反应釜仿真培训考核系统研发
连续搅拌反应釜系统的设计与仿真
由于化学反应类型不同，物料的相态不同，反应条件差别很大，按照反应器的进出物料的状况，可将反应器分为间歇式、半间歇式、和连续式,连续反应器是工业生产过程中最常用、最普遍采用的以上方式，连续反应器为了保证反应的正常进行，需要对反应器中的某些关键工艺参加如温度、压力、浓度灯进行控制使系统稳定，通常的控制使采用定值控制，从反应器的传热来分,又可分为绝热式和非绝热式反应器，按操作方式分，又可分为连续操作，间歇操作和半间歇操作。从结构上分有釜式、管式、固定床和流化床等；釜式反应器又是工业上广泛采用的一种形式，可采用进行匀相反应,也可进行多相反应，如液固、气液、液液及气固液灯反应，釜式反应器内部有搅拌装置，可以使反应器中反应区的反应物料的浓度均一。
反应釜系统，杨爱新对该对象进行动态机理建模，建立的模型符合现场实际的情况，同时利用该模型来研究当操作条件改变时，聚合物体积浓度百分比、反应物浓度、反应速率、冷却水出口温度以及反应体系温度的变化。
2．连续搅拌反应釜系统的控制方面
雷佳等充分利用遗传算法的寻优特性，提出了一种与PID控制相结合的遗传寻优算法，明显地提高了控制效果；以工业现场实际情况为背景，通过改进跟踪微分器，设计了一种二阶白抗扰控制方法，明显提高了工业现场连续搅拌反应釜的控制效果；朱学峰根据连续搅拌反应釜系统的非线性特性,提出了基于混合模型的非线性预测控制策略，此混合模型由非线性和线性两个部分组成，通过其仿真也可看出实际输出与模型输出误差较小；吴伟林提出了一种基于神经元网络的自适应控制方法,该方法有效改善了反应釜温度的大时滞问题，能够对反应釜温度进行有效地控制；刘士荣应用了一种模糊逆模一PID与神经网络相结合的复合控制策略,对反应釜温度控制获得了良好的控制效果；韩光信等提出了应用于连续搅拌反应釜的非线性鲁棒控制,对开车过程进行了优化；针对连续搅拌反应釜系统，贾爱民提出了一种鲁棒控制算法,该算法具有较强的适应性能和较强的抗干扰能力，能够满足实时控制的要求。
反应釜研究综述
反应釜研究综述摘要：随着科技和经济的发展，高分子聚合物在各个领域得到了十分广泛的应用，同时也对聚合物的产品质量和生产过程自动化提出了更高的要求。
目前聚合物生产中的聚合反应主要是在间歇式反应釜中进行，约占总聚合装置的90。
在生产中影响聚合反应的参数(如温度、压力、流量、速度等)，最重要的是反应器的温度控制，其控制品质直接影响产品质量和产量。
关键词：反应釜高分子聚合物温度AbstractWith the development of science and technology and economics, the molecular polymer is of great use for every field. At the same time, high need for to fulfil higher production quality requirements and automatization of polymerization process. At present, the polymerization of polymer is largely by batch chemical reactor, account for 90%.Of all the parameters(such as temperature, pressure, flux, speed) of to have influence on the polymerization in production run, temperature is the most important parameter, deciding on the quality and output rate.Key wards： dissertation the molecular polymer temperature引言反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。
生产仿真培训系统方案
仿真培训系统建设方案目录1.仿真®平台 (3)1.1平台概述 (3)1.2平台优势 (4)1.3仿真®系统 (4)1.3.1仿真模型设计器 (5)1.3.2场景创建模块 (12)1.3.3故障创建模块 (13)1.3.4教师站模块 (14)1.3.5操作员站模块 (15)1.3.6练习与考评模块 (18)1.3.7现场操作站 (18)1.3.8仿真DCS软件 (19)1.4仿真系统的主要功能 (21)2云仿真平台 (24)2.1系统设计方案 (24)2.1.1综述 (24)2.1.2系统目标 (25)2.1.3系统体系架构 (25)2.1.4系统部署方式 (26)➢ 概述 (26)➢ 网络部署方式 (27)➢ 网络部署优势 (28)➢ 硬件配置参考 (28)2.1.5软件授权 (30)2.2云仿真平台功能说明 (30)3沉浸式3D仿真培训系统（ITS） (36)3.1功能概述 (36)3.2 3D系统优势 (37)3.3 3D系统功能 (38)3.4沉浸式3D仿真虚拟场景运行平台 (39)4项目管理与实施 (52)4.1项目管理 (52)4.2工程实施 (52)5项目培训 (54)5.1技术培训 (54)5.2系统操作培训 (55)5.3系统维护培训 (55)1.仿真®平台1.1平台概述仿真®软件用于动态模拟工艺装置特性。
系统框架主要包括：仿真模型设计器（搭建工序参数控制模型）、场景创建模块、工程师站模块、操作员站模块、仿真DCS系统（搭建工序逻辑控制模型）。
仿真®软件核心是基于B/S架构的EzSim模拟架构和全流程建模仿真平台软件。
提供直观、友好且功能强大的图形用户界面，它以开放的模型数据作为主要理念，提供灵活、稳定、开放和可升级的结构。
强大的组份数据库、热力学模块、设备模型库，为操作员培训系统提供精确而可靠的动态模拟。
