青科大化工系统工程

2014年3月青岛化工系统工程项曙光青岛科技大学炼油化工高新技术研究所Telmail:xsg@项曙光

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主要内容第一章绪论－化工系统工程2第二章过程系统模拟10第三章过程系统动态模拟6第四章换热网络综合4第五章精馏分离序列综合3第六章反应器网络综合3第七章过程系统集成4项曙光

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第一章绪论－化工系统工程1过程系统工程基本问题是什么？2简要介绍国外过程系统工程发展过程3简要介绍国内过程系统工程发展过程第二章过程系统模拟1过程系统模型的构成2如何建立过程系统模型？3过程模拟方法有那些？简述其基本思想及优缺点4如何做过程模拟？5简述过程模拟用途项曙光

第4页参考书项曙光

第5页第三章过程系统动态模拟

3.1过程系统动态模拟基础2.03.2过程系统动态模拟方法0.53.3精馏过程动态模拟1.03.4过程系统动态模拟实例1.03.5过程仿真培训系统1.03.6过程系统动态模拟发展趋势0.5

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第6页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性3.1.2动态模拟与稳态模拟的区别3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟？3.1.4过程系统动态模型3.1.5过程系统动态模拟系统第三章过程系统动态模拟项曙光

第7页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟

过程模拟(ProcessSimulation)是过程系统工程的重要内容和基础，它以过程流程水平信息为输入，用计算机辅助进行能量和物料衡算、设备尺寸计算、成本核算、经济评价等对工艺流程开发、设计和操作有用的分析。稳态模拟(SteadyStateSimulation)经过近五十年的发展已趋成熟，二十世纪80年代已成为工艺设计及过程分析的常规手段。但对动态模拟(DynamicSimulation)而言，虽然早对个别设备的动态特性有所研究，直到七十年代才发展起来，比稳态模拟晚十年左右。

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第8页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟(1)了解过程装置经受动态负荷变化的能力、可操作性分析和安全分析；(2)分析开、停车及外部干扰作用下的动态行为，为控制系统的设计或改进提供依据；(3)用过程动态模型代替实际装置对操作做出动态响应，开发用于培训目的的过程仿真培训系统；(4)精细化工、医药、生物化工等行业生产高附加值、小批量化学品和生物化学品间歇加工技术的发展，要求用动态模拟分析各种构型、各种操作模式进行最优设计、最优控制、最优调度计划、最优操作；(5)新型节能流程的开发，使其集成度越来越高，过程控制更加复杂，要求用动态模拟技术对种种设计方案进行筛选评价等。过程动态模拟已是过程设计和操作中各个阶段的有用工具。

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第9页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟

事实上，所有化工生产装置的运行均处于一种动态的过程中。即，稳态是相对的，而动态是绝对的。因此，要客观准确描述实际过程，立足于物料及能量平衡的稳态模拟不论从设计上、培训上，还是生产运行上，许多方面均无法满足要求，必须借助于动态模拟。过程的动态特性主要有以下因素引起：（1）计划内的变更，如原料变化，负荷调整，设备定期切换等；（2）事物本身的不稳定性，如同一批原料性质上的差异和波动，冷却水温度随季节的变化，随生产时间的增加而引起催化剂活性的降低，设备的结垢等；（3）意外事故，设备故障、人为的误操作等；（4）装置的开停车等。项曙光

第10页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟动态模拟在工程设计中的应用（1）过程设计方案的开车可行性试验；（2）过程设计方案的停车可行性试验；（3）过程设计方案在各种干扰影响下的整体适应性和稳定性试验；（4）过程自控方案可行性分析及试验；（5）自控方案与工艺设计方案的协调性试验；（6）联锁保护系统及安全系统设计方案在工艺过程中的可行性试验；（7）DCS组态方案可行性试验；（8）工艺、自控技术改造方案可行性分析等。以上这些应用都要求过程系统处于动态运行状态下，进行试验。因此，离开动态模拟技术，这些工作几乎或根本无法进行。采用动态模拟技术进行设计可行性分析试验，在发达国家已应用于过程系统设计，而在国内设计部门目前几乎还是空白，但人们已有所认识，并将逐步得到应用。

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第11页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟动态模拟在操作培训中的应用

操作的好坏直接关系到装置的“安、稳、长、满、优”运行。因此，工程技术人员和操作工的培训成为新装置最重要的工作之一。

传统培训方式：采取在同类装置上培训。由于实际装置往往处于正常装置，很少出现开停车、变动操作条件等情况，不能人为制造事故状态及异常情况等，这种培训方式的效果往往较差，且培训周期很长，培训费用高昂。

现代培训方式：在计算机上开发仿真培训系统就成为一种迫切需要。仿真培训系统是动态模拟的一项重要用途。仿真培训系统用来模拟装置的实际生产，它不仅能模拟稳态的操作情况，更重要的是当有波动或干扰出现时，系统会产生什么变化，通过动态仿真便可一目了然。因而动态仿真系统可以广泛地用于教学和培训。传统培训不宜实现的培训，在仿真培训系统上都是轻而易举的“常规”训练，操作人员可以反复应用计算机系统进行实践、练习，直至完全掌握。因而仿真培训系统的的出现，将逐渐取代了传统的实际装置培训。项曙光

