于常温常压下，各调节阀处于手动关闭状态，各手操阀处于关闭状态，可以直接进冷物流。

1.1启动冷物流进料泵P101A

（1）开换热器壳程排气阀VD03

（2）开P101A泵的前阀VB01

（3）启动泵P101A

（4）当进料压力指示表PI101指示达9.0atm以上,打开P101A泵的出口阀VB03

1.2冷物流E101进料

（1）打开FIC101的前后阀VB04，VB05,手动逐渐开大调节阀FV101（FIC101）;

（2）观察壳程排气阀VD03的出口,当有液体溢出时（VD03旁边标志变绿）,标志着壳程已无不凝性气体，关闭壳程排气阀VD03,壳程排气完毕。

（3）打开冷物流出口阀（VD04），将其开度置为50%，手动调节FV101，使FIC101其达到12000kg/h，且较稳定时FIC101设定为12000kg/h,投自动。

1.3启动热物流入口泵P102A

（1）开管程放空阀VD06

（2）开P102A泵的前阀VB11

（3）启动P102A泵

（4）当热物流进料压力表PI102指示大于10atm时,全开P102泵的出口阀VB10

1.4热物流进料

（1）全开TV101A的前后阀VB06,VB07，TV101B的前后阀VB08,VB09。

（2）打开调节阀TV101A（默认即开）给E101管程注液，观察E101管程排汽阀VD06的出口,当有液体溢出时（VD06旁边标志变绿），标志着管程已无不凝性气体,此时关管程排气阀VD06，E101管程排气完毕.

（3）打开E101热物流出口阀（VD07），将其开度置为50%，手动调节管程温度控制阀TIC101，使其出口温度在177±2℃，且较稳定,TIC101设定在177℃,投自动。

2.正常操作规程

2.1正常工况操作参数：

*冷物流流量为12000kg/h，出口温度为145℃，气化率20%

*热物流流量为10000kg/h，出口温度为177℃

2.2备用泵的切换

*P101A与P101B之间可任意切换

*P102A与P102B之间可任意切换

3.停车操作规程

3.1停热物流进料泵P102A

（1）关闭P102泵的出口阀VB01

（2）停P102A泵

（3）待PI102指示小于0.1atm时，关闭P102泵入口阀VB11

3.2停热物流进料

（1）TIC101置手动

（2）关闭TV101A的前、后阀VB06、VB07

（3）关闭TV101B的前、后阀VB08、VB09

（4）关闭E101热物流出口阀VD07

3.3停冷物流进料泵P101A

（1）关闭P101泵的出口阀VB03

（2）停P101A泵

（3）待PI101指示小于0.1atm时，关闭P101泵入口阀VB01

3.4停冷物流进料

（1）FIC101置手动;

（2）关闭FIC101的前、后阀VB04、VB05

（3）关闭E101冷物流出口阀VD04。

3.5E101管程泄液

（1）打开管程泄液阀VD05,观察管程泄液阀VD05的出口,当不再有液体泄出时，关闭泄液阀VD05。

3.6E101壳程泄液

（1）打开壳程泄液阀VD02,观察壳程泄液阀VD02的出口,当不再有液体泄出时，关闭泄液阀VD02。

三.事故设置

1.FIC101阀卡

主要现象:

1）FIC101流量减小;

2）P101泵出口压力升高;

3）冷物流出口温度升高。

事故处理:

关闭FIC101前后阀，打开FIC101的旁路阀（VD01），

调节流量使其达到正常值。

2.P101A泵坏

主要现象:

1）P101泵出口压力急骤下降;

2）FIC101流量急骤减小;

3）冷物流出口温度升高，汽化率增大。

事故处理:

关闭P101A泵，开启P101B泵。

3.P102A泵坏

主要现象:

1）P102泵出口压力急骤下降;

2）冷物流出口温度下降，汽化率降低。

事故处理:

关闭P102A泵，开启P102B泵。

4.TV101A阀卡

主要现象:

1）热物流经换热器换热后的温度降低;

2）冷物流出口温度降低。

事故处理:

关闭TV101A前后阀，打开TV101A的旁路阀（VD01），调节流量使其达到正常值。

关闭TV101B前后阀，调节旁路阀（VD09）。

5.部分管堵

主要现象:

1）热物流流量减小;

2）冷物流出口温度降低，汽化率降低;

3）热物流P102泵出口压力略升高。

事故处理:

停车拆换热器清洗。

6.换热器结垢严重

主要现象:

热物流出口温度高。

事故处理:

停车拆换热器清洗。

第四章液位控制单元

一.工艺流程说明：

本流程为液位控制系统，通过对三个罐的液位及压力的调节，使学员掌握简单回路及复杂回路的控制及相互关系。

缓冲罐V101仅一股来料，8Kg/cm2压力的液体通过调节产供阀FIC101向罐V101充液,此罐压力由调节阀PIC101分程控制,缓冲罐压力高于分程点（5.0Kg/cm2）时，PV101B自动打开泄压，压力低于分程点时，PV101B自动关闭，PV101A自动打开给罐充压，使V101压力控制在5Kg/cm2。