模拟器是基于严格机理的组件模型，并对其动态精度进行了实时优化。
(完整版)化工仿真实训
分类
按输送流体性质：气体输送机械 液体输送机械（泵）
按作用原理：离心式 容积式 流体作用式
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第二节 离心泵仿真
二、离心泵的结构与工作原理
结构
电机：动力部分 泵轴：叶轮紧固于泵轴上 叶轮：将电机的机械能传给液体
泵壳(蜗壳)：作用是汇集内叶轮抛出的液体， 同时将高速液体的部分动能转化为静压能
化工仿真软件
目录
• 第一节 概述 • 第二节 离心泵仿真 • 第三节 换热器仿真 • 第四节 间歇反应釜仿真 • 第五节 固定床反应器仿真 • 第六节 管式加热炉仿真 • 第七节 吸收-解吸仿真 • 第八节 液位控制系统 • 第九节 精馏塔工艺仿真 • 第十节 在线仿真系统的安装与使用
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第一节 概述
轴封装置：泵轴与泵壳之间的密封称为轴
封。
作用是防止高压液体从泵壳内沿轴的四周
漏出，或者外界空气以相反方向漏入泵壳
内。
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第二节 离心泵仿真
二、离心泵的结构与工作原理
工作原理
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第二节 离心泵仿真
二、离心泵的结构与工作原理
工作原理
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第二节 离心泵仿真
二、离心泵的结构与工作原理
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第二节 离心泵仿真
三、离心泵的操作（软件仿真）
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第二节 离心泵仿真
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第二节 离心泵仿真
V101的压力由调节器PIC101分程控制，调节阀PV101的分程动作示意 图如图所示。
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第三节 换热器仿真
套管换热器
蛇管换热器
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第三节 换热器仿真
板式换热器
套管换热器
仪表功能
蒸汽加热反应釜控制系统的设计
蒸汽加热反应釜控制系统的设计蒸汽加热反应釜是一种常用于工业生产中的反应器，其特点是能够通过蒸汽加热的方式，使反应釜中的物质得到加热，从而实现反应的进行。
为了保证反应釜的稳定运行，需要设计一个可靠的控制系统，下面具体介绍蒸汽加热反应釜控制系统的设计。
一、系统功能需求蒸汽加热反应釜的控制系统需要实现以下功能：1.测量和控制反应釜内的温度，保证反应釜内的物质能够达到设定温度。
2.根据反应釜所需温度和反应速率等参数，自动调节蒸汽阀门的开启程度。
3.根据反应釜内的压力变化，自动控制蒸汽阀门的开启程度，保证反应釜内的压力在安全范围内。
4.提供手动操作模式，方便维护和检修反应釜。
二、系统硬件设计1.硬件组成蒸汽加热反应釜的控制系统由下列硬件组成：①温度传感器：用于探测反应釜内的温度变化。
②控制器：接收温度传感器的信号，计算蒸汽阀门的开度，并控制蒸汽阀门的开合。
③蒸汽阀门：控制蒸汽的流量，实现加热反应釜内的物质。
④压力传感器：用于探测反应釜内的压力变化。
2.控制器选型选择适合的控制器对于系统的稳定性和可靠性至关重要。
蒸汽加热反应釜控制系统可以采用PID控制器或者高级控制器。
PID控制器是较为经济实用的控制器，适用于工业控制领域的大多数应用场合。
高级控制器性能更加强大，能够调整更多的工艺参数，但是价格较高。
三、系统软件设计蒸汽加热反应釜的控制系统需要一个可靠的软件来实现温度和压力的监控和调节。
1.温度检测和控制温度传感器将反应釜内的温度变化转换为电信号，并经过处理后传给控制器。
控制器计算出蒸汽阀门的开度，并将蒸汽信号发送给蒸汽阀门，实现对反应釜内温度的控制。
在软件设计中，可以通过调节PID参数来实现温度控制。
需要注意的是，这些参数需要根据具体工艺来进行调整，以实现最佳的温度控制效果。
2.压力检测和控制压力传感器将反应釜内的压力变化转换为电信号，并经过处理后传给控制器。
控制器通过比较实际压力和预设压力的大小，调节蒸汽阀门的开合程度，以保证反应釜内的压力变化在安全范围内。
反应釜课程设计说明书
反应釜课程设计说明书一、教学目标本课程旨在让学生掌握反应釜的基本原理、结构和应用；培养学生对反应釜的操作技能和安全意识；使学生能够运用反应釜知识解决实际工程问题。
1.掌握反应釜的定义、分类和基本结构。
2.理解反应釜的工作原理和操作流程。
3.熟悉反应釜在化工、制药等领域的应用。
4.了解反应釜的安全技术和故障处理方法。
5.能够正确操作反应釜，进行化工实验和生产。
6.能够对反应釜进行维护和故障排除。
7.能够运用反应釜知识进行工艺优化和工程设计。
情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识和责任感。
2.增强学生对化工行业的兴趣和认同感。
3.培养学生对安全生产的重视和遵守规范的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括反应釜的基本原理、结构和应用；反应釜的操作技能和安全知识。
1.反应釜的定义、分类和基本结构。
2.反应釜的工作原理和操作流程。
3.反应釜在化工、制药等领域的应用。
4.反应釜的安全技术和故障处理方法。