第12页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟动态模拟在计算机辅助操作中的应用（1）开停车方案制定与验证开停车是装置操作极其重要的环节，这是因为有大量的设备需要开始投入使用或停用，且有大量的物料需要处理。任何疏忽或处理不当都极易产生各种各样的事故，从而导致严重的经济损失或人员的伤亡。对于大型的石化装置，每开停车一次，即使是完全正常，也会造成上百万或千万的经济损失。因此，人们历来对开停车过程都给予高度的重视。过去，开停车方案的制定主要凭经验，不允许直接在装置上做任何试验。然而动态模拟的出现，可广泛应用于开停车过程的动态研究，从而制定合理的开停车方案，从理论上探讨、分析开停车过程的特性，从而指导开停车过程的实施。动态模拟在开停车操作中的应用，主要作用有：1）缩短开停车时间，尽快达到稳定操作状态或安全停车；2）降低物耗、能耗，减少开停车损耗；3）避免可能产生的误操作或事故；4）减少不合格产品；5）保证开停车过程顺利进行。项曙光

第13页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟动态模拟在计算机辅助操作中的应用（2）复杂控制方案制定与验证复杂的控制方案通常在新厂开车成功一段时间后实施。这是因为新开工装置的安全与稳定操作是主要矛盾，往往采用简单控制回路。另外，人们对过程系统的动态特性了解还不足，尚未积累丰富的经验，不易实现复杂控制。基于过程仿真系统，工程技术人员可在计算机上研究各种复杂的控制方案，观察过程系统的动态行为，从而确定合适的复杂控制方案；人们可以研究各种控制的设定参数对系统动态特性的影响，从而整定出最佳控制参数。经仿真经验有了把握之后可逐步转入现场实施，可先从常规控制逐步过渡到先进控制，在先进控制取得成功的基础上进而实现优化控制，最终在条件成熟时可着手开发更高水平的CIMS控制。项曙光

第14页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟动态模拟在计算机辅助操作中的应用（3）事故处理方案制定与验证过程操作不当或设备缺陷等可导致灾难性事故，为减少事故造成的损失，人们要制定合理的事故处理方案。由于过程仿真模型具有预测性，可以仿真各种事故状态以及事故源扩散影响所造成的损失，因此工程技术人员可在计算机上模拟各种事故，研究确定事故发生后的各种紧急应对措施，确定较好的处置方案，使损失减到最小程度，为及时准确地指挥抢险提供科学依据。中石化安工院已开发完成了某石油化工厂油罐区计算机事故预案和紧急防灾软件系统，该系统以仿真数学模型为核心，运用数据库技术、计算机多媒体技术，可以装入笔记本电脑带到灾害现场。软件采用随机决策方式运行。只要指定出事故源位置及程度，仿真模型立即预测出不同气象条件下罐区火灾随时间扩散及对周围影响情况，并根据已存入的现场消火栓分布、道路等实际情况给出消防车出动救灾方案。若将仿真方法推广到石油化工装置事故预案和紧急救灾方案论证方面，优点将更加突出。可以预料，动态模拟仿真技术在过程系统防灾救灾方面很有应用前景。项曙光

第15页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.1动态模拟的必要性第三章过程系统动态模拟动态模拟在计算机辅助操作中的应用（4）原料变化等工况变化时操作方案制定与验证若原料处理量发生变化或原料组成发生变化时，装置操作要进行相应改变。如何改变呢？过去主要靠操作经验，在装置上不断摸索改进，这样做，即耗时又费力。现在，可借助于动态模拟技术，通过计算机进行动态仿真研究，探讨工况变化需采取的相应操作及操作条件，从而确定出最优操作方案，从而快速使装置接近最优操作，减少物耗、能耗。项曙光

第16页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.2动态模拟与稳态模拟的区别第三章过程系统动态模拟模拟对象时态不同过程系统稳态模拟主要是针对稳态的过程（过程状态变量不随时间变化）进行物料衡算和能量衡算、设备设计与核算、经济评价等；过程系统的动态模拟主要针对动态的系统（过程状态变量随时间的变化而变化）进行物料衡算和能量衡算，主要研究系统动态特性，又称为动态仿真或非稳态仿真。因此，动态模拟与稳态模拟的最大区别是模拟对象的时态不同。数学模型与求解方法不同动态模拟的数学模型一般由线性或非线性微分方程组表达，模拟结果描述当系统受到扰动后，各变量随时间变化的响应过程；而稳态模拟的数学模型主要是代数方程组，模拟结果描述稳态时各变量的平衡值。由于数学模型不同，因此，动态模拟和稳态模拟的求解方法也不同，动态模拟是微分方程组的求解，而稳态模拟是代数方程组的求解。项曙光

第17页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.2动态模拟与稳态模拟的区别第三章过程系统动态模拟需要数据不同动态模拟与稳态模拟由于前面的区别，各自需要的数据信息不同。稳态模拟并不需要那些与稳态结果无关的信息，例如塔径大小、贮罐的尺寸、管路尺寸、控制阀尺寸等。而动态模拟必需提供这些信息，因为一个单元设备的动态响应取决于设备尺寸。系统容量（即时间常数）正是由其尺寸（容积或质量）相对于流量（流率、传热速率等）确定。故动态模拟前所有涉及的设备都要确定尺寸（至少近似估计）。在进行动态模拟前另一个重要的流程方面信息必须规定的是管路配置。因为动态模拟器通常采用“压力驱动”模拟，通过全系统的压力及压降都必须规定好，这样才能使物料由高压流向低压。为此，需要的地方必须合理设置压缩机与泵，控制阀也必须放到合适的位置上并确定其尺寸。

