HYSYS动态模拟

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  - Hysys
  - 流程模拟
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  - 化工
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date: 2021-08-28 13:50:40
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什么是动态模拟

动态模拟是相对于稳态模拟而言的，稳态模拟就是在工厂生产过程中，装置稳定运行的一种状态，而动态模拟就是在装置开停车的时候的一种动态响应，比如一个罐子从空状态到有液位再到满负荷，是一种动态的变化过程

具体的动态模拟的性能需求就是设备对于波动的响应时间以及波动的幅度，还有从产品流出到产品合格的量，装置的承受限度等

实质上动态模拟是把每一个模块设置为一个滞留模型，使用的是压力-流量求解器，在求解器中使用体积平衡方程和阻力方程

特点是只把压力和流量作为变量，压力-流量平衡的本质是容器中物料的体积在任何时刻都保持不变

PID控制器

L/P/T/FIC分别为液位、压力、温度、流量控制

在HYSYS中控制器模块里，Action选项主要是控制阀门方向，当阀门开度随着变量的增大而增加时，选择Direct模式，反之选择Reverse

模式选项主要有四种，OFF、MAN、AUTO、Indicator，分别是关闭、手动模式、自动模式、不操作

执行选项分为两种：Internal>HYSYS，External>DCS

在参数设置中，SP代表设置变量的值，PV代表测量值，OP代表手动设置阀门的开度

做过模拟仿真或者用过DCS的同学应该很熟悉

案例模拟

对于下图中这个分离罐稳态流程：

• 构建流量控制器，调节进料流量，使进料流量保持恒定
• 构建压力控制器，调整气相产品流量，使罐压力保持恒定
• 构建液位控制器，调整液相产品流量，保持罐子的液位恒定

流股1的参数如下：

开始动态模拟

动态模拟是压力流量求解，所以需要一个压力梯度，构建初始流程如下：

初始流股4的压力是300kPa，阀门的压降为200kPa，为了保证分离罐进料的压力，需要提高流股4的压力到500kPa，同时为了调节流股4的进料流量，需要在动态模式中取消流股4的固定流量，设置如下：

设置阀门压降：（其他两个阀门同理）

设置泵的升压：

这个时候可以发现，流程已经走通了，而且液相产品也达到了规定的300kPa

但是要转换为动态模拟还差一个关键的设置，那就是分离罐的尺寸，要模拟液位的实时变化，就需要一个固定的分离罐尺寸来计算

查看液相产品的流量，是2.836m3/h，根据液相的体积流量计算出需要的分离罐的尺寸，滞留时间为5min，罐子中保持50%的液位，计算得出直径为0.67m，高度1.34m，初始液位为0%，最大液位50%

设置分离罐尺寸如下：

基础流程已经搭建完毕，通过修改流程颜色方案，让不同的流股显示不同的颜色：

启用流股5和6的压降：

完成：

打开动态模拟助手，进行动态模拟前的模型检查：

可以看到助手提示泵的压力降需要移除，但是泵的压力是我们规定的，所以不用管：

点击动态模式，进入动态模拟模式，进入动态模式之后就要根据题目要求增加三个PID控制器

第一个控制器是控制进料的量，所以PV选择流股4的质量流量：

OP对应的就是阀门VLV100的开度：

设置控制器参数：

构建第二个PID控制器，通过VLV101阀门开度控制罐子的压力，所以PV就是罐子的压力，OP还是阀门开度

控制器参数设置：

构建第三个控制器，通过控制阀门VLV102的开度来控制罐子的液位，PV就是液位，OP是阀门开度

控制器参数：

现在就完成了控制器的设置

查看曲线

在动态模式中打开“宽窄曲线图”，添加曲线

添加曲线之后点击编辑，进入参数设置界面

选择液位控制器的PV，也就是测量值：

同时再添加一个SP，也就是设定值

添加完成之后点击显示，打开曲线图形，在曲线图形中右键，点击图形控制

新建一个坐标轴：

并勾选下面的轴显示中的全部显示

将曲线的采样点改大一点：

曲线的设置就完成了

设置控制器

设置运行时间，从0到60分钟，也就是运行一小时（是模拟的时间，而不是现实时间，并不需要等待1个小时）

打开曲线的窗口，点击开始

可以看到，在开车之后，大约15分钟左右，分离罐的液位就调整到了设定值，在25分钟左右稳定（红色为实时值，绿色为设定值）

那么当我们去更改设定值的时候，管子的液位又会如何变化呢，打开液位控制器LIC100，将液位的设定值改到30%，积分器的结束时间增加到120分钟，在积分器上点击开始，继续运行，观察曲线：

可以看到，在60分钟时调整设定值到30%，实际值在70分钟时到达设定值

当然除了液位，还能看到各种其他的参数，自己去探索吧

今天的动态模拟就到这里啦，我是乙醇，下次见~

后天就开学了，可能很长一段时间都不来更新了，不要想我哦