D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.04.021 第23卷第4期 北京科技大学学报 VoL23 No.4 2001年8月 Journal of Univeraity of Scleace and Technology Beijing Ag2001 空分装置操作仿真系统的研究与开发 童莉葛”高远)王立)张延平》李化治) 1)北京科技大学机城工程学院，北京1000832)上海宝钢集团公司，上海201900 摘要从操作和控制两方面确保空分设备运行的安全性和稳定性出发，开发了宝钢空分 操作仿真系统，实现了空分操作的计算机仿真.该系统包括空分正常运行状态和空分启动过程 的操作仿真，可以实现与现场相同的操作过程，并配合有完整的空分的计算机操作画面.系 统采用模块化的设计思路，核心计算程序与界面控制程序完全分离，通过边界模块进行通讯， 缩短了系统的开发周期，降低了调试的难度、 关藏调空气分离：操作；仿真；精馏 分类号TB6257.7;1P391.9 空分操作仿真系统是集物性模型建立、空 程序两部分，其中核心计算程序主要完成空分 分流程计算、工艺操作组织、计算机编程技术和 流程的组织，它主要由模型构造软件依照空分 软件集成技术为一体的高技术含量的开发项 的流程特点组织各组成模块，并完成流程的计 目.它不仅可以模拟空分装置正常运行的各种 算仿真工作.界面程序主要完成界面的显示与 操作（包括阀门的操作和机器的开停操作），而 切换、用户的控制操作、报警、核心计算结果的 且还可以模拟空分装置的启动操作过程，能实 动态反映、趋势曲线显示、文件管理等功能. 现较完整的仿真操作训练过程 通过这两部分程序的合理组合与功能分 配，就可以完成特定流程的组织、操作与控制过 1系统开发方案 程的仿真. 低温法空气分离装置是把空气液化，并通 13数据驱动 过精馏过程分离成氧气、氨气、液氧、液氨、液氩 核心程序与界面程序依照约定协议进行数 和氨、氛、氪等稀有气体的装置，它的工作温度 据传递.不同功能的模块通过一个管理软件和 是100-77K鉴于空分流程的复杂性以及涉及 文件管理器利用数据转换接口实现一体化. 部件的多样性，本文采取了有独具特点的开发 这种开发方法能够最大限度地发挥各开发 方法、 软件的优点和开发人员的优势，缩短了开发周 11意模过程中采用模块化的开发方法 期，简化了调试过程，并为程序的修改和日后的 在模块化建模过程中，以空分的物理结构 升级提供了方便.系统的数据传递是比较复杂 为基础，实现的功能特性为参照，每个模块既有 的，这主要取决于空分流程及其控制的复杂性. 清晰的物理边界和明确的物理意义，又具有功 能特性上的数学独立性；各模块之间相对独立， 用户操作 控制程序 事件触发 计算程序 通过模块构造模块完成流程组织和通讯的任 务.采用这种分解方法便于由控制系统原理图 界面显示… 生成仿真模型.以物理结构为基础划分的模块 包括：精馏塔模块、换热设备模块、液化设备模 图1数据流路图 Fig.I Digram of data fowing structure 块、压缩设备模块、膨胀设备模块等. 12核心计算程序与界面程序的完全剥离 宝钢5#空分是宝钢（集团）公司从美国APCI 该系统大致可划分为核心计算程序和界面 公司引进的大型空分设备.该装置采用了先进 的工艺流程，计算机全自动控制，具有7种工况 收稿日期2000-11-28童莉葛女，28岁，讲师 的设计变工况调节摘 卷 第 期 创月 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 创扮 衍 目 留卜 。 俩盯 加 人 肠 如 脚 空分装置操作仿真系统的研究与开发 童莉葛 ” 高 远 刀 王 立 ” 张延平 ” 李化治 ” 北京科技大学机械工程学院 ， 北京 以】 上海宝钢集团公司 ， 上海 摘 共 从操作和控制两方面确保空分设备运行的安全性和稳定性出发 ， 开发 了宝钢 ’ 空分 操作仿真系统 ， 实现了空分操作的计算机仿真 该系统包括空分正常运行状态和空分启动过程 的操作仿真 ， 可以实现与现场相同的操作过程 ， 并配合有完整 的 ’ 空分的计算机操作画面 系 统采用模块化的设计思路 ， 核心计算程序与界面控制程序完全分离 ， 通过边界模块进行通讯 ， 缩短 了系统的开发周期 ， 降低了调试的难度 关扭询 空气分离 操作 仿真 精馏 分类号 拍 冲 空分操作仿真系统是集物性模型建立 、 空 分流程计算 、 工艺操作组织 、 计算机编程技术和 软件集成技术 为一体 的高技术含量 的开 发项 目 它不仅可 以模拟空分装置正常运行的各种 操作 包括阀门的操作和机器的开停操作 ， 而 且还可 以模拟空分装里的启动操作过程 ， 能实 现较完整 的仿真操作训练过程 系统开发方案 低温法空气分离装置是把空气液化 ， 并通 过精馏过程分离成氧气 、 氮气 、 液氧 、 液氮 、 液笼 和氮 、 氖 、 氛等稀有气体的装置 ， 它 的工作温度 是 卜， 鉴于空 分流程 的复杂性 以及涉及 部件的多样性 ， 本文采取了有独具特点的开发 方法 建模过程中采用模块化的开发方法 在模块化建模过程 中 ， 以空分的物理结构 为基础 ， 实现的功能特性为参照 ， 每个模块既有 清晰的物理边界和 明确的物理意义 ， 又具有功 能特性上 的数学独立性 各模块之间相对独立 ， 通 过模块构造模块完成流程组 织 和 通讯 的任 务 采用这种分解方法便于 由控制系统原理 图 生成仿真模型 以物理结构为基础划分的模块 包括 精馏塔模块 、 换热设备模块 、 液化设备模 块 、 压缩设备模块 、 膨胀设备模块等 核心计算程序与界面程序的完全刹离 该系统大致可划分为核心计算准序和界面 程序两部分 其 中核心计算程序主要完成空分 流程 的组织 ， 它主要 由模型构造软件依照空分 的流程特点组织各组成模块 ， 并完成流程的计 算仿真工作 界面程序主要完成界面的显示与 切换 、 用户 的控制操作 、 报警 、 核心计算结果的 动态反映 、 趋势曲线显示 、 文件管理等功能 通 过这两 部分程 序的合理组 合 与功能分 配 ， 就可 以完成特定流程的组织 、 操作与控制过 程的仿真 数据驭动 核心程序与界面程序依照约定协议进行数 据传递 不 同功能的模块通过一个管理软件和 文件管理器利用数据转换接 口 实现一体化 这种开发方法能够最大限度地发挥各开发 软件的优点和开发人员 的优势 ， 缩短 了开发周 期 ， 简化 了调试过程 ， 并为程序的修改和 日后的 升级提供 了方便 系统的数据传递是 比较复杂 的 ， 这主要取决于空分流程及其控制的复杂性 数 日事件触发 据 接 · 口 界面显示 收稿 日期 沁 ， 】 宜莉葛 女 ， 岁 ， 讲师 圈 橄据流路圈 嗯 馆 加 加皿由， 加花 宝钢 空分是宝钢 集团 公司从美国八卫 公司引进 的大型 空 分设备 该装置采用 了先进 的工艺流程 ， 计算机全 自动控制 ， 具有 种工况 的设计变工况调节 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．04．021