1、煤化工仿真實訓 /實操系統煤化工行業在我國國民經濟中的地位是非常重要的， 其工藝設備逐漸大型化， 自動控制水 平也越來越高，因而對生產運行人員的操作能力與水平有了更高的要求。相反的是，由于生 產運行必須保證安全、穩定、長周期、優化地運行，因而在生產實際過程中不方便依靠實際 生產裝置來提高和培訓運行人員的操作技能。因此本項目從培養高職院校的實踐能力及職業培訓需求出發，本著實用性與前瞻性相結 合、職業技能培訓與鑒定相結合、實訓裝備的硬件與技能訓練仿真軟件相結合的思想，對現 代煤化工工藝過程、 動態操作、煤化工正在使用的自動化檢測傳感執行裝置及國內先進的 DCS控制系統進行仿真模擬，以培養能夠適應當

2、前及未來煤化工企業所需要的各類技術人員，滿足煤化工工業建設與生產的需要。1、設計原則1）系統性原則： 煤制甲醇 -二甲醚冷態模擬實訓系統應在真實完整體現實際工業流程的基礎上，強化重要工序、 重要設備，并利用 OTS 仿真培訓軟件進行煤制甲醇 -二甲醚的全流程模擬培訓。2）真實性原則 ：煤制甲醇 -二甲醚冷態模擬實訓系統的設備和裝置應按照現場設備進行模擬仿真，同時對重點設備的內部結構、工作原理做深入的剖析，采用實物與軟件模擬相結合 的方式進行制作，便于學員對設備實操和原理的掌握。同時， OTS 仿真培訓軟件的動態模型 應能真實再現實際工業流程狀態和數據，實現實時準確的模擬工藝現場，故障模擬真實化

3、。3）實操性原則 ：煤制甲醇 -二甲醚冷態模擬實訓系統的配套設備具有高度的實際操作能力，體現工廠情景化，盡量貼近工廠實際，突出重點。學員可對設備進行實際操作，滿足學生實 踐實習要求。4）全面性原則 ：既能使學員了解和掌握正常工況下各類設備的操作和維護，能進行裝置開車準備、開車、正常操作、停車、設備維護等方面的技能操作訓練、工藝指標控制操作技能 訓練；又能通過安全手段設置各類故障，使學員能夠處理各類緊急狀況，動手進行生產過程 操作、分析、排除工業生產過程故障。5）安全性原則 ：煤制甲醇 -二甲醚冷態模擬實訓系統內設備高度重視操作的安全性，保證學員在操作設備時的安全性。2、系統結構煤制甲醇 -二甲

4、醚冷態模擬實訓系統主要包含：煤制甲醇 -二甲醚流程工藝實訓實操系統、OTS仿真培訓軟件系統和DCS控制系統三大部分。2.1裝置體系結構的要求:a.系統體系:煤化工-60萬噸新型煤氣化制甲醇-二甲醚仿真培訓系統分為：煤化工-新型煤氣化制甲醇流程工藝實訓實操系統；煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚仿真培訓軟件系統兩大 部分。煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實訓實操系統:1 ）、煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實訓實操系統工藝對象;行裝置;2）、煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實訓實操系統工藝對象檢測傳感、執3）、煤化工-新型煤氣化制甲醇 -二甲醚流程工藝實訓實操系統工藝對象現

5、場電器儀表控制柜；4）、煤化工 - 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統工藝對象及 DCS 控制 室（ 12 工位嵌入式計算機控制盤臺） ；5）、煤化工 -60 萬噸新型煤氣化制甲醇 -二甲醚企業平面布置模型；6）、煤化工-新型煤氣化制甲醇 -二甲醚流程工藝實訓實操系統動態模擬仿真展板煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚仿真培訓軟件系統：1）、煤化工 - 新型煤氣化制甲醇- 二甲醚仿真培訓軟件系統（多用戶服務器安裝版離線4）、煤化工 - 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統 DCS 控制室工程施工、仿真）2）、煤化工 - 新型煤氣化制甲醇甲醚仿真培訓軟件模型機系統3）