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第18页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.2动态模拟与稳态模拟的区别第三章过程系统动态模拟需要数据不同动态模拟另一个重要问题是热力学方法的选择，为真正做到实时，人们往往采用简化的热力学关联式，但简化的热力学关联可能引入误差。HYSYS软件早期版本允许用户选择严格的还是简化的热力学方法，但现在仅使用严格的热力学方法；ASPENDynamics允许用户选择热力学方法，但缺省采用简化热力学方法；SIMSCIDynsim4.0采用严格的热力学方法。采用简化的热力学方法可以减少计算时间，加速动态模拟速度，特别是对整个过程的动态模拟计算速度显得尤为重要。过程的动态特性除了受以上因素影响外，另一个重要影响因素就是系统的自动控制回路设计，这是动态模拟与稳态模拟重要不同之处。所以，动态模拟需要带有控制回路的工艺流程图（PID），需要设置控制系统。项曙光

第19页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.2动态模拟与稳态模拟的区别第三章过程系统动态模拟表3-1动态模拟和稳态模拟的主要区别稳态模拟动态模拟时态稳态动态数学模型主要是代数方程组；物料平衡用代数方程描述；能量平衡用代数方程描述。同时有微分方程和代数方程；物料平衡用微分方程描述；能量平衡用微分方程描述。热力学方法严格的热力学方法严格的热力学方法或简化热力学计算水力学无水力学限制有水力学限制控制无控制系统必需设置控制系统管路可不考虑必需考虑管路配置项曙光

第20页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟

稳态模拟是动态模拟的起点也是动态模拟的终点。一般由稳态模拟过渡到动态模拟需要完成以下几项工作：（1）对过程进行稳态模拟；（2）在稳态模拟基础上，确定设备尺寸；（3）进行正确的管路设置；（4）设置必要的控制回路；（5）建立过程动态模型；（6）正确设置控制器参数；（7）对过程动态模型进行求解；（8）对动态模拟结果进行分析；（9）若对动态模拟结果满意，则转下一步；否则，返回前面，进行相应的调整，重新进行动态模拟；（10）动态模拟结果输出，并编制动态模拟报告。项曙光

第21页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟设备尺寸确定为进行动态模拟，必需事先确定所有设备的尺寸。设备数据越具体、越精确越好，但对不同阶段的动态模拟，可采取不同的处理方法。例如，在概念设计阶段，我们仅需要对设备尺寸进行近似估计；对已建成工厂的动态模拟，要采用实际设备尺寸。有关详细的设备设计，不属于本书范围，可参考有关书籍，下面介绍在许多过程中常遇到的一些设备尺寸近似估计方法。项曙光

第22页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟管路设置（1）管路设置的重要性化工和炼油厂最明显的特征就是有大量错综复杂的管路，各种不同管径的管路把不同设备和不同的工艺过程联接起来。管路设置决定了过程系统中压降分布和流通能力，因此管路设置对动态模拟有明显的影响。稳态模拟可以忽略管路，而动态模拟不能忽略管路的影响，否则动态模拟结果将偏离实际情况。通常，在动态模拟时不必改动管路设置的详细设计，除非一个管线特别长，它导致的滞后时间十分显著。但，对一新过程的设计，没有详细的管路设置，因此动态模拟前必须对管路进行详细设置。（2）管路的正确设置单元之间管路正确联接是十分重要的。泵、压缩机和控制阀必须放到正确的位置并正确选定尺寸才能提供所要求的物流流量。

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第23页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟液体管路阀门设置应遵循的规律：（1）液体管路中阀门应设置在离心泵的下游；（2）在一条充满液体的管线上只应一个阀门。因为对任何离心泵都必须提供净正吸入压头，所以将阀门装在离心泵的吸入端是禁止的。如果一个液流分裂成两股流（或多股流），那么每一股分流上只应有一个控制阀。(a)正确管路连接（b）错误管路连接图3-2液体管路联接系统当然，以上讲的联接形式都指离心泵系统，如果用位移泵来输送则不能用任何阀门来调节流量。因为对位移泵而言，只能用改变泵的转速或冲程长度来改变液体流量。

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第24页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟2)气体管路设置在气体管路系统中使用压缩机提高气体压力，使之可通过设备和阀。因为压缩机是一种容量设备，它每单位时间送出恒定体积容量的气体，所以在压缩机的排出管线上设置阀门并不能改变流经压缩机的物料流量。因此，不要去节流一个压缩机的排出量。但调节压缩机吸入端却可以影响通过压缩机的物料流量。通过阀门的压降降低了压缩机入口的压力，也就导致气体密度降低，就意味着压缩机的同样容积排出的质量减少。控制物料流过压缩机的途径:吸入节流，旁路（打回流）或改变转数。(a)正确管路连接（b）错误管路连接图3-3气体压缩系统的管路联接改变转数能量利用效率最高，但需贵的变速器。当然，在压缩机吸入节流还必须注意防止压缩机喘振。对于往复式压缩机流量只能用改变转数、冲程距离或气缸中的压缩容积来调节。

