化學(xué)工程與工藝課件精餾單元操作技術(shù)5

1、精餾單元操作技術(shù),任務(wù)3：酒精回收的仿真操作,平臺(tái)學(xué)員站使用手冊(cè),1 程序啟動(dòng) 學(xué)員站軟件安裝完畢之后，軟件自動(dòng)在“桌面”和“開(kāi)始菜單”生成快捷圖標(biāo)。1.1學(xué)員站啟動(dòng)方式軟件啟動(dòng)有兩種方式：（1）雙擊桌面快捷圖標(biāo)“CSTS2007”: （2）通過(guò)“開(kāi)始菜單——》所有程序——》東方仿真——》化工單元操作”啟動(dòng)軟件。軟件啟動(dòng)之后,彈出運(yùn)行界面（如圖2-1所示）。,1.1學(xué)員站啟動(dòng)方式,1.2 運(yùn)行方式選擇,系統(tǒng)啟動(dòng)界面出現(xiàn)之

2、后會(huì)出現(xiàn)主界面（如圖2-2所示），輸入“姓名、學(xué)號(hào)、機(jī)器號(hào)”，設(shè)置正確的教師指令站地址（教師站IP或者教師機(jī)計(jì)算機(jī)名），同時(shí)根據(jù)教師要求選擇“單機(jī)練習(xí)”或者“局域網(wǎng)模式”，進(jìn)入軟件操作界面?！締螜C(jī)練習(xí)】是指學(xué)生站不連接教師機(jī)，獨(dú)立運(yùn)行，不受教師站軟件的監(jiān)控。【局域網(wǎng)模式】是指學(xué)生站與教師站連接，老師可以通過(guò)教師站軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)員的成績(jī)，規(guī)定學(xué)生的培訓(xùn)內(nèi)容，組織考試，匯總學(xué)生成績(jī)等。,1.2 運(yùn)行方式選擇,1.3 工藝選擇,選擇軟件運(yùn)

3、行模式之后，進(jìn)入軟件“培訓(xùn)參數(shù)選擇”頁(yè)面。（圖2-3）【啟動(dòng)項(xiàng)目】按鈕的作用是在設(shè)置好培訓(xùn)項(xiàng)目和DCS風(fēng)格后啟動(dòng)軟件，進(jìn)入軟件操作界面?！就顺觥堪粹o的作用是退出仿真軟件點(diǎn)擊“培訓(xùn)工藝”按鈕列出所有的培訓(xùn)單元。根據(jù)需要選擇相應(yīng)的培訓(xùn)單元。,1.3 工藝選擇,1.4 培訓(xùn)項(xiàng)目選擇,選擇“培訓(xùn)工藝”后，進(jìn)入“培訓(xùn)項(xiàng)目”列表里面選擇所要運(yùn)行的項(xiàng)目，如冷態(tài)開(kāi)車、正常停車、事故處理。每個(gè)培訓(xùn)單元包括多個(gè)培訓(xùn)項(xiàng)目。,1.5 DCS類型選擇,ES

4、ST提供的仿真軟件，包括有四種DCS風(fēng)格，有“通用DCS風(fēng)格、TDC3000、IA系統(tǒng)、CS3000”。根據(jù)需要選擇所要運(yùn)行DCS類型，單擊確定，然后單擊“啟動(dòng)項(xiàng)目”進(jìn)入仿真軟件操作畫(huà)面（如圖2－5所示）。【通用DCS】仿國(guó)內(nèi)大多數(shù)DCS廠商界面【TDC3000】仿美國(guó)Honywell公司的操作界面【IA系統(tǒng)】仿foxboro公司的操作界面【CS3000】仿日本橫河公司的操作界面,1.6仿真界面之現(xiàn)場(chǎng)圖,1.6仿真界面之DCS圖,1

5、.7 程序菜單,工藝菜單 仿真系統(tǒng)啟動(dòng)之后，啟動(dòng)兩個(gè)窗口，一個(gè)是流程圖操作窗口，一個(gè)是智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)。首先進(jìn)入流程圖操作窗口，進(jìn)行軟件操作。在流程圖操作界面的上部是“菜單欄”，下部是“功能按鈕欄”。,工藝菜單,【當(dāng)前信息總覽】：顯示當(dāng)前培訓(xùn)內(nèi)容的信息【重做當(dāng)前任務(wù)】：系統(tǒng)進(jìn)行初始化，重新啟動(dòng)當(dāng)前培訓(xùn)項(xiàng)目。【切換工藝內(nèi)容】：退出當(dāng)前培訓(xùn)項(xiàng)目，重新選擇培訓(xùn)工藝?！九嘤?xùn)項(xiàng)目選擇】：退出當(dāng)前培訓(xùn)項(xiàng)目，重新選擇培訓(xùn)工藝?！具M(jìn)度存盤(pán)】