5.反应釜的操作技能培训和实操练习。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解反应釜的基本原理、结构和应用，使学生掌握反应釜的基础知识。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解反应釜在工程中的应用和解决实际问题的能力。
3.实验法：通过实操练习，培养学生对反应釜的操作技能和安全意识。
四、教学资源1.教材：选用权威、实用的反应釜教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备：提供反应釜实验设备，进行实操练习，提高学生的操作技能。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置反应釜相关作业，评估学生的理论知识掌握和应用能力。
连续反应釜温度控制系统的设计与仿真
１
模块 名称
电源（ＳＯ ） Ｐ４Ｔ
订货 号
４７ －Ａ ０ ０ ｌ砷０ Ａ ０
以这里采用“ 反馈 ＋前馈” 的控制 方式 ， 它将温度变 化 的速度加到 ＰＤ的输 出上 ， Ｉ 如果 在实验 中较准确
Ｃ Ｕ Ｃ Ｕ １－ ） Ｐ （ Ｐ ４７ Ｈ ４
４７ Ｉ ４ Ａ Ｏ １－ Ⅱｏ Ｂ ４
热水 阀开关 Ｓ ６
动化系统使用 ￥ － ０的组件 ，７４０控制 器采用模 ７４ ０ ￥－ ０
收稿 日期 ：００ —８ 修改稿） ２ １ ￣８１ （
・
２ Ｏ・
化 工
自 动 化 及 仪 表
第３ ７卷
根据所确定的输入输 出点数 以及控制功 能的实 现要求 ， 结合所设计 的 Ｐ Ｓ Ｃ ７网络结构 ，７４ ０硬件 ￥－ ０
Ａ ０
６
蛇管 冷却水 进量 控制 阀 ｗ ， 夹套 冷却水 进量控 制 阀 Ｖ ， ８ Ｄ物料 出料 量控制 阀 Ｖ ９
Ｄ Ｏ ２ 反应器 搅拌 电机开 关 Ｓ ， ８
了很大范 围 的硬件 、 软件 、 态、 置和 诊 断工具 。 组 配
其过程控制系统是一个全集成 的、 结构完整 、 功能完 善、 面向整个生产过程 的过程控 制系统。Ｐ Ｓ Ｃ ７的 自
过 程 控 制
化 动 及 表 ２０３ １ ： — 工自 化 仪 ，０ ，７ １ １ ２ １ （ ）９ ２
Ｃｏ ｔ ｌａ ｄ Ｉ ｓ ｕ ｎｓ ｉ ｈ ｍｉ ａ ｎ ｕ ｔ ｎｒ ｎ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｎ Ｃ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｓｒ ｏ ｒ ｙ
连 续 反 应 釜 温 度 控 制 系统 的设 计 与 仿 真
块化设 计 ， 无风扇 、 鲁棒性高 ， 可高度扩展 。根据 并 本次设计控制系统所给条件及工艺特性 、 控制要求 ，
《2024年化工反应釜温度控制系统的研究与设计》范文
《化工反应釜温度控制系统的研究与设计》篇一一、引言在化工生产过程中，反应釜是关键的设备之一，而其温度控制系统的设计与实施则是确保生产过程顺利进行和产品质量的重要保障。
本文旨在研究并设计一套高效、稳定的化工反应釜温度控制系统，以提高生产效率和产品质量。
二、研究背景与意义随着化工行业的快速发展，对反应釜温度控制系统的要求也越来越高。
传统的温度控制系统往往存在响应速度慢、控制精度低等问题，导致生产效率低下和产品质量不稳定。
因此，研究并设计一套先进的化工反应釜温度控制系统，对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
三、系统设计1. 系统架构设计本系统采用分布式控制系统架构，主要由上位机监控系统和下位机控制系统组成。
上位机监控系统负责实时监测反应釜的温度、压力等参数，并通过人机界面展示给操作人员。
下位机控制系统则负责根据上位机的指令，控制加热、冷却等执行机构，以实现对反应釜温度的精确控制。
2. 温度传感器与执行机构选择温度传感器选用高精度的热电偶或热电阻传感器，具有响应速度快、精度高等特点。
执行机构包括加热器和冷却器，选用具有快速响应、稳定可靠的设备，以确保温度控制的准确性和稳定性。
3. 控制策略设计本系统采用模糊PID控制算法，结合专家系统，实现对反应釜温度的精确控制。
模糊PID控制算法能够根据实际温度与设定温度的偏差，自动调整PID参数，提高系统的响应速度和稳定性。
专家系统则根据历史数据和工艺要求，为控制策略提供参考依据。
四、系统实现1. 硬件实现硬件部分主要包括上位机监控系统和下位机控制系统。
上位机监控系统采用工业控制计算机或PLC（可编程逻辑控制器），具有强大的数据处理能力和友好的人机界面。
下位机控制系统则采用PLC或DCS（分布式控制系统）实现，具有高可靠性和稳定性。
2. 软件实现软件部分主要包括上位机监控软件和下位机控制软件。
上位机监控软件采用组态软件或自主开发的监控软件，具有实时数据采集、处理、存储和展示等功能。
间歇反应釜仿真实习报告
间歇反应釜仿真实习报告一、实习背景随着我国化工产业的快速发展，间歇反应釜在化工生产中的应用越来越广泛。
间歇反应釜是一种常见的化工反应设备，主要用于进行各种化学反应，如合成、聚合、转化等。
为了提高化工生产的安全性和效率，减少事故发生，有必要对间歇反应釜的操作人员进行严格的培训。
此次实习，我有幸参加了间歇反应釜仿真培训，通过模拟实际生产过程中的各种工况，提高了我的操作技能和安全意识。
二、实习内容1. 熟悉间歇反应釜的工艺流程在仿真培训中，我首先了解了间歇反应釜的工艺流程，包括原料的准备、加料、加热、反应、冷却、卸料等环节。
通过对工艺流程的学习，我掌握了间歇反应釜各部分的作用及操作方法，加深了对间歇反应釜的了解。
2. 学习间歇反应釜的操作方法在仿真培训过程中，我学习了间歇反应釜的操作方法，包括启动、停止、调节温度、压力、液位等参数。
通过实际操作，我掌握了间歇反应釜的操作技巧，提高了操作熟练度。