6、、煤化工 - 新型煤氣化制甲醇- 二甲醚仿真培訓軟件系統（單機版在線操作仿真）4）、煤化工- 新型煤氣化制甲醇- 二甲醚裝置設備結構仿真軟件 （三維及兩維動畫仿真）b.工程體系:1）、煤化工-新型煤氣化制甲醇 -二甲醚流程工藝實訓實操系統工藝對象框架安裝系統的施工；2）、3）、煤化工 - 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統電器工程及布線施工；煤化工 - 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統安裝及調試；安裝及調試；c.培訓體系1）、煤化工-新型煤氣化制甲醇 -二甲醚流程工藝實訓實操系統工藝對象培訓；2）、煤化工-新型煤氣化制甲醇 -二甲醚仿真培訓軟件系統培訓2.2 、系

7、統單元組成：煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統主框架系統煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統工藝對象1）、煤化工多元氣化灰水系統2）、煤化工多元耐硫變換系統煤化工多元低溫甲醇洗系統4）、煤化工多元甲醇合成及多元精餾系統5）、煤化工 DCS 控制多功能雙釜反應及雙塔串聯實訓 / 實操系統6）、煤化工多元主塔器系統煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統標準件及管 /板材系統煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統檢測執行系統煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統動力系統煤化工- 新型煤氣化制甲

8、- 二甲醚醇流程工藝實訓實操系統動態模擬仿真展板1）、煤化工多元料漿原料輸送系統動態模擬展板 2）、煤化工多元料漿制備系統動態模擬展板 3）、煤化工多元真空閃蒸系統動態模擬展板4）、煤化工多元黑水處理系統動態模擬展板5）、煤化工硫回收處理系統動態模擬展板 60 萬噸煤化工工廠全局布置動態模型 煤化工- 新型煤氣化制甲醇 -二甲醚流程工藝實訓實操系統 DCS 中控室系統1 ）DCS 中控室系統現場控制站系統2 ）DCS 中控室系 12 工位嵌入式計算機控制盤臺煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統就地電氣儀表控制柜系統1）煤化工多元氣化灰水系統電氣儀表控制柜2）煤化工多元耐硫

9、變換系統電氣儀表控制柜煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統電氣儀表安裝施工材料煤化工多元低溫甲醇洗系統電氣儀表控制柜4）煤化工多元甲醇合成及精餾系統電氣儀表控制柜煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚流程工藝實訓實操系統動態模擬仿真展板電器控制1）、煤化工多元料漿原料輸送系統動態模擬展板電器控制柜2）、煤化工多元料漿制備系統動態模擬展板電器控制柜3）、煤化工多元真空閃蒸系統動態模擬展板電器控制柜4）、煤化工多元黑水處理系統動態模擬展板電器控制柜5）、煤化工硫回收處理系統動態模擬展板電器控制柜1）電氣儀表安裝施工材料線纜2 ）電氣儀表安裝施工材料 - 橋架、穿線管及接頭煤化

10、工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚仿真培訓軟件系統1）、煤化工 - 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚仿真培訓軟件系統（多用戶服務器安裝版離線仿真）2）、煤化工- 新型煤氣化制甲醇 -二甲醚仿真培訓軟件模型機系統3）、煤化工- 新型煤氣化制甲醇 -二甲醚仿真培訓軟件系統（單機版在線操作仿真）4）、煤化工-新型煤氣化制甲醇 -二甲醚裝置設備結構仿真軟件 （三維及兩維動畫仿真）煤化工- 新型煤氣化制甲醇 - 二甲醚仿真培訓軟件系統（多用戶服務器安裝版離線仿真）2）、煤化工- 新型煤氣化制甲醇 -二甲醚仿真培訓軟件模型機系統3）、煤化工- 新型煤氣化制甲醇 -二甲醚仿真培訓軟件系統（單機版在線操作仿真）4

11、）、煤化工-新型煤氣化制甲醇 -二甲醚裝置設備結構仿真軟件 （三維及兩維動畫仿真）3、系統功能本項目所提出的煤制甲醇 -二甲醚冷態模擬培訓系統既具備離線仿真培訓功能也具備在線仿真培訓功能。學員可以脫離工藝流程實訓實操系統進行離線仿真培訓，也可基于工藝流 程實訓實操系統進行在線仿真實訓。當學員進行離線仿真培訓時，系統數據僅在學員站和OTS仿真培訓系統間傳遞。OTS仿真服務器基于OPC通訊協議接收學員站操作指令并進行動態模型計算，同時將運算結果傳遞 給學員站的監控畫面加以顯示。當學員進行在線仿真培訓時，系統數據在學員站、OTS仿真培訓系統、DCS控制系統、工藝流程實訓實操系統間傳遞。來自學員站的控