缓冲罐V101液位调节器LIC101和流量调节阀FIC102串级调节，一般液位正常控制在50%左右，自V101底抽出液体通过泵P101A或P101B（备用泵）打入罐V102,该泵出口压力一般控制在9Kg/cm2，FIC102流量正常控制在20000Kg/hr。

罐V102有两股来料，一股为V101通过FIC102与LIC101串级调节后来的流量；另一股为8Kg/cm2压力的液体通过调节阀LIC102进入罐V102,一般V102液位控制在50%左右,V102底液抽出通过调节阀FIC103进入V103,正常工况时FIC103的流量控制在30000kg/hr。

罐V103也有两股进料，一股来自于V102的底抽出量，另一股为8kg/cm2压力的液体通过FIC103与FI103比值调节进入V103,比值系数为2:

1，V103底液体通过LIC103调节阀输出，正常时罐V103液位控制在50%左右。

本单元复杂控制回路说明：

FFIC104:

为一比值调节器。

根据FIC1103的流量，按一定的比例，相适应比例调整FI103的流量。

比值调节：

工业上为了保持两种或两种以上物料的比例为一定值的调节叫比值调节。

对于比值调节系统，首先是要明确那种物料是主物料，而另一种物料按主物料来配比。

在本单元中，FIC1425（以C2为主的烃原料）为主物料，而FIC1427（H2）的量是随主物料（C2为主的烃原料）的量的变化而改变。

该单元主要包括以下设备：

V-101：

缓冲罐

V-102：

恒压中间罐

V-103：

恒压产品罐

P101A：

缓冲罐V-101底抽出泵

P101B：

缓冲罐V-101底抽出备用泵

二.工艺流程图:

液位控制仿现场图

三、装置的操作规程

1、冷态开车规程：

装置的开工状态为V-102和V-103两罐已充压完毕，保压在2.0kg/cm2，缓冲罐V-101压力为常压状态，所有可操作阀均处于关闭状态。

1.1缓冲罐V-101充压及液位建立：

（1）确认事项：

·V-101压力为常压

（2）V-101充压及建立液位：

·在现场图上,打开V-101进料调节器FIC101的前后手阀V1和V2,开度在100%。

·在DCS图上，打开调节阀FIC101,阀位一般在30%左右开度,给缓冲罐V101充液。

·待V101见液位后再启动压力调节阀PIC101,阀位先开至20%充压。

·待压力达5kg/cm2左右时,PIC101投自动

.

1.2中间罐V-102液位建立：

（1）确认事项：

·V-101液位达40%以上

·V-101压力达5.0kg/cm2左右

（2）V-102建立液位：

·在现场图上，打开泵P101A的前手阀V5为100%；

·启动泵P101A.

·当泵出口压力达10kg/cm2时,打开泵P101A的后手阀V7为100%；

·打开流量调节器FIC102前后手阀V9及V10为100%.

·打开出口调节阀FIC102,手动调节FV102开度,使泵出口压力控制在9.0kg/cm2左右.

·打开液位调节阀LV102至50%开度.

·V-101进料流量调整器FIC101投自动，设定值为20000.0kg/hr.

·操作平稳后调节阀FIC102投入自动控制并与LIC101串级调节V101液位.

·V-102液位达50%左右,LIC102投自动，设定值为50%

.

1.3产品罐V-103建立液位：

（1）确认事项：

·V-102液位达50%左右

（2）V-103建立液位：

·在现场图上，打开流量调节器FIC103的前后手阀V13及V14

·在DCS图上，打开FIC103及FFIC104,阀位开度均为50%.

·当V103液位达50%时,打开液位调节阀LIC103开度为50%.

·LIC103调节平稳后投自动，设定值为50%.

2、正常操作规程：

正常工况下的工艺参数：

（1）FIC101投自动，设定值为20000.0kg/hr.

（2）PIC101投自动（分程控制），设定值为5.0kg/cm2

（3）LIC101投自动，设定值为50%.

（4）FIC102投串级（与LIC101串级）

（5）FIC103投自动，设定值为30000.0kg/hr

（6）FFIC104投串级（与FIC103比值控制），比值系统为常数2.0.

（7）LIC102投自动，设定值为50%

（8）LIC103投自动，设定值为50%

（9）泵P101A（或P101B）出口压力PI101正常值为9.0kg/cm2

（10）V-102外进料流量FI101正常值为10000.0kg/hr.

（11）V-103产品输出量FI102的流量正常值为45000.0kg/hr.

3、停车操作规程：

3.1正常停车：

（1）关进料线:

·将调节阀FIC101改为手动操作，关闭FIC101，再关闭现场手阀V1及V2.

·将调节阀LIC102改为手动操作，关闭LIC102，使V-102外进料流量FI101为0.0kg/hr.

·将调节阀FFIC104改为手动操作，关闭FFIC104.

（2）将调节器改手动控制：

·将调节器LIC101改手动调节，FIC102解除串级改手动控制.

·手动调节FIC102，维持泵P101A出口压力，使V-101液位缓慢降低.

·将调节器FIC103改手动调节，维持V-102液位缓慢降低.

·将调节器LIC103改手动调节，维持V-103液位缓慢降低.

（3）V-101泄压及排放：

·罐V101液位下降至10%时,先关出口阀FV102,停泵P101A,再关入口阀V5.

·打开排凝阀