3. 学习间歇反应釜的事故处理方法在实际生产过程中，间歇反应釜可能会出现各种事故，如超压、超温、泄漏等。
在仿真培训中，我学习了间歇反应釜的各种事故处理方法，掌握了事故发生的原因和预防措施，提高了应对突发事故的能力。
4. 分析间歇反应釜的运行数据通过对间歇反应釜的运行数据进行实时分析，可以了解设备的运行状态，预防事故的发生。
在仿真培训中，我学习了如何分析间歇反应釜的运行数据，如温度、压力、液位等参数，提高了我的数据分析能力。
三、实习收获通过参加间歇反应釜仿真培训，我收获颇丰。
首先，我熟悉了间歇反应釜的工艺流程和操作方法，为实际工作中的操作奠定了基础。
其次，我学会了间歇反应釜的事故处理方法，提高了应对突发事故的能力。
最后，我掌握了分析间歇反应釜运行数据的方法，为设备运行管理提供了有力支持。
四、实习总结此次间歇反应釜仿真培训，使我受益匪浅。
我深刻认识到，熟练掌握间歇反应釜的操作方法和事故处理技巧是保证生产安全、提高生产效率的关键。
小型反应釜控制系统的仿真设计
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要反应釜是一种常用的化学反应容器，其内部反应机理较为复杂。
研究通过控制其过程参数而控制化学反应过程，以提高产品的收率和质量的方法，对化工生产和生物制药等工业很有实用价值。
本文全面的分析了反应釜温度变化的特点以及控制难点，在对反应釜夹套加热系统的传热原理系统分析的基础上，根据热量平衡原理和反应釜的热量传递关系，采用机理建模和阶跃响应曲线方法建立了釜内温度的数学模型，并利用实验数据和理论分析验证了模型的有效性。
关键词：反应釜；串级控制；MATLAB仿真；温度控制-I-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractThe reaction kettle is a kind of common chemical reaction containers, its internal reaction mechanism is more complicated. Research through the control of its process parameters and the control of chemical reaction process, to improve the yield and quality products with the method of chemical production and biological pharmaceutical industry, etc have practical value.This paper analyzed the characteristics of the reaction kettle temperature change and control the difficulty, in the reaction kettle clip set of heating system of the heat transfer theory system on the basis of analysis, according to the quantity of heat balance principle and the reaction kettle of heat transfer of the relationship, using mechanism modeling and step response curve method to establish the mathematical model of temperature in the kettle, and the utilization of the data and the theoretical analysis verify the effectiveness of the model.Keywords:the reaction kettle；cascade control；MATLAB；the temperature control-II-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题的目的与意义 (1)第2章控制方案的确定 (3)2.1反应釜的结构及工作原理 (3)2.2反应釜釜底温度特点分析 (4)2.3反应釜控制系统设计指标的确定 (5)2.4方案比较 (6)2.4.1 单回路控制系统设计 (6)2.4.2 串级控制系统设计 (7)2.5方案确定 (8)本章小结 (8)第3章系统硬件设计 (10)3.1主、副调节器的选择 (10)3.2主、副调节器的作用方式 (11)3.3温度变送器 (12)3.4调节阀的作用方式 (12)本章小结 (13)第4章MATLAB仿真设计及结果 (14)4.1模拟PID算法及规律 (14)4.2单回路控制系统仿真 (16)4.3串级控制仿真 (19)本章小结 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录1 译文 (27)附录2 英文参考资料 (36)-III-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1 课题背景化工生产在我国的国民经济建设中占有很重要的地位。
特种作业安全仿真考核实操系统技术实施方案(纯方案,43页)
14-1 技术响应情况水平14-1.1项目的建设任务及总体设计（一）项目建设主要内容：1、特种作业安全仿真考核实操系统（5台），具备特种作业安全技术实际操作培训及考核系统, 此系统严格按照国家安全监管总局关于特种作业安全技术实际操作考试标准设备配备标准,可实现焊接、电工等专业作业在高度仿真的模拟环境下进行安规技能的高效训练和考核。