12、制指令，通過 DCS工程師站由DCS系統網傳遞給DCS控制站并轉換成標準電信號引導相應執行機構動作；同時執行機構的反饋信號通過 DCS控制系統傳遞給OTS仿真培訓系統以便進行動態模型運算。來自就地電氣儀表控制柜的控制操作， 經轉換成標準電信號后引導相應執行機構動作； 同 時執行機構的反饋信號通過DCS控制系統傳遞給OTS仿真培訓系統以便進行動態模型運算。來自就地手動的控制操作，經執行機構的反饋信號通過DCS控制系統傳遞給OTS仿真培 訓系統以便進行動態模型運算。OTS仿真培訓系統的運算結果，一方面通過 OPC協議在學員站加以顯示，另一方面又通過DCS控制系統轉變成標準電信號在就地數字或模擬儀表

13、中加以顯示。3.1 煤制甲醇 - 二甲醚工藝流程實訓實操系統煤制甲醇-二甲醚工藝流程實訓實操系統包括煤制甲醇-二甲醚工藝流程實訓對象； 煤制甲醇 -二甲醚工藝流程檢測傳感、執行裝置；和煤制甲醇-二甲醚工藝流程就地電氣儀表控制柜。煤制甲醇 -二甲醚工藝流程實訓實操系統在真實體現工業流程的基礎上，省略了工業流程 中一些輔助工序、輔助設備，同時對重要工序、重要設備進行了強化，以加深學生對煤制甲 醇-二甲醚工業化裝置的了解。將工業裝置中大型設備如塔器、反應器、貯槽、換熱器、輸 送設備等在保持原設備的結構特點下按一定比例縮小，通過連接真實管路、手動閥門、控制 閥門及壓力（P）、流量（F）、溫度（T）、物

14、位（L）、功率（N）、組成（A）和閥位（V）測 控傳感器等，組成煤制甲醇 -二甲醚全流程裝置。本裝置是學生直接操作和運行系統的基礎， 能模擬工業生產的真實環境， 并且所有閥門可 真實操作。同時通過儀表檢測生產裝置的壓力、流量、溫度、物位、功率、組成，并且本系 統和真實工業裝置的觀測界面完全一致。能在本裝置上訓練學生的開車、停車、正常操作、 事故處理等過程的操作技能。3.2 煤制甲醇 - 二甲醚工藝流程檢測傳感、執行裝置煤制甲醇 -二甲醚工藝流程檢測傳感、 執行裝置一方面將操作設備， 例如閥門的轉動變換為模擬電信號，采用計算機控制技術將現場操作點的模擬信號實時采集傳輸至DCS控制系統,并經由DC

15、S控制系統通過OPC協議提供給OTS仿真服務器中的數學模型；另一方面也將OTS 仿真服務器的運算結果通過 DCS控制站轉變成模擬電信號，并傳送到現場的各種儀表進行模擬與數字多種方式的實時顯示。3.3 煤制甲醇 - 二甲醚工藝流程就地電氣儀表控制柜煤制甲醇 -二甲醚工藝流程就地電氣儀表控制柜主要實現對檢測、執行裝置的電源管理、信號采集、顯示和控制。3.4煤制甲醇-二甲醚OTS仿真培訓軟件系統煤制甲醇-二甲醚OTS仿真培訓軟件系統包括離線煤化工軟件仿真培訓系統和在線操作 仿真培訓系統兩大部分。通過使用仿真培訓系統， 能提高生產崗位操作人員技術素質， 為生產安全、穩定、長周期、 優化操作服務。用仿真

16、培訓系統能讓操作人員更深入地了解生產裝置的工藝機理，提高技術 水平，可以給帶來十分可觀的經濟效益。通過使用仿真培訓系統，讓操作人員熟練掌握遇到一些常見事故情況如何進行操作處理， 可以減少突發性事故和誤操作，減少非正常停工，可為企業保持預計的經濟效益，減少能耗 和設備維護費用。通過使用仿真培訓系統， 可以方便地讓操作人員掌握不同崗位的生產運行操作技能， 達到 一人適合多個崗位的生產操作要求，提升操作人員的全面生產操作技能。使用仿真培訓系統可以給企業新的員工提供動手操作的機會， 提高入廠學員的質量， 使他 們更深入地了解生產與理論的結合，縮短培訓環節，降低培訓費用，減少對實際生產的干擾， 為兄弟企