6、：進(jìn)度存檔，保存當(dāng)前數(shù)據(jù)。以便下次調(diào)用時(shí)可直接從當(dāng)前工藝狀態(tài)?！具M(jìn)度重演】：讀取所保存的快門(mén)文件（*.sav），恢復(fù)以前所存儲(chǔ)的工藝狀態(tài)?！緝鼋Y(jié)/解凍】：類似于暫停鍵。系統(tǒng)“凍結(jié)”后，DCS軟件不接受任何操作，后臺(tái)的數(shù)學(xué)模型也停止運(yùn)算?！鞠到y(tǒng)退出】：退出仿真系統(tǒng)。,畫(huà)面菜單,“畫(huà)面”菜單包括程序中的所有畫(huà)面進(jìn)行切換，有流程圖畫(huà)面、控制組畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、輔助畫(huà)面。選擇菜單項(xiàng)（或按相應(yīng)的快捷鍵）可以切換到相應(yīng)的畫(huà)面 【流程圖

7、畫(huà)面】用于各個(gè)DCS圖和現(xiàn)場(chǎng)圖的切換?！究刂平M畫(huà)面】把各個(gè)控制點(diǎn)集中在一個(gè)畫(huà)面，便于工藝控制?！沮厔?shì)畫(huà)面】保存各個(gè)工藝控制點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)?！緢?bào)警畫(huà)面】將出現(xiàn)報(bào)警的控制點(diǎn)，集中在同一個(gè)界面。一般情況下，在冷態(tài)開(kāi)車過(guò)程中容易出現(xiàn)低報(bào)，此時(shí)可以不予理睬。,工具菜單,設(shè)置菜單可以用來(lái)對(duì)變量監(jiān)視、仿真時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置?！咀兞勘O(jiān)視】：監(jiān)視變量?？蓪?shí)時(shí)監(jiān)視變量的當(dāng)前值，察看變量所對(duì)應(yīng)的流程圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)以及對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的描述和數(shù)據(jù)點(diǎn)的上下限?！痉抡鏁r(shí)鐘

8、設(shè)置】：即時(shí)標(biāo)設(shè)置，設(shè)置仿真程序運(yùn)行的時(shí)標(biāo)。選擇該項(xiàng)會(huì)彈出設(shè)置時(shí)標(biāo)對(duì)話框。時(shí)標(biāo)以百分制表示，默認(rèn)為100%，選擇不同的時(shí)標(biāo)可加快或減慢系統(tǒng)運(yùn)行的速度。系統(tǒng)運(yùn)行的速度與時(shí)標(biāo)成正比。,幫助菜單,幫助菜單包括幫助主題、產(chǎn)品反饋、關(guān)于三個(gè)選項(xiàng)?！編椭黝}】：打開(kāi)仿真系統(tǒng)平臺(tái)操作手冊(cè)。【產(chǎn)品反饋】:您可以把對(duì)我們的產(chǎn)品的一些意見(jiàn)E-MAIL公司，不管是贊成的還是提出批評(píng)的我們都將感謝您對(duì)我們產(chǎn)品的關(guān)注，并及時(shí)修正我們的缺點(diǎn)，給廣大用戶一個(gè)最滿

9、意的產(chǎn)品。 【關(guān)于】：顯示軟件的版本信息、用戶名稱和激活信息。,2.畫(huà)面介紹及操作方式,流程圖畫(huà)面 流程圖畫(huà)面有DCS圖和現(xiàn)場(chǎng)圖兩種?！綝CS圖】DCS圖畫(huà)面和工廠DCS控制室中的實(shí)際操作畫(huà)面一致。在DCS圖中顯示所有工藝參數(shù)，包括溫度、壓力、流量和液位，同時(shí)在DCS圖中只能操作自控閥門(mén)，而不能操作手動(dòng)閥門(mén)?！粳F(xiàn)場(chǎng)圖】現(xiàn)場(chǎng)圖是仿真軟件獨(dú)有的，是把在現(xiàn)場(chǎng)操作的設(shè)備虛擬在一張流程圖上。在現(xiàn)場(chǎng)圖中只可以操作手動(dòng)閥門(mén)，而不能操作自控閥門(mén)

