hysys動(dòng)態(tài)模擬介紹

1、Hysys.Dynamic動(dòng)態(tài)流程模擬軟件化工流程模擬系統(tǒng)分為兩大類：穩(wěn)態(tài)模擬及動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)以所有工藝參數(shù)不隨時(shí)間變化為前提。由于干擾的存在，實(shí)際裝置的工藝參數(shù)是不斷變 化的。我們無(wú)法用穩(wěn)態(tài)軟件，求出裝置不同調(diào)節(jié)通道的時(shí)間常數(shù)和它的動(dòng)態(tài)特性，所有的控制方案的選擇 只能靠參考已有的生產(chǎn)裝置或大概的理論定性分析。為了分析實(shí)際裝置，找出最佳的操作條件，人們不得 不冒極大的風(fēng)險(xiǎn)用實(shí)際裝置做試驗(yàn)，而得到的只是某些特定條件下的回歸公式。動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)將時(shí)間變量引入系統(tǒng)，即系統(tǒng)內(nèi)部的性質(zhì)隨時(shí)間而變。它將穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)、控制理論、動(dòng)態(tài) 化工及熱力學(xué)模型、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)求解巨型常微分方程

2、組來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。這種軟 件要求龐大的資源及多任務(wù)操作系統(tǒng)，過(guò)去只能在大型機(jī)上運(yùn)行，同時(shí)由于操作非常復(fù)雜，動(dòng)態(tài)模擬軟件 在國(guó)外也只能為極少數(shù)權(quán)威及專家所享用。由于微機(jī)的高速發(fā)展及Microsoft Windows軟件的推出，改變 了 DOS對(duì)微機(jī)資源及單任務(wù)的限制，使得動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)在微機(jī)上運(yùn)行成為可能。加拿大Hyprotech公司不 負(fù)眾望，以雄厚的技術(shù)實(shí)力，率先開發(fā)出微機(jī)版動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)Hysys1.0。動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)Hysys的推廣及應(yīng) 用必將給石油化工設(shè)計(jì)領(lǐng)域、生產(chǎn)領(lǐng)域、研究領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)深刻的革命，成為石化領(lǐng)域劃時(shí)代的里程碑。 化工模擬軟件基本是沿兩個(gè)方面發(fā)展和提高，一是在化工模擬理論和技術(shù)

3、方面發(fā)展，以使軟件應(yīng)用范圍更 廣泛；另一方面是在軟件及計(jì)算機(jī)輔助工具發(fā)展，也就是研究更好的方法，使工程師更易掌握、使用這種 軟件，在研究方案中更靈活地運(yùn)用這種軟件。近年來(lái)，第一方面發(fā)展很快，后一方面則進(jìn)展很慢。由于前 一方面各家公司的水平都較高，所以后一方面就顯得尤為重要。將兩者結(jié)合起來(lái)，利用新一代的編程工具 開發(fā)新一代的模擬軟件，必將給化工模擬行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)變革。Hyprotech在軟件發(fā)展過(guò)程中始終堅(jiān)持一個(gè)宗旨：“使軟件操作簡(jiǎn)單、方便，工程師易學(xué)、易懂”。 達(dá)到這個(gè)目的的方法之一就是工程師在使用過(guò)程中能隨心所欲地更改變量，軟件運(yùn)行中的任何時(shí)刻都可暫 停以觀察數(shù)據(jù)的變化。這就是我們所說(shuō)的“完全

4、交互式軟件”，這就是Hyprotech公司的第一代產(chǎn)品HYSIM。 它也是世界上第一個(gè)完全交互式的化工模擬軟件。Hyprotech的成功源于兩個(gè)方面，其一是Hyprotech不斷發(fā)展的技術(shù)能力；其二是Hyprotech對(duì)計(jì)算 機(jī)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的潛在新技術(shù)的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)這種變化做出的快速反應(yīng)。從交互模擬到微機(jī)上的交互模擬 技術(shù)，Hyprotech 一直以提供創(chuàng)新的軟件而領(lǐng)先于世界。Hysys以具有十幾年世界各地化工、石油領(lǐng)域的應(yīng)用歷史的HYSIM為其堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。Hysys包含更多、 更復(fù)雜的物性計(jì)算包及單元操作。為了能更快速、準(zhǔn)確得到計(jì)算結(jié)果，我們?cè)黾恿藦?qiáng)大的初始化及快速迭 代計(jì)算工具。同時(shí)我們還