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第25页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟控制回路配置典型化工装置有几十个，甚至上百个控制器，这些控制器的类型和其参数的设置在做稳态模拟时是不必关心的，但在做动态模拟时则必须事先设置（是用比例调节P，比例积分PI，比例积分微分PID，多变量预估控制MPC或非线性控制等）并将参数整定。因为控制器的性能无疑会影响装置的动态行为。有关控制回路正确设置可参考有关过程自动控制专著，这里只介绍最基本的，且应用最广的PI控制器的基本知识。也许你会奇怪为什么不是PID控制器。理论上使用微分调节可以进一步改善控制性能，但实践上使用微分调节有以下明显的缺点：（1）需要给定三个条件常数；（2）噪音信号被放大；（3）有好几种PID控制算法，你必须十分小心选择适合匹配的算法；另外，从模拟角度还有另一层考虑：模拟仅仅是实际工厂的近似结果。如果一个工厂必须要用高性能的复杂控制器才能在模拟中得到比较满意的动态性能，则在实际工厂中能否很好运行就可能成问题。反之，如果用常规PI控制器在模拟中可以通过，而在实际工厂中并不能同样好的工作，那么我们还有使用高级控制器的手段来改善它。项曙光

第26页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第27页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第28页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第29页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第30页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第31页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第32页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第33页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第34页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第35页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第36页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第37页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第38页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟图3-6过程动态模型分类项曙光

第39页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第40页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第41页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟图3-7机理建模的一般步骤

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第42页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第43页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第44页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟图3-8过程辨识的一般步骤

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第45页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第46页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟图3-9人工神经网络建模过程示意图项曙光

第47页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第48页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第49页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第50页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.4过程系统动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

第51页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.5过程系统动态模拟系统第三章过程系统动态模拟

过程动态模拟系统发展方向：设计分析用的动态模拟系统和操作实时用动态模拟系统，且有稳态模拟与动态模拟合并的趋势。过程动态模拟系统应用：（1）工业过程动态模拟与控制系统仿真；（2）工业过程优化；（3）工业过程安全性分析与系统设计；（4）培训仿真器。设计分析用动态模拟系统用于模拟过程的控制动态特性来研究先进控制方案；用模拟紧急事故排放过程来研究事故排放系统的设计（包括排放管路尺寸大小计算）；用模拟放热反应器的动态特性来研究反应器合理的控制方案及计算出反应器床层最高温度及位置等。这需要建立严格的机理模型，要求物性计算必须采用准确的热力学模型计算，这就使得整个数学模型的解算耗费计算机时多。也就是在准确性和计算速度这双矛盾中，强调准确而不太计较时间快慢。操作实时用动态模拟系统主要作为操作工仿真培训系统，用于仿真一个装置的开工、停车动态过程，或是事故处理的动态过程，要求操作界面与工厂所用的DCS画面完全一样，动态模型响应速度也应与现场一样快，以达到培训操作人员的效果，而准确度可以不要求那么高，只要“逼真”就行了。这就意味着：操作实时动态模拟系统所采用的数学模型必须是简化的，物性计算式也是简化的，人机界面是按用户DCS仿真订制的，计算速度必须在0.5秒到1秒之内全部完成。这类动态模拟系统比较见表3-2a。随着计算机速度的不断提高和基于网络、基于Web计算等，这两类动态模拟系统将越来越难以区分。项曙光

第52页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.5过程系统动态模拟系统第三章过程系统动态模拟表3-2a两类动态模拟系统的比较[7]比较项目设计分析用动态模拟系统操作实时用动态模拟系统数学模型严格机理模型简化模型物性计算有完整物性数据库，严格计算利用回归的简化物性模型人机界面与稳态模拟类似与DCS界面一致计算速度不要求实时性要求实时性应用模式通用软件按用户要求定制专用软件项曙光

第53页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.5过程系统动态模拟系统第三章过程系统动态模拟20世纪70年代部分国外大学开始发表早期的动态模拟系统，如DYNSYS，DYFLD,DYSCD等。

20世纪80年代，众多动态模拟软件纷纷推出，但商品化、通用化较好的还是出自专业化的过程模拟公司。表3-2b给出了20世纪90年代前国际上著名的动态流程系统。

20世纪90年代中期，加拿大Hyprotech公司在稳态模拟软件HYSIM基础上，推出了具有稳态模拟和动态模拟功能的软件HYSYS，用户可以方便在稳态模拟与动态模拟之间切换。

20世纪末，ASPENTech公司在稳态模拟软件和动态模拟软件SPEEDUP基础上，推出了易于将ASPENPLUS稳态模型转换成动态模型，并进行动态模拟的ASPENDynamics，推出了用于过程和设备模型开发、即可用于稳态模拟又可用于动态模拟的ASPENCustomerModeler（建成ACM）；由于ASPENTech兼并了Hyprotech，HYSYS变成了后来的ASPENHYSYS；Honewell公司在HYSYS基础上推出了UNISIM软件。SimSci-Esscor公司推出了支持多计算机并行计算的动态模拟软件Dynsim。PSE公司推出了具有强大机理建模能力、可用于稳态模拟和动态模拟的模拟环境平台gPROMS。项曙光

第54页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.5过程系统动态模拟系统第三章过程系统动态模拟项曙光

第55页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.1序贯模块法3.2.2联立方程法3.2.3联立模块法3.2.4常微分方程组（ODEs）求解3.2.5微分代数方程组（DAEs）求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第56页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.1序贯模块法第三章过程系统动态模拟