10、。 流程圖畫(huà)面是主要的操作界面，包括流程圖，顯示區(qū)域和可操作區(qū)域。在流程圖操作畫(huà)面中當(dāng)鼠標(biāo)光標(biāo)移到可操作的區(qū)域上面時(shí)會(huì)變成一個(gè)手的形狀，表示可以操作。鼠標(biāo)單擊時(shí)會(huì)根據(jù)所操作的區(qū)域，彈出相應(yīng)的對(duì)話框。如點(diǎn)擊按鈕可以切換到DCS圖，但是對(duì)于不同風(fēng)格的操作系統(tǒng)彈出的對(duì)話框也不同。,2.1現(xiàn)場(chǎng)圖,現(xiàn)場(chǎng)圖中的閥門(mén)主要有開(kāi)關(guān)閥和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩種，在閥門(mén)調(diào)節(jié)對(duì)話框的左上角標(biāo)有閥門(mén)的位號(hào)和說(shuō)明：【開(kāi)關(guān)閥】此類閥門(mén)只有“開(kāi)和關(guān)”兩種

11、狀態(tài)。直接點(diǎn)擊“打開(kāi)”和“關(guān)閉”即可實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)閉合【手動(dòng)操作閥】此類閥門(mén)手動(dòng)輸入0～100的數(shù)字調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，即可實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)關(guān)大小的調(diào)節(jié)。或者點(diǎn)擊“開(kāi)大和關(guān)小”按鈕以5％的進(jìn)度調(diào)節(jié)。,2.2 DCS圖,在DCS圖中通過(guò)PID控制器調(diào)整氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥和電磁閥等自動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)閉合。在PID控制器中可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/AUT、手動(dòng)/MAN、串級(jí)/CAS三種控制模式的切換。【AUT】計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制?！綧AN】計(jì)算機(jī)手動(dòng)控制?！綜AS】串

12、級(jí)控制。兩只調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來(lái)工作，其中一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值。,2.2 DCS圖,在DCS圖中通過(guò)PID控制器調(diào)整氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥和電磁閥等自動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)閉合。 【PV值】實(shí)際測(cè)量值，有傳感器測(cè)得?！維P值】設(shè)定值，計(jì)算機(jī)根據(jù)SP值和PV值之間的偏差，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度；在自動(dòng)/AUT模式下可以調(diào)節(jié)此參數(shù)。（調(diào)節(jié)方式同OP值）【OP值】計(jì)算機(jī)手動(dòng)設(shè)定值，輸入0～100的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度；在手動(dòng)/MAN模式下調(diào)節(jié)此參

13、數(shù)。,2.3 退出系統(tǒng),直接關(guān)閉流程圖窗口和評(píng)分文件窗口，彈出關(guān)閉確認(rèn)對(duì)話框。都會(huì)退出系統(tǒng)，另外，還可在菜單工藝菜單重點(diǎn)擊“系統(tǒng)退出”退出系統(tǒng)。,3. 評(píng)分系統(tǒng),過(guò)程仿真系統(tǒng)平臺(tái)PISP.NET評(píng)分系統(tǒng)是智能操作指導(dǎo)、診斷、評(píng)測(cè)軟件(以下簡(jiǎn)稱智能軟件)，啟動(dòng)軟件系統(tǒng)進(jìn)入操作平臺(tái)，同時(shí)也就啟動(dòng)了過(guò)程仿真系統(tǒng)平臺(tái)PISP操作質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)，評(píng)分系統(tǒng)界面如圖3－1所示：,3.1操作狀態(tài)指示,操作步驟狀態(tài)圖標(biāo)及提示：圖標(biāo)： 表示此過(guò)程的起始