5、增加了系統(tǒng)優(yōu)化、反應(yīng)蒸餾、先進(jìn)的變量計(jì)算表，用于控制研究的控制器和傳遞 函數(shù)發(fā)生器。2002年7月，Hyprotech公司與AspenTech公司合并，Hyprotech成為AspenTech公司的一部分。Hysys.Dynamic動(dòng)態(tài)模擬軟件的特點(diǎn)：1最先進(jìn)的集成式工程環(huán)境由于使用了面向目標(biāo)的新一代編程工具，使集成式的工程模擬軟件成為 現(xiàn)實(shí)。在這種集成系統(tǒng)中，流程、單元操作是互相獨(dú)立的、流程只是各種單元操作這種目標(biāo)的 集合，單元操作之間靠流程中的物流進(jìn)行聯(lián)系。在工程設(shè)計(jì)中穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)使用的是同一個(gè)目標(biāo)， 然后共享目標(biāo)的數(shù)據(jù)，不需進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。因此在這種最先進(jìn)且易于使用的系統(tǒng)中用戶能夠得 到最大

6、的效益。2強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)模擬功能：先介紹一下動(dòng)態(tài)模擬方法及過(guò)程：流程穩(wěn)態(tài)模擬收斂后，首先定義單元操 作的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（如：分離器的幾何尺寸，液位高度等），安裝控制儀表，然后就可以進(jìn)入動(dòng)態(tài)，開 始動(dòng)態(tài)模擬。動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程中，你可以隨時(shí)調(diào)整溫度、壓力等各種工藝變量（這就是Windows的 多任務(wù)）。觀察它們對(duì)產(chǎn)品的影響以及變化規(guī)律。你可以隨時(shí)停下來(lái)，轉(zhuǎn)回靜態(tài)。由于動(dòng)態(tài)和靜 態(tài)是相同對(duì)象的共享，所以動(dòng)靜之間的轉(zhuǎn)換非常容易。Hysys提供了以下進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬的控制單 元：PID控制器：可完成對(duì)任何變量的控制。傳遞函數(shù)發(fā)生器：可產(chǎn)生任何形式的過(guò)程傳遞函數(shù)， 如：一階環(huán)節(jié)、二階環(huán)節(jié)、微分和積分環(huán)節(jié)。用它們可以模擬任何

7、被控對(duì)象及干擾源。數(shù)控開 關(guān)：在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，可通過(guò)檢查某操作條件而控制另一變量的開或關(guān)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)整體裝置的 控制。功能強(qiáng)大的變量計(jì)算表：每個(gè)表任意個(gè)變量。這個(gè)表象一臺(tái)在線掛在實(shí)際裝置上的控制 機(jī)，它可以引入流程中的任何變量，然后在表中處理（該表可以進(jìn)行各種函數(shù)及邏輯運(yùn)算），將 其結(jié)果再送回流程，指定給某些變量，從而達(dá)到控制某些變量的目的。3神奇的干板開車：任何容積式設(shè)備都可以在沒有物料的條件下開車啟動(dòng)，分餾塔的干板開車（尤 其是分凝器塔）是動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)中的一大難題。Hysys能實(shí)現(xiàn)這一功能，這對(duì)裝置開工方案的研 究有著十分重要的意義。內(nèi)置人工智能：在系統(tǒng)中設(shè)有人工智能系統(tǒng)，它在所有過(guò)程中都能

8、發(fā)揮非常重要的作用。當(dāng)輸 入的數(shù)據(jù)能滿足系統(tǒng)計(jì)算要求時(shí)，人工智能系統(tǒng)會(huì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)， 該系統(tǒng)會(huì)告訴你哪里出了問(wèn)題。數(shù)據(jù)回歸包：數(shù)據(jù)回歸整理包提供了強(qiáng)有力的回歸工具。用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通過(guò)該 工具用戶可得到焓、氣液平衡常數(shù)K的數(shù)學(xué)回歸方程（方程的形式可自定）。用回歸公式可以提 高運(yùn)算速度，在特定的條件下還可使計(jì)算精度提高。嚴(yán)格物性計(jì)算包：Hysys提供了一組功能強(qiáng)大的物性計(jì)算包，它的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也是來(lái)源于世界富 有盛名的物性數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)本公司的嚴(yán)格校驗(yàn)。這些數(shù)據(jù)包括16,000個(gè)交互作用參數(shù)和 1,800多個(gè)純物質(zhì)數(shù)據(jù)。功能強(qiáng)大的物性預(yù)測(cè)系統(tǒng)：對(duì)于Hysys標(biāo)準(zhǔn)