序贯模块法即把过程的某个单元或设备进行建模（称为单元模块），通过一个模块一个模块顺序地求解每个单元模块得到其动态行为。对有循环物流的复杂系统，通过系统分解(partition)把大系统分解成可独立处理的子系统，排序(precedenceordering)将子系统中各个单元模块进行计算顺序的合理安排，断裂(tearing)对包括循环物流的子系统通过断裂某一或几个物流进一步降解，产生计算顺序，通过对断裂物流的加速收敛(convergenceacceleration)得到某一时刻的动态行为[2-7]。对序贯模块法的基本特点Motard[46]等和Hlavacek[47]作了很好的综述。最早采用这一方法的动态过程模拟系统是DYFLO[8]和DYNSYL[48]。早期的动态模拟大都采用这种方法。该方法的主要缺点是不能有效地处理设计型、最优化问题和强耦合系统。优点是直观且可以利用已开发的单元模块，可继承稳态序贯模块法中大量现成的算法，如分解算法、断裂算法等。用于动态过程模拟的序贯模块法主要有两类，一是非独立模块法。Hlavacek[47]把该法称为联立模块法(SimultaneousModular,注意与下面的联立模块法意义不同），而Patterson和Rozsa[48]和Cameron[49]称为耦合模块法（CoupledModular）。通用过程模拟系统DYNSYL[48]有这一方法。该法用一个统一的积分器求解所有单元模块，而单元模块本身由只提供导数的模型方程组成，所有单元模块计算次数相同。二是独立模块法。在该法中，每个模块都可有自己的积分器。独立模块法需一协调器管理模块间通讯等一系列问题[50,51]。项曙光

第57页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.2联立方程法第三章过程系统动态模拟项曙光

第58页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.3联立模块法第三章过程系统动态模拟

虽然联立模块法已成功地应用于过程的稳态模拟，但用于动态模拟的联立模块法却很少[56]。Laganier等(1991)采用此法研究了相互联结的闪蒸单元与混合单元的动态模拟，证明了该法的可行性和有效性[57]。他们用此法研究了更具工业实际的两个相互联结的精馏塔的动态模拟[53]。联立模块法将计算分为两个层次；上层是流程层，用一个DAE积分器联立求解循环流和控制回路方程；下层是模块层；采用序贯模块法计算所有单元模块。Laganier等(1991)采用动态灵敏度矩阵技术加速上层的收敛速度，而下层采用一协调器，保证所有模块积分的同步[53]。项曙光

第59页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.4常微分方程组（ODEs）求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第60页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.4常微分方程组（ODEs）求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第61页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.4常微分方程组（ODEs）求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第62页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.5微分代数方程组（DAEs）求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第63页3.2过程系统动态模拟方法

3.2.5微分代数方程组（DAEs）求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第64页3.3精馏过程动态模拟

3.3.1精馏过程动态模型3.3.2精馏过程动态模型求解3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第65页3.3精馏过程动态模拟

3.3.1精馏过程动态模型第三章过程系统动态模拟

精馏过程在过程工业中是最复杂的过程之一，它的结构复杂，处理量大，能量损耗高，提高经济效益的潜力很大。精馏过程的模拟不仅是精馏过程设计的主要手段，而且在精馏过程控制与优化操作中，也起着举足轻重的作用。因此精馏塔的建模一直倍受人们的青睐，多少年来在很多方面取得了丰硕成果。精馏过程的动态模型由维数很高、刚性度很大的微分方程组及非线性代数方程组组成。精馏过程的动态模拟是对系统暂态行为的研究。由于计算能力的原因，精馏过程的动态模拟研究比稳态模拟要晚，直到1947年才由Pigfall首先提出了动态方程。多少年来人们对精馏过程的动态特性进行了卓有成效的研究，提出了多种假设，并在其基础上提出了多种动态模型，这些模型的复杂度和精确度也各不相同。精馏过程模型化在近30年以来，发展比较迅速，但仍然存在着许多问题。最主要的是两个方面：一方面就是要进一步提高数学模型的精确性；另一方面就是要进一步缩短模型的计算时间。目前，人们对精馏塔动态模型的研究，注意力主要集中在以下三个方面：一方面是追求其通用性，使之能适用于不同工况不同状态下的各种精馏过程，即应用范围越广越好；另一方面是追求其实用性，加快模型的求解速度，使能满足实时性的要求，用于精馏塔的仿真，即越快越好；还有一方面则是追求其准确性，使模型的结果能准确地反映实际装置的动态特性，可用于精馏塔的优化设计、操作和控制研究，即越准确越好[107]。项曙光

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3.3.1精馏过程动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.1精馏过程动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.1精馏过程动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.1精馏过程动态模型第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.2精馏过程动态模型求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第71页3.3精馏过程动态模拟

3.3.2精馏过程动态模型求解第三章过程系统动态模拟项曙光

第72页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟

精馏过程动态模型是由各级塔板的物料平衡和能量平衡方程组成，可精确的描述物理过程，通常是高阶非线性的。即使通过假设对模型进行了简化，精馏塔的动态数学模型依然是由维数高、刚性的微分方程组和非线性方程组构成的。因此，必须对其进行降阶处理，进行进一步的简化。文献所提到的简化方法主要有以下几种：塔板分段法，正交配置法,用局部热力学性质模型对物性进行简化计算。塔板分段法（CompartmentalMethod）