可模拟在低电压及高电压环境下电阻、电流、电压等的测量规范以及仪表的选择，实现电工安全标示符识别、测量电阻、电压、电感、电容的设备选择、在不断负载的条件下如何测量低压线路上的电流、测量电阻值、变压器、电缆及电器设备的绝缘电阻、正确的接线线路、个人设备的佩戴和使用、开关柜的使用、操作票、电柜开关倒闸操作、现场隐患排除等训练及考试内容。
2、教师端管理系统是安全仿真考核实操系统的教师服务器控制端，能够监控学生的实训设备训练的状态及数据，可远程管理多台实训设备，管理学生注册及登录，管理学生训练的数据结果并可随时抽取查看，进行教学演示，实时训练成本估算等。
（二）需实现的功能或目标多功能VR实训室建设项目以虚拟现实VR为主要技术手段，建成汽修、电工等专业多功能VR实训室。
让学生在高度仿真的模拟环境下进行电工，汽修焊工、高处作业、制冷与空调等特种作业的高效训练，让训练学生能够感受到真实的作业过程。
有效地和周围真实的环境进行互动，让训练学生处于高度逼真的环境中，有效促进操作者完全投入到当前的任务中。
系统可以精确地测量到操作信息，使受训学生从中学到要点并能将这些技能转化到实际的工作中。
（三）项目总体设计方案1. 本项目为单一产品采购项目，采购标的物为特种作业安全仿真考核实操系统；2、平面布置设计14-1.2采购人VR实训室现状分析VR虚拟现实应用于职业教育专业教学是教育技术发展的一个飞跃。
它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。
化工仿真—间歇反应釜课件
编写仿真程序：根据 建立的数学模型，编 写仿真程序，实现间 歇反应釜仿真的计算 和模拟。
确定仿真参数和边界条件
确定反应温度、压力、物料配比等参数 设定反应釜的进出口流量和温度 确定反应釜内壁的热传导系数和热容 设定反应釜内的搅拌转速和功率
编写仿真程序
确定仿真目标：确定间 歇反应釜仿真的具体目 标，如模拟反应过程、 优化反应条件等。
未来展望：随着科技的不断进步，间歇反应釜仿真技术有望在工业生产中发挥更加重要的作用， 需要进一步研究和探索。
对化工仿真技术的未来发展的展望和建议
化工仿真技术将不断升级和完善，提高模拟的真实性和准确性。 化工仿真技术将与人工智能、大数据等先进技术结合，实现智能化仿真。 化工仿真技术将拓展应用领域，不仅局限于化工行业，还将应用于其他工业领域。 化工仿真技术需要加强人才培养和技术交流，提高技术水平和应用能力。
间歇反应釜仿真 的实现过程
建立数学模型
确定仿真目标：确定 间歇反应釜仿真的具 体目标，如模拟反应 过程、优化反应条件 等。
建立反应动力学模型： 根据化学反应原理， 建立反应动力学模型， 描述反应速率和反应 进程。
确定模型参数：根据 实验数据或经验公式 ，确定模型参数，如 反应速率常数、活化 能等。
缺点：对于某些复杂的化学反应，模拟 精度可能会受到影响，需要不断调整和 优化模型。
改进方向：加强模型精度和稳定性，提 高模拟结果的可靠性和准确性。同时， 拓展应用领域，为更多类型的间歇反应 提供仿真支持。
化工仿真技术的 发展前景和挑战
化工仿真技术的发展前景
化工仿真技术将更加智能化，提高预测精度和可靠性
仿真结果分析和优化方案
仿真结果：间歇反应釜的物料转化率、反应时间、温度等关键参数的模拟结果 结果分析：对比实际生产数据，分析仿真结果的准确性和可靠性 优化方案：根据仿真结果，提出针对性的优化措施，提高间歇反应釜的生产效率和产品质量 实施方案：详细说明优化方案的实施步骤和注意事项
《化工反应实训》电子教案 项目七 反应器仿真操作实例
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任务1固定床反应器单元仿真培训系统
• 3.设备一览 • EH一423:原料气/反应气换热器 • EH一424:原料气预热器 • EH一429; C2蒸汽冷凝器 • EV一429: C4闪蒸罐 • ER一424A/B; C2 X加氢反应器
• 二、固定床反应器单元操作规程
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任务1固定床反应器单元仿真培训系统
• 2.预热器EH一424阀卡住 • 原因:TIC1466卡在70%处。 • 现象:换热器出口温度超高。 • 处理:增加EH一429冷却水的量。 • 减少配氢量。 • 3.闪蒸罐压力调节阀卡住 • 原因:PIC1426卡在20%处。 • 现象:闪蒸罐压力、温度超高。 • 处理:增加EH一429冷却水的量。 • 用旁路阀KXV1434手工调节。
项目七 反应器仿真操作实例
• 任务1固定床反应器单元仿真培训系统 • 任务2流化床反应器单元仿真培训系统 • 任务3间歇反应釜单元仿真培训系统
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任务1固定床反应器单元仿真培训系统
• 一、工艺流程说明
• 1.工艺说明 • 本流程为利用催化加氢脱乙炔的工艺。乙炔是通过等温加氢反应器除
掉的，反应器温度由壳侧中冷剂温度控制。 • 冷却介质为液态丁烷，通过丁烷蒸发带走反应器中的热量，丁烷蒸
汽通过冷却水冷凝。 • 2.本单元复杂控制回路说明 • FFI1427:它指的是一个比值调节器。根据FIC1425(以C2为主的烃原 • 料)的流量，按一定的比例，相适应地调整FIC1427 (H2)的流量。 • 比值调节:它是指工业上为了保持两种或两种以上物料的比例为一定 • 值的调节。对于比值调节系统，首先是要明确哪种物料是主物料，而
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连续搅拌反应釜系统的设计与仿真