9、庫(kù)沒有包括的組分，可通過(guò)定義假組分，然后選擇 Hysys的物性計(jì)算包來(lái)自動(dòng)計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。DCS接口： Hysys通過(guò)其動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL與DCS控制系統(tǒng)鏈接。裝置的DCS數(shù)據(jù)可以進(jìn)入Hysys， 而Hysys的工藝參數(shù)也可以傳回裝置。通過(guò)這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)：1）在線優(yōu)化控制；2）生產(chǎn)指導(dǎo)； 3）生產(chǎn)培訓(xùn)；4）儀表設(shè)計(jì)系統(tǒng)的離線調(diào)試。事件驅(qū)動(dòng)：將模擬技術(shù)和完全交互的操作方法結(jié)合，使HYSIM獲得成功。而利用面向目標(biāo)的技 術(shù)使Hysys這一交互方式提高到一個(gè)更高的層次，即事件驅(qū)動(dòng)。當(dāng)你在研究方案時(shí)，需要將許 多工藝參數(shù)放在一張表中，當(dāng)變化一種或幾種變量時(shí)，另一些也要隨之而變，算出的結(jié)果也要 在表中自動(dòng)

10、刷新。這種幾處顯示數(shù)據(jù)隨計(jì)算結(jié)果同時(shí)自動(dòng)變化的技術(shù)就叫事件驅(qū)動(dòng)。通過(guò)這種 途徑能使工程師對(duì)所研究的流程有更徹底的了解。10工藝參數(shù)優(yōu)化器：軟件中增加了功能強(qiáng)大的優(yōu)化器，它有五種算法供您選擇，可解決無(wú)約束、 有約束、等式約束及不等式約束的問(wèn)題。其中序列二次型是比較先進(jìn)的一種方法，可進(jìn)行多變 量的線性、非線性優(yōu)化，配合使用變量計(jì)算表，你可將更加復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)計(jì)算模型加入優(yōu)化器中， 以得到最大經(jīng)濟(jì)效益的操作條件。11窄點(diǎn)分析工具：利用Hysys的窄點(diǎn)分析技術(shù)可對(duì)流程中的熱網(wǎng)進(jìn)行分析計(jì)算，合理設(shè)計(jì)熱網(wǎng)， 使能量的損失最小。12方案分析工具：某些變量按一定趨勢(shì)變化時(shí)，其它變量的變化趨勢(shì)如何呢？ 了解這些對(duì)方

11、案分 析非常重要。比如，當(dāng)研究塔的回流比和產(chǎn)品質(zhì)量的變化對(duì)熱負(fù)荷、產(chǎn)量、溫度的影響時(shí)，在 Hysys的方案分析中選回流比和產(chǎn)品質(zhì)量作為自變量，給出它們的變化范圍和步長(zhǎng)，Hysys就開 始計(jì)算，最后會(huì)給出一個(gè)匯總表。13各種塔板的水力學(xué)計(jì)算：Hysys增加了浮閥、填料、篩板等各種塔板的計(jì)算，使塔的熱力學(xué)和 水力學(xué)同時(shí)解決。14任意塔的計(jì)算：我們以前接觸的軟件中所有分餾塔都是軟件商提供了一個(gè)最全的塔，然后讓用 戶自己選擇保留部分。試問(wèn)，若用戶有一個(gè)塔，其上部分為吸收-解析塔，下部分為提餾塔，這 種塔該如何計(jì)算呢？ Hysys就可以。由于采用了面向目標(biāo)的編程工具，塔板、重沸器、泵、回流 罐等等都是相

12、互獨(dú)立的目標(biāo)。人們可以任意組合這種目標(biāo)，而完成各種各樣的任意塔，十分方 便。動(dòng)態(tài)模擬軟件在工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用：工業(yè)裝置安全分析和預(yù)測(cè)：工業(yè)裝置的整體動(dòng)態(tài)流程模擬是單體設(shè)備安全分析和安全預(yù)測(cè)的基 礎(chǔ)，模擬系統(tǒng)可以向單體設(shè)備安全分析系統(tǒng)提供可靠的工藝數(shù)據(jù)。通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬可以使裝置運(yùn) 行在操作極限狀態(tài)。極限狀態(tài)操作數(shù)據(jù)對(duì)于安全分析來(lái)說(shuō)是必不可少的，不用動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)我 們不可能得到這些數(shù)據(jù)，因?yàn)槿藗儾豢赡茉趯?shí)際裝置上做極限操作試驗(yàn)。裝置操作規(guī)律的研究：掌握裝置運(yùn)行特點(diǎn)和操作規(guī)律對(duì)裝置的安全分析和預(yù)測(cè)起著決定性的作 用。試想若不知道該裝置如何運(yùn)行和如何操作，能分析和預(yù)測(cè)該裝置內(nèi)某一單體設(shè)備的安全