Benallou（1986）提出了塔板分段法，即把相邻的几个塔板看成一段，每段的质量滞留量等于段内所有平衡级的滞留量的总和，组成为其中一灵敏板的组成。因此把整个塔分成几个塔段，每个塔段由几个实际塔板组成，整个塔认为是由几块分段塔板组成，从而大大降低了模型的阶数[117]。塔板分段法一经提出，立刻引起了许多人的兴趣，后人对塔板分段法做了进一步的完善。Horton等（1991）用分段塔板法处理了一30块塔板的二元精馏塔模型[118]。他研究了模型降阶、灵敏板的选择和代数方程结构对模型精度和机时的影响。发现机时与模型的阶数成正比，当模型的阶数非常大时，机时与模型阶数的平方根成正比。模型阶数增加，暂态响应精度提高。为了解决Benallou在使用离开分段的流体组成的稳态关联时，经常出现的一种反向波动现象，他将进行物料衡算的范围从进料板（中间进料）下移至21块塔板，反向波动现象消失，模型对其它干扰的响应精度不变。这个模型可应用于对非线性程度不同的塔进行有效性测试，还可用低阶线性模型为带有中间冷凝器的精馏塔设计优化控制器。项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟

Musch和Steiner（1992）提出了另一种改进方法[119]。在保留了塔板分段法的基本概念的基础上，做如下假设：(1)在分段内所有塔板上的总滞留量相同。(2)在分段内汽相流率和液相流率一致。(3)相邻灵敏板上的温度变化是线性的。(4)分段内每层塔板的压降等于本段内灵敏板的压降。所建立的模型保留了NC-1个组分微分方程（NC为总的组分数），一个总的塔段物料微分方程，采用Murphree塔板效率。除各个塔板的NC-1个微分方程必须求解之外，总滞留量方程、泡点、汽相流率、液相流率和压降只需求解各个分段上的。进料板和侧线采出板都看做是一个分段。这个模型与严格完整模型在稳态和动态时都能保持良好的一致，并消除了反向波动现象。

塔板分段简化模型与严格模型相比，其精度主要决定于分段的多少。误差常常来源于代数方程系统。浓度的动态特性对内部流动的情况非常敏感。这些误差可通过选择合适的塔段和灵敏板来减小。在浓度梯度较大的区域，蒸发热的不同会引起较大的内部流动流量梯度。因此，在传质量较大的塔段（即，浓度分布曲线比较陡峭），塔段要选择的较小。通过以上分析可知，塔板分段法所建立的模型的阶数为分段塔板的个数k。显然，k小于N。因此，用塔板分段法可大大降低模型的阶数，而且与其他低阶模型相比，用塔板分段法简化模型不要求先写出高阶模型。同时，塔板分段模型与严格模型在稳态时必保证一致，即输入变量任意变化时，塔板分段模型必能预测正确的稳态结果。项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟基于神经网络的精馏过程快速动态模拟方法（1）当前动态模型简化存在的问题由前二节知，要加快精馏过程快速动态模拟的速度一是开发简单精确的模型，二是在模型求解上下功夫，开发快速求解算法。上一节简要介绍的塔板分段法将几块塔板虚拟成一块，从而达到降阶的目的。正交配置法将精馏过程的的状态变量，诸如汽-液相浓度、塔板温度等，抽象成空间距离的连续可微函数，运用正交多项式进行描述。由于配置点数远小于塔板数，从而实现模型维数的显著降低。这二种方法都是在模型上作文章，是以牺牲精度来换取速度的方法。基于局部热力学性质方法，针对过程动态模拟中，估算热力学性质占所耗费的全部机时中的70%～90%这一事实，采用双层法策略，在模型求解层（内层）采用简单的局部热力学模型进行求解；在外层采用严格热力学模型对局部热力学模型进行更新。从而提高过程模拟计算的速度和效率。这种方法属于快速求解算法的范畴。当然，开发和探索高效积分算法，也属于此。虽然，基于局部热力学性质方法基本不牺牲精度，但这一方法由于局部热力学性质模型更新引起的不连续，会给积分方法带来困难。另外，每块塔板温度、组成明显不同，从而每块塔板需专门的局部热力学模型，对包含多塔和塔板数较多的复杂过程，这一方法的优势要相应降低。更新时，要调用严格的热力学性质计算程序，这样在更新和不更新时，过程动态模型的计算速度不同，在实时性要求较高的场合，将显得特别突出。项曙光

第80页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟（2）基于神经网络的精馏过程快速动态模拟策略在模型、积分算法一定的情况下，是否能够开发一种更快的求解算法？由前知，提高速度的唯一途径是提高非线性方程组的求解速度。非线性方程组的求解常用且有效的方法是Newton类算法。若沿用此思路，余地不大,必须另辟新径。整个非线性方程组的求解最关键且最耗时是需迭代计算的平衡子非线性方程组的求解。若有一方法能避免此子集的迭代求解，必将大大加快整个精馏过程动态模拟速度。因此，关键是建立一非迭代平衡计算模型，此模型应能适应精馏塔操作的整个范围。如何建立一能适应精馏过程的整个范围非迭代平衡计算模型？显然，采用通常的热力学方法无法直接实现。但传统的热力学方法可以提供精馏过程的整个范围的不同温度、压力、组成下的气液相焓、熵、汽液平衡常数、泡点温度（压力）、露点温度（压力）等热力学数据，利用这些数据可建立能适应精馏过程的整个范围的非迭代平衡计算模型。这一模型是多维的（可达20多维）、高度非线性的,采用传统的统计方法来建立这一模型是非常困难且不现实。而人工神经网络方法，在处理多维的、高度非线性的复杂系统的建模问题上，表现出极大的优越性。神经网络建立模型的方法，是一种映射表示法。它通过对简单的非线性函数进行复合来表达复杂的物理现象，具有自组织、自学习、联想记忆的特点，不需要预先对模型的形式、参数加以限制[21]。网络只根据训练样本的输入、输出数据来自动寻找其中的相关关系，给出过程对象的具体数学表达。同时，由于其信息分布存贮的特点，使这样建立的模型具有一定程度的抗干扰性。基于人工神经网络以上的优点，本章首次提出用人工神经网络建立精馏过程动态模拟所需的全部范围的热力学性质简化模型。从而，可实现基于神经网络的精馏过程快速动态模拟。由于该策略不仅简化了热力学性质计算，而且避免平衡子非线性方程组的迭代求解，因此，大大提高了精馏过程动态模拟的速度[39]。项曙光

