Введение
Глава 1. Проблемы и перспективы математического моделирования и управления химико-технологическими системами (ХТС) 15
1.1. Состав ХТС 15
1.1.1. Существующие подходы к математическому моделированию ХТС16
1.2. Моделирование систем управления 18
1.3. Математическое моделирование функциональных блоков ХТС 21
1.3.1. Экспериментально-статистические методы моделирования ХТС 21
1.3.2. Регрессионный и корреляционный анализ уравнений 24
1.3.3. Общий вид уравнений материально-тепловых балансов ХТС 26
1.4. Особенности управления технологическими установками разделения углеводородов 29
1.4.1. Управление процессом пуска и останова в ручном режиме. Достоинства и недостатки 32
1.4.2. Технологический регламент установки дебутанизации углеводородов 34
1.4.3. Основные этапы пуска установки дебутанизации углеводородов 37
1.4.4. Экспериментальное исследование процесса пуска установки дебутанизации углеводородов 38
1.5. Моделирование системы программного управления в АСУТП и тренажерных комплексах 44
1.5.1. Текущее состояние отрасли тренажеростроения и существующие подходы к разработке тренажерных комплексов 44
1.5.2. Построение компьютерных тренажеров по обучению промышленного персонала работе в системах управления 50
Глава 2. Моделирование технологической установки разделения углеводородов на языке непрерывных функциональных схем 52
2.1. Моделирование установки на языке НФС 52
2.1.1. Условные обозначения параметров функциональных блоков 54
2.1.2. Условные обозначения параметров функциональных блоков в программном коде 59
2.1.3. Алгоритмы сопряжения функциональных блоков 60
2.2. Конфигурирование типовых ХТС 62
2.2.1. Конфигурирование контура регулирования расхода 62
2.2.2. Конфигурирование ХТС, состоящей из емкости, контуров регулирования уровня и расхода продукта 64
2.2.3. Конфигурирование ХТС теплообмена с контуром каскадного регулирования 67
2.3. Конфигурирование ХТС дебутанизации углеводородов 70
2.4. Математические модели функциональных блоков НФС дебутанизации углеводородов 80
Глава 3. Разработка компьютерных тренажеров на основе модели автоматизированного управления 101
3.1. Метод разработки компьютерных тренажеров для обучения персонала. Этапы разработки 101
3.1.1. Уровень визуализации технологических схем 102
3.1.2. Уровень математических моделей 103
3.1.3. Уровень разработки сценариев 106
3.1.4. Модуль обработки сценариев 110
3.2. Разработка интерактивного пользовательского интерфейса тренажера111
3.2.1. Описание интерфейса оператора 111
3.2.2. Описание интерфейса администратора 119
3.3. Сценарий пуска узла дебутанизации углеводородов в компьютерном тренажере 120
3.4. Разработка и внедрение компьютерных тренажеров для обучения промышленного персонала нефтехимических производств ПАО «Нижнекамскнефтехим» 134
Глава 4. Моделирование и управление процессом дебутанизации углеводородов в производстве этилена 139
4.1. Распределенная система программного управления 139
4.1.1. Построение программы управления процессом пуска установки дебутанизации углеводородов 141
4.1.2. Программа управления расходом питания в колонну от времени пуска 142
4.1.3. Программа управления расходом пара в кипятильник колонны от времени пуска 145
4.1.4. Программа управления расходом фракции С3-С4 на печи пиролиза от времени пуска 148
4.1.5. Программа управления температурой питания колонны от времени пуска 152
4.1.6. Программа управления уровнем жидкости в флегмовой емкости от времени пуска 154
4.1.7. Программа управления давлением в колонне от времени и параметров пуска 156
4.1.8. Программа управления уровнем в кубе колонны от времени и параметров пуска 161
4.2. Алгоритмы программного управления установкой разделения углеводородов 165
4.2.1. Программное управление расходом питания в колонну 165
4.2.3. Программное управление расходом флегмы 169
4.2.4. Программное управление расходом фракции С3-С4 171
4.2.5. Программное управление давлением в колонне 172
4.2.6. Программное управление уровнем жидкости в флегмовой емкости174
4.2.7. Программное управление уровнем жидкости в кубе колонны 178
4.3. Алгоритм программного управления пуском установки дебутанизации углеводородов 181
Заключение 187
Список литературы 189
Приложение 1 210
Приложение 2 213
Приложение 3 221