17、業培養高水平的人才。在仿真培訓系統之上， 可以逐步發展出為生產裝置的優化操作和技術改進提供指導， 做到 節能降耗，優化生產的在線實時模擬優化系統。從而對工藝運行過程進行各種試驗性研究， 為裝置生產運行提供指導和技術改造提供參考?？傊?，仿真培訓系統是操作人員技能提升和考核鑒定的現代化工具， 同時在保障安全生產、 降低操作成本和能耗、提高生產率、延長設備使用壽命、減少或避免生產事故所造成的損失、 減少或避免工廠裝置破壞所造成的經濟損失等方面發揮有效作用。為了高逼真的進行過程的開、停車、正常運行、故障狀態操作及控制， OTS 仿真培訓軟 件系統通過建立高保真的動態模型，以反應工業裝置的實際尺寸、管道

18、尺寸、閥門尺寸等， 并反映系統物料和能量的變化與傳遞的定量關系；動態模型能反應工業系統的物理化學變化 的規律，如反應動力學特征、氣液平衡特征、流體力學特性等，這些特性常常是非線性的。動態模型能反映工業系統的時間常數、慣性、時間滯后、多容高階段性；動態模型的求解速度達到實時要求、求解精度滿足實驗要求。OTS仿真培訓軟件能進行培訓項目及事故設置以及運行操作評價。主要滿足培訓的組織和管理問題。其中操作評價軟件可以通過組態方式修改和編輯。當實訓裝置運行時，軟件會自動記錄、分析和評價操作員的操作水平。3.5煤制甲醇-二甲醚DCS空制系統煤制甲醇-二甲醚DCS控制系統包括DCS控制站、DCS工程師站和DC

19、S操作員站三大部分。其中DCS控制站主要完成與現場檢測傳感裝置和就地儀表的數據通訊，同時也與DCS工程師站和DCS操作員站進行信息傳遞，它是整個 DCS控制系統的核心。DCS工程師站在煤制甲醇-二甲醚冷態模擬仿真培訓系統中一方面與 DCS控制站通過DCS系統網進行數據通訊，另一方也通過運行于DCS工程師站的監控軟件與OTS仿真培訓軟件系統以OPC協議進行通信。DCS操作員站運行有DCS監控軟件，運行有總貌畫面、控制畫面、流程圖畫面、趨勢畫面、報警畫面、報表畫面、參數畫面等。同時在本方案中DCS操作員站還兼具有部分DCS工程師站的功能，可以進行畫面組態、實時數據庫組態和控制算法組態等功能，學員在

20、DCS操作員站中既可進行煤制甲醇-二甲醚冷態模擬操作控制的培訓，也可進行DCS組態、調試等方面的培訓。設備系統清單煤化工-新型煤氣化制甲醇 二甲醚流程工藝實訓實操系統序號系統數量/單位備注1.煤化工實訓實操系統主框架系統1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實詳見各系統單元基本訓實操系統工藝對象配置及技術功能要求1.煤化工多元氣化系統1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求2.煤化工多元耐硫變換系統1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求2.3.煤化工多元低溫甲醇洗系統1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求4.煤化工多元合成精餾系統1套詳見各系統單元

21、基本配置及技術功能要求5.煤化工甲醇制二甲醚工段系統6.煤化工多元主塔系統1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求3.煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實 訓實操系統標準件及管/板材系統1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求7.煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實訓實操系統檢測執行系統1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求8.煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實1套詳見各系統單元基本訓實操系統動力系統配置及技術功能要求煤化工-新型煤氣化制甲醇-二甲醚流程工藝實詳見各系統單元基本訓實操系統動態模擬仿真展板配置及技術功能要求1.煤化工多元料漿原料輸送系統動態模擬展板1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求2.煤化工多元料漿制備系統動態模擬展板1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求3.煤化工多元真空閃蒸系統動態模擬展板1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求4.煤化工多元黑水處理系統動態模擬展板1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求5.煤化工硫回收處理系統動態模擬展板1套詳見各系統單元基本配置及技術功能要求煤化