第81页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟

基于神经网络的精馏过程快速动态模拟策略也可与精馏过程简化降阶模型（如，塔板分段法、正交配置法）结合、与高级积分方法结合进一步提高模拟速度，以满足设计分析用的精馏过程动态模拟和操作实时动态模拟的需要,从而构成不同精度、不同速度的基于神经网络的分层次精馏过程快速动态模拟策略。各种策略的速度与精度比较示意于表3-4。项曙光

第82页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第83页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第84页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

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3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第86页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第87页3.3精馏过程动态模拟

3.3.3精馏过程快速动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第88页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟3.4.2甲苯加氢制苯全流程动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第89页3.1过程系统动态模拟基础

3.1.3如何由稳态模拟过渡到动态模拟第三章过程系统动态模拟

稳态模拟是动态模拟的起点也是动态模拟的终点。一般由稳态模拟过渡到动态模拟需要完成以下几项工作：（1）对过程进行稳态模拟；（2）在稳态模拟基础上，确定设备尺寸；（3）进行正确的管路设置；（4）设置必要的控制回路；（5）建立过程动态模型；（6）正确设置控制器参数；（7）对过程动态模型进行求解；（8）对动态模拟结果进行分析；（9）若对动态模拟结果满意，则转下一步；否则，返回前面，进行相应的调整，重新进行动态模拟；（10）动态模拟结果输出，并编制动态模拟报告。项曙光

第90页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟过程说明及稳态模拟如图3-30所示的简单闪蒸过程，液体进入一体积2.13m3的立式罐，进料物料摩尔组成为：乙烷10％，丙烷20%，异丁烷30%，正丁烷40%，进料温度70℃，进料压力为2000kPa。进料经阀V1减压后进入闪蒸罐，闪蒸罐操作压力500kPa绝热闪蒸，闪蒸后的液体通过泵和阀V2流出，闪蒸后的气体通过阀V3流出[10]。图3-30所示的过程进行稳态模拟结果见图3-31。图3-31闪蒸过程稳态模拟结果图3-30简单闪蒸分离过程项曙光

第91页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟管路设置图3-30已进行管路设置。对稳态模拟而言，并不需要设置控制阀，而进行动态模拟是必需的。在进行动态模拟前进行管路的正确设置是良好习惯，否则，在利用HYSYS“Dynzmicassistant”（动态助手）由稳态向动态转换时会出现警告，让你在流程中加入控制阀从而实现压力驱动的动态模拟。进料阀V1设计压降为1500kPa，液位控制阀和汽相控制阀设计压降为200kPa。在控制阀数据和开度确定后，双击阀图标进入“Dynamics”（动态）页，可以对其进行设置，如图3-32A，B,C所示。选择“CheckValve”（检查阀）按钮，单击“SizeValve”（阀尺寸）按钮，自动计算控制阀的特性系数Cv。同样，也必须指定泵的有关参数。双击泵图标，单击“Dynamics”页（见图3-33）。单击“PressureRise”（压力升高）和”Efficiency”（效率）按钮，这将在动态模拟中，维持相同的压头和流率变化。项曙光

第92页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-32A进料调节阀V1数据图3-32B液位调节阀V2数据图3-32C汽相出料调节阀V3数据图3-33泵数据项曙光

第93页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第94页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-34分离罐设备尺寸设置项曙光

第95页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟由稳态模拟向动态模拟转换当稳态模拟完成、管路设置完毕，我们可以单击“Dynamics”按钮切换到动态模式。此时，动态助手将建议进行一些必要的修改，以使流率驱动的动态模拟能够进行，如图3-35所示。当想修改流程结构或设备尺寸数据或条件时，可从这里再回到稳态模拟。理想地，希望在稳态模拟和动态模拟之间进行无缝切换，但往往不能回到初始稳态的条件，一些变量值可能已发生改变，一些变量与原始的稳态情况比可能被指定。例如，假定稳态时精馏塔顶和塔底采出纯度已规定，此时稳态模拟的自由度为0，若由稳态模拟切换到动态模拟再切换回稳态模拟，此时塔的自由度为-2(太多变量指定)，此时塔顶冷凝器和再沸器的热负荷被指定；要重新进行稳态模拟，你必须对精馏塔模块参数设置进行修改，删除冷凝器和再沸器的能流。为避免这一初始化问题，在切换到动态模拟前，最好保存到相应的文件。项曙光