14、條件沒(méi)有滿足，該過(guò)程不參與評(píng)分。圖標(biāo)： 表示此過(guò)程的起始條件滿足，開(kāi)始對(duì)過(guò)程中的步驟進(jìn)行評(píng)分。圖標(biāo)： 為普通步驟，表示本步還沒(méi)有開(kāi)始操作,也就是說(shuō),還沒(méi)有滿足此步的起始條件。圖標(biāo)： 表示本步已經(jīng)開(kāi)始操作，但還沒(méi)有操作完，也就是說(shuō),已滿足此步的起始條件，但此操作步驟還沒(méi)有完成。圖標(biāo)： 表示本步操作已經(jīng)結(jié)束，并且操作完全正確（得分等于100％）。圖標(biāo)： 表示本步操作已經(jīng)結(jié)束，但操作不正確（得分為0）。圖標(biāo)： 表示過(guò)程終止條件已

15、滿足，本步操作無(wú)論是否完成都被強(qiáng)迫結(jié)束。,3.1操作狀態(tài)指示,操作質(zhì)量圖標(biāo)及提示 圖標(biāo)： 表示這條質(zhì)量指標(biāo)還沒(méi)有開(kāi)始評(píng)判，即起始條件未滿足。圖標(biāo)： 表示起始條件滿足，本步驟已經(jīng)開(kāi)始參與評(píng)分，若本步評(píng)分沒(méi)有終止條件，則會(huì)一直處于評(píng)分狀態(tài)。圖標(biāo)： 表示過(guò)程終止條件已滿足，本步操作無(wú)論是否完成都被強(qiáng)迫結(jié)束。圖標(biāo)： 在PISP.NET的評(píng)分系統(tǒng)中包括了扣分步驟，主要是當(dāng)操作嚴(yán)重不當(dāng)，可能引起重大事故時(shí)，從已得分?jǐn)?shù)中扣分，此圖標(biāo)表

16、示起始條件不滿足，即還沒(méi)有出現(xiàn)失誤操作。圖標(biāo)： 表示起始條件滿足，已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重失誤的操作，開(kāi)始扣分。,3.2 操作方法指導(dǎo)在線給出操作步驟的指導(dǎo)說(shuō)明，對(duì)操作步驟的具體實(shí)現(xiàn)方給出詳細(xì)的操作說(shuō)明,3.2 操作方法指導(dǎo),對(duì)于操作質(zhì)量可給出關(guān)于這條質(zhì)量指標(biāo)的目標(biāo)值、上下允許范圍、上下評(píng)定范圍，當(dāng)鼠標(biāo)移到質(zhì)量步驟一欄，所在欄都會(huì)變藍(lán)，雙擊點(diǎn)出該步驟屬性對(duì)話框。質(zhì)量評(píng)分從起始條件滿足后，開(kāi)始評(píng)分，如果沒(méi)有終止條件，評(píng)分貫穿整個(gè)操作過(guò)程?？刂浦?/p>

17、標(biāo)越接近標(biāo)準(zhǔn)值的時(shí)間越長(zhǎng)，得分越高。,3.3 操作診斷及診斷結(jié)果指示,實(shí)時(shí)對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行跟蹤檢查，并對(duì)用戶的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，將操作錯(cuò)誤的過(guò)程或動(dòng)作一一說(shuō)明，以便用戶對(duì)這些錯(cuò)誤操作查找原因及時(shí)糾正或在今后的訓(xùn)練中進(jìn)行改正及重點(diǎn)訓(xùn)練 。,3.4 查看分?jǐn)?shù),實(shí)時(shí)對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行評(píng)定，對(duì)每一步進(jìn)行評(píng)分，并給出整個(gè)操作過(guò)程的綜合得分，可以實(shí)時(shí)查看用戶所操作的總分，并生成評(píng)分文件。 “瀏覽——》成績(jī)”查看總分和每個(gè)步驟實(shí)時(shí)成績(jī)。

18、,3.5 其它輔助功能,保存成績(jī) 單擊“文件”菜單下面的“打開(kāi)”可以打開(kāi)以前保存過(guò)的成績(jī)單，“保存”菜單可以保存新的成績(jī)單覆蓋原來(lái)舊的成績(jī)單，“另存為”則不會(huì)覆蓋原來(lái)保存過(guò)的成績(jī)單,3.5 其它輔助功能,光標(biāo)說(shuō)明 如圖所示，單擊“光標(biāo)說(shuō)明”可彈出如圖所示的對(duì)話框，查看相關(guān)的光標(biāo)說(shuō)明，幫助操作者進(jìn)行操作。,4 精餾單元仿真,4.1 工藝流程 原料為67.8℃脫丙烷塔的釜液(主要有C4、