吉林化工学院毕业设计说明书连续搅拌反应釜系统的控制器设计与仿真Controller Design and Simulation for CSTR学生学号：11510210学生姓名：严新宇专业班级：自动1102指导教师：王野职称：工程师起止日期：2015.03.09～2015.06.26吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology摘要连续搅拌反应釜（CSTR）是发酵、化工、石油生产、生物制药等工业生产过程中应用最广泛的一种化学反应器，其控制质量直接影响到生产的效益和质量指标。
对连续搅拌反应釜通过控制内部的工艺参数，如温度、压力、浓度等稳定，保证反应的正常运行。
本文针对连续搅拌反应釜的数学模型，应用泰勒展开得到了线性状态空间表达式，在此基础上设计了LQR控制器，仿真结果表明，控制效果令人满意。
本设计将CSTR的非线性动态模型进行了输入输出线性化，得到CSTR线性状态空间模型。
设计出连续搅拌反应釜的极点配置控制器并对系统进行仿真。
设计出连续搅拌反应釜的LQR控制器并对其系统进行仿真。
并对两种控制方法的控制效果进行了比较。
关键词：连续反应搅拌釜；LQR控制器；MATLAB仿真AbstractContinuous stirred tank reactor (CSTR) is the most widely used in fermentation, chemical engineering, petroleum production, bio pharmaceutical and other industrial production process as a chemical reactor, control the quality directly affect the production efficiency and quality index. For continuous stirred tank reactor by controlling the process parameters, such as temperature, pressure, concentration and so on, ensure the normal operation of the reaction. In this paper, based on a continuous stirred reactor mathematical model, the application of Taylor expansion is obtained for the linear state space representation, on this basis, design the LQR controller. Simulation results show that the control effect is satisfactory.In this paper, the nonlinear dynamic model of CSTR is linearized, and the CSTR linear state space model is obtained. The pole assignment controller for continuous stirred tank reactor was designed and the simulation of the system was carried out. The LQR controller of the continuous stirred tank reactor is designed and the system is simulated. The control effect of the two control methods is compared.Key Words: Continuous Stirred Tank; LQR Controller; MATLAB Simulation目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................................................... I I 第1章绪论 (2)1.1 课题背景及目的意义 (2)1.2 国内研究现状 (2)1.3 国外研究现状 (3)1.4 连续反应搅拌釜的控制技术 (4)1.5 仿真技术 (4)1.5.1 数字仿真概述 (4)1.5.2 MATLAB仿真软件 (8)1.6本设计的主要研究内容 (10)第2章连续搅拌反应釜的数学模型 (12)2.1 连续搅拌反应釜结构 (12)2.2 连续搅拌反应釜仿真模型的建立 (14)2.3 非线性模型的线性化 (17)第3章极点配置控制器的设计与仿真 (19)3.1 极点配置 (19)3.2 极点配置控制器的设计 (19)3.2.1 极点配置控制算法 (19)3.2.2 CSTR极点配置控制器设计 (20)第4章LQR控制器的设计与仿真 (25)4.1 LQR控制器的介绍 (25)4.2 LQR控制器的原理 (25)4.3 LQR控制器的设计 (26)4.4 两种控制器效果对比 (29)结论 (31)参考文献 (32)附录Ⅰ线性化程序 (33)致谢 (35)第1章绪论1.1 课题背景及目的意义连续搅拌反应釜是化工生产中的常用设备，同时又是典型的非线性被控对象。
基于MATLAB的CSTR过程仿真控制研究
