第一部分 化工仿真實訓基礎知識

一、化工仿真及其作用

仿真是對代替真實物體或系統的模型進行實驗和研究的一門應用技術科學，按所用模型分為物理仿真和數字仿真兩類。物理仿真是以真實物體或系統，按一定比例或規律進行微縮或放大后的物理模型為實驗對象，如飛機研制過程中的風洞實驗。數字仿真是以真實物體或系統規律為依據，建立數學模型后，在仿真機上進行的研究。與物理仿真相比，數字仿真具有更大的靈活性，能對截然不同的動態特性模型做實驗研究，為真實物體或系統的分析和設計提供了十分有效而且經濟的手段。

過程仿真是指過程系統的數字仿真，它要求描述過程系統動態特性的數學模型，能在仿真機上再實現該過程系統的實時特性，以達到在該仿真系統上進行實驗研究的目的。過程系統仿真由三個主要部分組成，即過程系統、數學模型和仿真機。這三部分由建模和仿真兩個關系聯系在一起，如圖1-1所示。

圖1-1過程系統仿真的三個組成部分和兩個關系

過程系統仿真技術的工業應用大約始于20世紀60年代，并于80年代中期隨著計算機技術的快速發展和廣泛普及取得很大進展。過程系統仿真技術在工業領域中的應用已涉及輔助培訓與教育、輔助設計、輔助生產和輔助研究等方面，其社會經濟效益日趨顯著。

采用過程系統仿真技術輔助培訓，就是人用仿真機運行數學模型建造的一個與真實系統相似的操作控制系統（如模擬儀表盤、仿DCS操作站等），模擬真實的生產裝置，再現真實生產過程（或裝置）的實時動態特性，使學員可以得到非常逼真的操作環境，進而取得非常好的操作技能訓練效果。

近年來，過程系統仿真技術在操作技能培訓方面的應用在世界許多國家得到普及。大量統計結果表明，這種仿真培訓系統能逼真地模擬工廠開車、停車、正常運行和各種事故狀態的現象。它沒有危險性且節省培訓費用，可以使學員在數周內取得現場2~5年的經驗，大大縮短了培訓時間。

化工仿真培訓系統是過程系統仿真應用的一個重要分支，主要用于化工生產裝置操作人員的操作方法和操作技能培訓，是一種為絕大多數化工企業和職教部門認同的、先進的、高效的現代化培訓手段。

通過仿真實訓可以使學員了解基本單元操作方法，增強對工藝過程的了解，熟悉計算機控制系統及其操作，訓練“數值化”反應及理解能力，訓練對“動態過程”的反應及理解能力，學習安全、規范化操作和復雜控制系統的投運，訓練對事故的響應、分析以及排除故障的能力等。