第96页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-35动态助手显示信息项曙光

第97页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟控制方案与控制器设置（1）控制方案

该简单过程的控制方案如下：

1）控制阀V1控制进料流率；

2）控制阀V2控制罐的液位；

3）控制阀V3控制罐的压力。（2）控制器设置

增加控制器方法如下：1）单击模板中控制器图标，出现各种控制器类型，单击PID控制器图标，移动鼠标到PFD图的相应位置，单击后控制器图标出现在PFD图上。2）双击控制器图标，出现控制器窗口。其窗口首页为“Connections”（连接），如图3-36所示。单击“SelectPV”（选择PV）按钮指定单元或物流被控制的变量。例如，如图3-37选择进料“F”和变量“molarflow”。单击“SelectOP”（选择OP）按钮选择OP信号去向。图3-38表明OP信号给控制阀V1。图3-39是选择完PV和OP连接的情况。项曙光

第98页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-36控制器连接页图3-37选择PV图3-38选择OP去向项曙光

第99页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-39PV和OP选择后的连接页图3-40控制器参数页项曙光

第100页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第101页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-41流量控制器参数设置图3-42控制器参数显示面板项曙光

第102页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第103页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-43压力控制器PV选择图3-44压力控制器OP选择项曙光

第104页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-45压力控制器控制参数设置图3-46液位控制器PV选择项曙光

第105页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-47液位控制器参数设置项曙光

第106页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-48简单闪蒸过程PID图项曙光

第107页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟记录仪设置我们需要观察变量随时间的变化。为此，需要安装记录仪。此外，可以通过输出历史数据文件，利用其它软件如Matlab或Excel等进行绘图。记录仪的安装方法如下：（1）单击“Tools”（工具）菜单和“DataBook”菜单，见图3-49。（2）在“Variables”（变量）页上，单击“Insert”（插入），选择需记录的变量。例如，需记录离开分离罐的液体流率，选择“Object”（对象）“L”，在变量框内选择“MolarFlow”（摩尔流率），最后单击“OK”按钮，如图3-50所示。为增加分离罐液位，再次点击“Insert”，选择对象“Separator”，选择变量“LiquidPercentLevel”，如图3-51所示。依次，你可以插入所有需要记录的变量。（3）点击“StripChart”（条型图）页，显示如图3-52所示。点击“Add”（增加）按钮,建立一条型图，选择要在条型图上记录的变量，如图3-53所示。点击“View”出现条型图窗口，在图上，右击，并选择“GraphControl”（图形控制），出现图3-54所示的窗口，在此窗口上，你可以调整图形的性质：颜色、刻度、标签等；也可设置时间轴及采样数据数目（缺省300）和采样时间间隔（缺省20s），见图3-55所示。

ASPENHYSYS条型图非常好用。在显示的条型图上，把光标移动到图中的曲线上，即显示该点的时间和变量值。除条型图显示外，我们也可把数据存入文件，然后导入其它软件或程序进行处理或分析。项曙光

第108页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟项曙光

第109页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-50插入液体流率变量图3-51插入液位变量图3-52增加一条型图项曙光

第110页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-53选择条型图显示变量图3-54图形控制“General”（常规）页项曙光

第111页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟进行动态模拟在完成以上工作后，可以启动积分器进行动态模拟了。点击HYSYS软件工具条上的绿色按钮即可启动积分器。在启动前，你往往需要修改显示间隔，因缺省显示间隔为1min。点击“Simulation”（模拟）菜单，选择“Integrator”（积分器）后，出现如图3-56所示窗口，此时，你可以设置显示时间（5到10s）、当前时间、结束时间等。图3-56积分器设置项曙光

第112页3.4过程系统动态模拟实例

3.4.1简单闪蒸分离过程动态模拟第三章过程系统动态模拟图3-57简单闪蒸分离过程动态行为

积分器启动后，观察显示面板上控制器输出，若过程处于稳态，所有变量保持恒定；若存在某些变化，如进料流量控制器设定值在15min时，由100变为120kmol/h，60min后，设定值降为80kmol/h，则该闪蒸分离过程动态变化，见图3-57。图3-57给出了汽相流率V、液相流率L、液位和压力P随时间的变化。项曙光

第113页3.5过程仿真培训系统3.5.1国内开发情况第三章过程系统动态模拟

国内过程仿真培训系统首先是在电厂、核电厂等领域中发展起来的。因为现代核电站、火电站的工艺流程十分复杂，设备众多，并且对运行的安全性有极严格的要求。需要高素质的管理操作人员。建立全范围培训仿真系统的需求十分强烈。随着仿真技术的逐渐成熟，仿真培训系统的经济效益和社会效益得到了各行业的承认，逐渐发展到了日益复杂化、连续化、自动化的过程工业中来。1985年以来，化工部和中国石化总公司投资300多万美元引进了六套美国Audy公司和深康公司的仿真培训系统[127]。在吸收消化国外仿真培训系统的基础上，1987年北京化工学院仿真中心研制成功我国第一套通用型石油化工仿真培训系统，在北京燕山石化公司应用成功[127]。此后，仿真培训在我国的过程工业中，尤其是石油化工和炼油工业中蓬勃发展起来。目前，国内过程仿真培训系统的应用与开发发展迅速，开发的单位众多。开发的过程仿真培训系统既有对模拟仪表盘的仿真，也有对DCS的仿真，或者是对二者综合仿真。上世纪90年