液化天然气仿真培训系统中仿真子系统的设计与实现

【摘要】：中国国内近年对液化天然气(Liquid Natural Gas, LNG)的需求越来越大,大量天然气液化相关的装置设施投入运营,针对液化天然气的生产培训得到越来越多的重视。然而,LNG的老式硬件文档的生产培训方式已不足以满足培训需求。同时,出于安全生产的需要,现场培训也不够深入。因此,基于计算机仿真技术的LNG仿真培训系统有机整合计算机技术和化工流程,实现企业、学校培训信息化成为必由之路。化工仿真培训系统的核心是化工流程模拟模型以及模型数据的传输。液化天然气仿真子系统作为实现工艺模型和数据交互的子系统,将提供有效的数据支持。本文主要内容包括：(1)对仿真系统尤其是化工仿真系统在国内外的应用及研究现状进行了分析；对化工流程模拟技术的发展情况进行了介绍；对化工仿真建模方法、过程稳态模拟和动态模拟技术进行了论述；对LNG生产工艺及机理进行了说明；(2)对仿真子系统进行了需求分析,论述了系统的设计目标、设计原则、功能需求和性能需求；介绍了仿真子系统所属仿真培训系统的总体框架,在此基础上设计了仿真子系统的总体架构和基本系统功能模块；(3)详细设计并实现了仿真子系统算法系统的数据结构模块和算法代码模块；详细设计并实现了仿真子系统模型管理系统的工艺模块搭接和模型数据交互模块；完成了仿真子系统流程模拟模型；(4)对系统部署环境进行了描述；测试了仿真子系统的运行、数据、算法等多项功能；测试了仿真子系统的运转时间、算法支持数量等多项性能；对部分效果进行了展示。本论文设计并实现了“液化天然气仿真培训系统仿真子系统”,该系统实现了工人培训、考核、评价的信息化,有助于锻炼和提高工人应急事故处理能力,协助管理人员实现安全生产,使LNG企业的人力资源工作数字化。 【关键词】：仿真培训系统 液化天然气 流程模拟 建模 事故处理
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE646;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究背景与意义10
• 1.2 化工仿真系统的研究进展10-15
• 1.2.1 仿真技术发展10-12
• 1.2.2 化工仿真系统进展12-14
• 1.2.3 国内化工仿真近30年主要发展成就14-15
• 1.3 化工流程模拟概述15-20
• 1.3.1 化工流程模拟发展情况15-17
• 1.3.2 通用化工流程模拟系统17-19
• 1.3.3 专用化工流程模拟系统19-20
• 1.4 本文主要研究内容与结构安排20-22
• 第二章 液化天然气仿真子系统相关技术22-32
• 2.1 化工仿真建模方法22-25
• 2.2 过程稳态模拟和动态模拟25-27
• 2.3 LNG生产工艺及机理27-31
• 2.3.1 LNG生产工艺简介27-30
• 2.3.2 LNG生产重要机理30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 液化天然气仿真子系统需求分析与整体设计32-44
• 3.1 仿真子系统需求分析32-34
• 3.1.1 系统设计目标与原则32-33
• 3.1.2 系统功能与性能需求33-34
• 3.2 仿真培训系统总体框架34-39
• 3.2.1 仿真培训系统总体结构概述34-36
• 3.2.2 仿真子系统36-37
• 3.2.3 仿DCS子系统37-38
• 3.2.4 评价子系统38-39
• 3.3 仿真子系统整体设计39-43
• 3.3.1 仿真子系统整体结构39-40
• 3.3.2 算法系统设计40
• 3.3.3 模型管理系统设计40-41
• 3.3.4 工艺模型系统设计41-42
• 3.3.5 模型数据文件系统设计42-43
• 3.3.6 模型运行数据管理系统设计43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 液化天然气仿真子系统详细设计与实现44-64
• 4.1 算法系统的详细设计与实现44-52
• 4.1.1 数据结构模块44-49
• 4.1.2 算法代码模块49-52
• 4.2 模型管理系统的详细设计与实现52-62
• 4.2.1 工艺模块搭接52-62
• 4.2.2 模型数据交互模块62
• 4.3 本章小结62-64
• 第五章 液化天然气仿真子系统实际应用测试与效果展示64-74
• 5.1 仿真子系统部署环境64-65
• 5.2 仿真子系统实际应用测试与效果展示65-73
• 5.2.1 仿真子系统功能测试65-71
• 5.2.2 仿真子系统性能测试71
• 5.2.3 仿真子系统部分效果展示71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 论文工作总结74
• 6.2 论文工作展望74-76
• 参考文献76-78
• 致谢78-80
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果80

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