基于MATLAB的CSTR过程仿真控制研究方璐;吴志刚;陈安钢【摘要】Continuous Stirred Tank Reactor ( CSTR) has been widely used in the production process. But in the actual production process, it will be affected by many unfavorable factors, as a result, it is not easy to achieve performance oriented control. Based on the continuous stirring reac-tor for object, using the conventional PID control, in order to achieve real-time modified model parameters, dynamic display and variable numeri-cal control curve, we design a GUI interface in this experiment which allows users to monitor CSTR control system more fluently and real-timely.%连续搅拌反应釜( CSTR)在生产过程中得到了广泛应用。
因其在实际生产过程中会受到许多不利因素的影响，不易实现面向性能的控制。
以连续搅拌反应釜为对象，采用常规PID控制，为了达到实时修改模型参数，动态显示控制曲线和变量数值的目的，设计了GUI人机界面，使得用户可以方便、实时地对CSTR控制系统进行监控。
【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)010【总页数】3页(P1-3)【关键词】CSTR;人机界面;PID【作者】方璐;吴志刚;陈安钢【作者单位】东华大学信息科学与技术学院，上海201620;东华大学信息科学与技术学院，上海201620;东华大学信息科学与技术学院，上海201620【正文语种】中文【中图分类】TP272连续搅拌反应釜（Continuous Stirred Tank Reactor，CSTR）作为一类化学反应器，由于其成本低、热交换能力强和产品质量稳定等特点，成为生产聚合物的核心设备，在化工、发酵、生物制药、石油生产等工业生产过程中得到了广泛的应用［1］。
固定床反应器单元仿真培训系统
固定床反应器单元仿真培训系统操作说明书目录一、工艺流程说明 21、工艺说明22、本单元复杂控制回路说明 23、设备一览2二、固定床反应器单元操作规程 31、开车操作规程32、正常操作规程43、停车操作规程44、联锁说明55、仪表及报警一览表6三、事故设置一览7四、仿真界面8附：思考题10一、工艺流程说明1、工艺说明本流程为利用催化加氢脱乙炔的工艺。
乙炔是通过等温加氢反应器除掉的,反应器温度由壳侧中冷剂温度控制。
主反应为：nC2H2＋2nH2?（C2H6）n，该反应是放热反应。
每克乙炔反应后放出热量约为34000千卡。
温度超过66℃时有副反应为：2nC2H4?（C4H8）n，该反应也是放热反应。
冷却介质为液态丁烷，通过丁烷蒸发带走反应器中的热量，丁烷蒸汽通过冷却水冷凝。
反应原料分两股,一股为约-15℃的以C2为主的烃原料,进料量由流量控制器FIC1425控制;另一股为H2与CH4的混合气,温度约10℃,进料量由流量控制器FIC1427控制。
FIC1425与FIC1427为比值控制,两股原料按一定比例在管线中混合后经原料气/反应气换热器(EH-423)预热,再经原料预热器(EH-424)预热到38℃,进入固定床反应器(ER-424A/B)。
预热温度由温度控制器TIC1466通过调节预热器EH-424加热蒸汽(S3)的流量来控制。
ER-424A/B中的反应原料在2.523MPa、44℃下反应生成C2H6。
当温度过高时会发生C2H4聚合生成C4H8的副反应。
反应器中的热量由反应器壳侧循环的加压C4冷剂蒸发带走。
C4蒸汽在水冷器EH-429中由冷却水冷凝,而C4冷剂的压力由压力控制器PIC-1426通过调节C4蒸汽冷凝回流量来控制,从而保持C4冷剂的温度。
2、本单元复杂控制回路说明FFI1427：为一比值调节器。
根据FIC1425（以C2为主的烃原料）的流量，按一定的比例，相适应的调整FIC1427（H2）的流量。
间歇反应釜单元操作手册
间歇釜单元仿真培训系统操作说明书北京东方仿真控制技术有限公司二ＯＯ四年六月一、工艺流程简述间歇反应在助剂、制药、染料等行业的生产过程中很常见。
本工艺过程的产品（2—巯基苯并噻唑）就是橡胶制品硫化促进剂DM（2,2’—二硫代苯并噻唑）的中间产品，它本身也是硫化促进剂，但活性不如DM。
全流程的缩合反应包括备料工序和缩合工序。
考虑到突出重点，将备料工序略去。
则缩合工序共有三种原料，多硫化钠（Na2Sn）、邻硝基氯苯（C6H4CLNO2）及二硫化碳（CS2）。
主反应如下：2C6H4NCLO2＋Na2Sn→C12H8N2S2O4+2NaCL+(n-2)S↓C12H8N2S2O4+2CS2+2H2O+3Na2Sn→2C7H4NS2Na+2H2S↑+3Na2S2O3+(3n+4)S↓副反应如下：C6H4NCLO2＋Na2Sn＋H2O→C6H6NCL+Na2S2O3+S↓工艺流程如下：来自备料工序的CS2、C6H4CLNO2、Na2Sn分别注入计量罐及沉淀罐中，经计量沉淀后利用位差及离心泵压入反应釜中，釜温由夹套中的蒸汽、冷却水及蛇管中的冷却水控制，设有分程控制TIC101（只控制冷却水），通过控制反应釜温来控制反应速度及副反应速度，来获得较高的收率及确保反应过程安全。
在本工艺流程中，主反应的活化能要比副反应的活化能要高，因此升温后更利于反应收率。
在90℃的时候，主反应和副反应的速度比较接近，因此，要尽量延长反应温度在90℃以上时的时间，以获得更多的主反应产物。
本工艺流程主要包括以下设备：R01 间歇反应釜VX01 CS2计量罐VX02 邻硝基氯苯计量罐VX03 Na2Sn沉淀罐PUMP1 离心泵二、间歇反应器单元操作规程1.开车操作规程装置开工状态为各计量罐、反应釜、沉淀罐处于常温、常压状态，各种物料均已备好，大部阀门、机泵处于关停状态（除蒸汽联锁阀外）。
1.1备料过程(1)向沉淀罐VX03进料（Na2Sn）。
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０ 引言