13、運(yùn) 行規(guī)律嗎？控制方案的研究及連鎖控制調(diào)試：控制方案及緊急事故的連鎖響應(yīng)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中起著相當(dāng) 重要的作用。使用Hysys動(dòng)態(tài)模擬軟件，能使工藝和控制兩個(gè)專業(yè)融合在一起，發(fā)揮各自的長(zhǎng) 處。這樣，在模擬過(guò)程中就可以對(duì)裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)操作，設(shè)定干擾和人為設(shè)定事故狀態(tài)，研究確 定最佳的控制方案和緊急事故的連鎖響應(yīng)的安全可靠性。分析裝置操作、生產(chǎn)過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題，設(shè)計(jì)最佳的流程方案對(duì)于有循環(huán)物流的生產(chǎn)裝置，尤 其是化工反應(yīng)裝置，由于計(jì)量?jī)x表的誤差存在，如果流程設(shè)計(jì)不合理，生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)由于 循環(huán)物料過(guò)多或過(guò)少而使生產(chǎn)系統(tǒng)崩潰。這種過(guò)程用穩(wěn)態(tài)模擬軟件是無(wú)法描述的，用動(dòng)態(tài)軟件 則可以分析過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，模

14、擬這種崩潰的全過(guò)程。確定安全的開工方案：裝置安全、平穩(wěn)地開車啟動(dòng)是生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)。用Hysys可以模擬開 工過(guò)程，看到開車過(guò)程中各種工藝參數(shù)，尤其是關(guān)鍵設(shè)備，如蒸餾塔板的汽液相負(fù)荷變化，壓 縮機(jī)和機(jī)泵的壓力及液體和氣體的攜帶量等，從而研究各種開車方案，以保證開工的安全。計(jì)算間歇生產(chǎn)過(guò)程的安全問(wèn)題：如間歇精餾、間歇反應(yīng)等。計(jì)算特殊的非穩(wěn)態(tài)過(guò)程：計(jì)算系統(tǒng)緊急放空的安全問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部壓力、溫度不等時(shí)，用穩(wěn) 態(tài)軟件不能計(jì)算。（穩(wěn)態(tài)軟件的放空系統(tǒng)假設(shè)所有涉及的放空單元的物流混合形成一股物流再進(jìn) 行放空計(jì)算）。另外，當(dāng)計(jì)算蒸餾塔放空閥及壓力調(diào)節(jié)閥時(shí)也只能用動(dòng)態(tài)軟件來(lái)完成。這種特殊 非穩(wěn)計(jì)算主要靠Hys

15、ys的強(qiáng)大變量計(jì)算表功能和過(guò)程傳遞函數(shù)功能，利用微分逼近的原理來(lái)完 成的。利用這一新型的工具，安全工程師可以分析解決許多前人無(wú)法解決的工程難題。安全生產(chǎn)指導(dǎo)和調(diào)優(yōu)：由于動(dòng)態(tài)軟件Hysys能完全模擬裝置動(dòng)態(tài)操作過(guò)程，動(dòng)態(tài)的計(jì)算完全采 用嚴(yán)格的熱力學(xué)模型。所以，動(dòng)態(tài)計(jì)算的結(jié)果也十分準(zhǔn)確。相反，以前的過(guò)程仿真系統(tǒng)的主要 目的是培訓(xùn)，所以它的計(jì)算核心只是回歸公式或簡(jiǎn)化計(jì)算，其結(jié)果只是一種熱力學(xué)趨勢(shì)，決不 是實(shí)際裝置的數(shù)據(jù)。在動(dòng)態(tài)模擬中，還可將裝置的工藝參數(shù)調(diào)到各種極限狀態(tài)，這在實(shí)際裝置 上是決不允許的，以找出裝置的操作規(guī)律或分析裝置生產(chǎn)問(wèn)題的原因。在線優(yōu)化及先進(jìn)控制：Hysys軟件和工業(yè)控制軟件FIX及工業(yè)控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)Info Plus都有 接口。工業(yè)裝置的工藝參數(shù)