19、C5、C6、C7等)，由脫丁烷塔(DA-405)的第16塊板進(jìn)料(全塔共32塊板),進(jìn)料量由流量控制器FIC101控制。靈敏板溫度由調(diào)節(jié)器TC101通過(guò)調(diào)節(jié)再沸器加熱蒸汽的流量,來(lái)控制提餾段靈敏板溫度，從而控制丁烷的分離質(zhì)量。 脫丁烷塔塔釜液（主要為C5以上餾分）一部分作為產(chǎn)品采出，一部分經(jīng)再沸器(EA-418A、B)部分汽化為蒸汽從塔底上升。塔釜的液位和塔釜產(chǎn)品采出量由LC101和FC102組成的串級(jí)控制器控

20、制。再沸器采用低壓蒸汽加熱。塔釜蒸汽緩沖罐（FA－414）液位由液位控制器LC102調(diào)節(jié)底部采出量控制。 塔頂?shù)纳仙羝–4餾分和少量C5餾分）經(jīng)塔頂冷凝器（EA-419）全部冷凝成液體，該冷凝液靠位差流入回流罐（FA-408）。塔頂壓力PC102采用分程控制：在正常的壓力波動(dòng)下，通過(guò)調(diào)節(jié)塔頂冷凝器的冷卻水量來(lái)調(diào)節(jié)壓力，當(dāng)壓力超高時(shí)，壓力報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，PC102調(diào)節(jié)塔頂至回流罐的排氣量來(lái)控制塔頂壓力調(diào)節(jié)

21、氣相出料。操作壓力4.25atm (表壓)，高壓控制器PC101將調(diào)節(jié)回流罐的氣相排放量，來(lái)控制塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。冷凝器以冷卻水為載熱體?；亓鞴抟何挥梢何豢刂破鱈C103調(diào)節(jié)塔頂產(chǎn)品采出量來(lái)維持恒定?；亓鞴拗械囊后w一部分作為塔頂產(chǎn)品送下一工序，另一部分液體由回流泵(GA-412A、B)送回塔頂做為回流，回流量由流量控制器FC104控制。,4.2 精餾仿真現(xiàn)場(chǎng)圖,4.3 精餾仿真DCS圖,4.4 精餾仿真復(fù)雜控制方案,串級(jí)控制

22、 串級(jí)控制是在簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在結(jié)構(gòu)上，串級(jí)回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路。主、副調(diào)節(jié)器串聯(lián)，主調(diào)節(jié)器的輸出為副調(diào)節(jié)器的給定值，系統(tǒng)通過(guò)副調(diào)節(jié)器的輸出操縱調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)主參數(shù)的定值調(diào)節(jié)。所以在串級(jí)回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主回路是定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，副回路是隨動(dòng)系統(tǒng)。 DA405的塔釜液位控制LC101和和塔釜出料FC102構(gòu)成一串級(jí)回路。 FC102.SP隨LC101.OP的改變而變化。,4.4 精餾仿真復(fù)

23、雜控制方案,分程控制 分程控制就是由一只調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制兩只或更多的調(diào)節(jié)閥，每只調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的某段范圍中工作。 PIC101為一分程控制器，分別控制PV101A和PV101B，當(dāng)PC102.OP逐漸開(kāi)大時(shí)，PV102A從0逐漸開(kāi)大到100；而PV102B從100逐漸關(guān)小至0。,4.5 精餾單元操作規(guī)程,冷態(tài)開(kāi)車操作規(guī)程1、 進(jìn)料過(guò)程2 、 啟動(dòng)再沸器3 、 建立回流

24、4 、 調(diào)整至正常,停車操作規(guī)程1、降負(fù)荷2、停進(jìn)料和再沸器3、停回流4 降壓、降溫,4.6 主要工藝生產(chǎn)指標(biāo)的調(diào)整方法,(1)質(zhì)量調(diào)節(jié)：本系統(tǒng)的質(zhì)量調(diào)節(jié)采用以提餾段靈敏板溫度作為主參數(shù)，以再沸器和加熱蒸汽流量的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)塔的分離質(zhì)量控制。(2)壓力控制：在正常的壓力情況下，由塔頂冷凝器的冷卻水量來(lái)調(diào)節(jié)壓力，當(dāng)壓力高于操作壓力4.25atm(表壓）時(shí)，壓力報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)調(diào)節(jié)器PC101將調(diào)節(jié)回流罐的氣相出料