反应 釜 作 为承压 类 特种 设 备 ，广泛 应用 于 化工 、炼
对 象 的方 法 ，进 行模 块 化编程 。设计 人机 交 互界 面 ，建
立 数 学模 型 ，构建 数据 库等 。
油 、冶 金 、轻工 等 工业 部 门 ， 由于 其涉 及 到高 压高 温 、 易燃 易爆 、 有毒 气体 等 ，具 有很 大 的危 险性 。近 年 来 由 于操 作 失误 引起 的 事故 越来 越 多 ，造成 了大 量 的人 员伤
始 比例 的模 型作 为物 理 效应 设备 ，主 要包 括 各类 阀 门开 关 、仪 表 显 示 、搅 拌 电机 、管 路 系统 等 。对其 阀门开 关
按照 本办法 的规 定，经考核合格取 得 《 特种 设备作业人员 证》 ，方 可从事相应 的作业或者管 理工作 。因此 对于反应 釜操 作人员 的培训 和考核是避 免事 故发生的首要环 节 。
亡和 财产 损 失 。根据 中 华人 民共 和 国 《 特 种 设备 作 业人 员监 督管 理 办法 》规 定 ：从 事特 种 设备 作业 的人 员 应 当
１ ． １ 物 理效 应设 备 物 理 效 应 设 备 是 半 实物 仿 真 系 统 可 操 作 部 分 ，可 将真 实 的物 理量 与仿 真 模型 中 的数 字量相 互 转换 ，使 实 物 装 置 能够 与计 算机 仿真 同步进 行 。本系 统 以反 应釜 原
物操作 。
关键词 ：半实物仿真系统 ；反应釜 ；数学模型 ；培训ｌ 考核 中图分 类号 ：Ｔ Ｐ２ ７ ３ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ —０ １ ３ ４ （ ［ ２ ０ １ ５ ） ０ ６ （ 下） 一 ０ ０ ５ １ ～ ０ ４
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ６ （ 下） ． １ ５
然 而传 统 的特种 设 备 （ 包括 反 应釜 ）培 训考 核 都是 纸质 或 口头 ，考 试 内容 主要 是理 论考 试 ，没 有做 到对 学 员 的实 际操 作步 骤 的考 核 。这就 造成 了很 多拿 到作 业证
等 进行 电信 号改装 ，在 原来 阀 门的基 础上 加装 电感式 接 近 开关 ，当手动操作 阀门时 ，电感 式接 近开关 即可输 出一 个 开关量信 号，作为计算机 的输入信 号。压力 表、液位计 等仪表显示 作为模拟 量输 出元件 ，采用 自行研制 的单片机
合 计算 机 仿真 技 术 ，研 究 开 发反应 釜 的仿 真 培 训考 核 系 统 。要 做 到对 学员 的 实物考 核 的培 训和 考 核 ，必然 要 有 实物 操 作 ，因此 本 文重 点之 一 是研 究半 实物 仿 真系 统 的
构建 。本文 的 另一 个重 点 是对 反应 釜模 型 的研 究 ， 以达
１ 半实物仿真 系统 的构建
半实物仿真培训系统的设计主要从硬件和软件两部
分着 手 。硬 件 部分 包括 物理 效 应设 备 、数据 采 集和 处 理 模 块 、 计算 机 。软 件 部 分基 于 Ｖ Ｂ 编 程 语 言 ，采 用 面 向
收稿 日舅：Leabharlann ０ １ ５ － ０ ２ －１ ２
反应釜仿真培训 考核 系统 研发
Ｒｅａｃｔ ｏｒ ｓ ｅｍ ｉ － ｐｈｙ ｓｉ ｃａｌ ｓｉ ｍ ｕｌ ａｔ ｉ ｏｎ ｓ ｙｓ ｔ ｅｍ ｆ ｏｒ ｔ ｒ ａｉ ｎ ｉ ｎｇ ａｎ ｄ ｅ ｘａｍ ｉ ｎａ ｔ ｉ ｏｎ
丁志蛟，张继晟 ，郑建荣
ＤＩ ＮＧ Ｚ ｈ ｉ － ｊ ｉ ａ ｏ ，Ｚ Ｈ Ａ ＮＧ Ｊ ｉ — ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ，Ｚ ＨＥ Ｎ Ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ． ｒ ｏ ｎ ｇ
到模 拟仿 真 的效 果 。
应设 备上 的各类 操 作和 传感 元件 的操 作信 号 ，即输入 信
号 。数据 采 集处 理 系统 将输 入经 调 理转 换后 ，发送 至上 位 客户端 。仿真系统 将仿真结 果送 回数据采集 处理 系统 ， 控制对应 的结果输 出到物理效 应设备 的显示仪表 上。 数 据 采 集 和 处理 模 块 主 要 包 括ＭＣＵ芯 片 、开 关 量
（ 华东理工大学 机械与动力工程学院 ，上海 ２ ０ ０ ２ ３ ７）
摘 要 ：反应釜作 为承压类特 种设备 ，由于其 具有 相当的 危险性 ，对操作人 员的操作要 求较高 。根 据 国家相关规 定 ，操作人 员需通过 考试持 证上 岗，而传统的 培训ｌ 方法都 只是 口头传授和试 卷考 试 ，不 能做 到对 操作 人员 的全 面培 训Ｉ 和 考核 。 以反应釜 为 研究 对象 ，采用 半 实物仿 真 的方 法 ，通过对反应 釜建立近似 的数学模型 ，模 拟仿真反应釜 真实的运行状 态 ，再通过Ｖ Ｂ 编程 ， 研 究开发 了一套反应釜 培训 Ｉ 考核 的系统 。本系统 能够集培训Ｉ 、考核 和数据库于 一体 ，同时做 到 实物操作 和理论 试题的结合 ，并给 予最终评分 ，使学 员能够在 身临其境 中掌握反应釜 的实
本 身就 具有 危 险性 ，不适 合 新学 员进行 操 作学 习 。
针 对 这 一 问题 ，本 文 以 反应 釜 作 为研 究 重 点 ，结
１ ． ２ 数据采集和处理模块
数 据 采 集 和 处理 模 块 采 用 基 于 微 处 理 器 的方 式 ，
完全 自主开 发数 据 采集 处理 系 统 。主要 负 责接 收物 理效
系统驱动压 力表 指针和液位计 发光二极管 的显示 。
的人员，只具备理论知识 ，不具有 实际操作经验 ，很容
易引起 安 全事 故 。究 其 原因 ，主 要 是反应 釜等 特 种 设备
另外为了构建逼真的仿真环境，物理效应设备中加
入音 响 系统 ，可模 拟 反应 釜运 行 时的各 种声 音 。