1、HYSYS 培训教程培训教程AspenTech 战略联盟：陆地科学技术发展有限责任公司2008年10月HYSYS 培训教程培训教程动态模拟动态模拟陆地科技2008年10月LandTech培训材料培训内容培训内容1. 稳态条件稳态条件2. 槽的尺寸设定槽的尺寸设定3. 转向动态模拟转向动态模拟4. 设置控制器设置控制器5. 放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能6. 启动模拟计算启动模拟计算7. 问题交流问题交流3Copyright LandTech 2008/10LandTech培训材料稳态条件稳态条件p 液体进料流F的组分：p 液体进料流F的流体信息：n 温度：70n 压力：20bar
2、n 流量：100Kgmol/hCopyright LandTech 2008/104组分组分摩尔分数摩尔分数乙烷10%丙烷20%异丁烷30%正丁烷40%LandTech培训材料p 分离槽信息：n 立式筒型分离槽n 容积：2.13m3n 直径：1.1mn 高度：2.2mn 操作压力：5barn 绝热操作n 稳态下分离槽温度：27.5Copyright LandTech 2008/105LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/106稳态流程模拟的稳态流程模拟的PFDPFD页面页面流程描述：进料流F在70、20bar下流入一个立式筒型分离槽。当流经控制阀V1，因压降而
3、发生闪蒸。离开槽的液体流经一个泵及阀V2流出系统。蒸气流经过控制阀V3排出。LandTech培训材料HYSYS的稳态模拟结果页面的稳态模拟结果页面Copyright LandTech 2008/107LandTech培训材料控制阀设计控制阀设计Copyright LandTech 2008/108控制阀V1压降：15bar（1500KPa）开度：50%LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/109控制阀V2压降：2bar（200KPa）开度：50%LandTech培训材料控制阀V3压降：2bar（200KPa）开度：50%10Copyright LandTech
4、 2008/10LandTech培训材料设置泵的动态规格设置泵的动态规格Copyright LandTech 2008/1011双击泵图标，点击Dynamics页面，泵的动态界面如右图所示，点击其中的Pressure rise和Efficiency按钮，这意味着在动态模拟时当流量变化时泵、压头及效率不变。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1012培训内容培训内容1. 稳态条件稳态条件2. 槽的尺寸设定槽的尺寸设定3. 转向动态模拟转向动态模拟4. 设置控制器设置控制器5. 放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能6. 启动模拟计算启动模拟计算7. 问题
5、交流问题交流LandTech培训材料槽的尺寸设定槽的尺寸设定Copyright LandTech 2008/1013槽的容积已经给定为2.13m3，在做稳态模型时该值是没有必要知道的，但在进行动态模拟时这个值就非常重要。maxV因子F槽的尺寸设定要看两个指标：p蒸气的表现速度必须足够低，以便于气/液离析。这意味着其横截面积必须足够大。p液体在槽中的滞留量必须满足所要求的振荡容量（surge capacity）。槽内50%容积液体时10min的滞留。检验蒸气负荷，可以看到蒸气流量为1752Kg/h，其密度为10.6Kg/m3，则体积流量为：(1752Kg/h)(m3/10.6Kg)(h/3600
6、s)=0.046m3/s通常可以用简单的经验公式来估算最大容许蒸气速度，该速度又与密度有关，密度越大容许最大速度越小，采用“F因子”LandTech培训材料14Copyright LandTech 2008/10对于分离槽，F=0.61。因此最大容许蒸气速度为：smV/187. 06 .1061. 0max所以基于蒸气负荷可算出槽截面应是：(0.046m3/s)(s/0.187m)=0.246m2对应的槽直径为0.560m再来计算基于滞留量要求的尺寸。液体流量为3500Kg/h，其密度为548Kg/m3。可算出体积流量为：(3500Kg/h)(h/60min)(m3/548Kg)=0.1065
7、m3/min对于10min的滞留量，液体容积应为1.065m3。因液体占50%，则总容积因当是2.13m3。假定L/D比为2，则直径可按下公式计算：3213. 2)2)(4/(mDD得到直径1.11m。因为这个值比由蒸气负荷算出的直径（0.560m）大，选择两个指中的最大者。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1015这样槽尺寸即可在Dynamics页面上给定，其中页面百分数为50%。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1016培训内容培训内容1. 稳态条件稳态条件2. 槽的尺寸设定槽的尺寸设定3. 转向动态模拟转向动态模
8、拟4. 设置控制器设置控制器5. 放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能6. 启动模拟计算启动模拟计算7. 问题交流问题交流LandTech培训材料转向动态模拟转向动态模拟Copyright LandTech 2008/1017当稳态模拟收敛，且管路设置也已完成给定，就可以点击顶部工具栏中的Dynamics按钮。这时“动态助手”将建议你在一些规定中做一些改变，以便使流动驱动模拟能正确地设置好。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1018LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1019培训内容培训内容1. 稳态条件稳态条件
9、2. 槽的尺寸设定槽的尺寸设定3. 转向动态模拟转向动态模拟4. 设置控制器设置控制器5. 放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能6. 启动模拟计算启动模拟计算7. 问题交流问题交流LandTech培训材料设置控制器设置控制器设置一个控制器的步骤如下：p 点击图标版面上的Controller图标，并用鼠标的右键按住，将其拽到PDF图上来。p 双击Controller图标激活Controller的对话框，其第一页脚缀为Connetion（连接），如右图所示。Copyright LandTech 2008/1020LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/102
10、1p 点击Selected PV按钮来规定过程变量是来自哪一个流股或单元设备，要控制的是什么变量。在此例中这里要选择进料液量控制器的相应流股“F”及其变量“Molar Flow”（摩尔）流量。LandTech培训材料22Copyright LandTech 2008/10p 选择输出讯号（OP）的目标（控制器输出讯号应送出的地方）。这应当是F流量的控制阀V1。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1023p 第二个页面脚缀是参数Parameter,这是控制器设定的最重要的页面，在该页面上可以定义许多控制器的参数。首先要选择控制器的动作作用（反作用或正作用）。流
11、量控制器显示的是反作用，由于流量的增加应引起V1阀向关闭位置动作（PV增长，OP下降）。p 规定敏感元件/传感器的工作范围。对于流量控制器，选择范围为0200Kg-mol/h，后者是稳态值的2倍。对于液位控制器，其范围是0100%。对于压力控制器，其范围是37bar（即围绕操作压力5bar）。p 检验各过程的度量值、设定值和阀开启百分数。有时PV讯号的初始值并未被很好地初始化，直到积分器作用后才变好。这在某些液位控制回路中常发生。当发生这种情况时，可先将此控制器保持手动，直到积分器开始启动。p 设定控制器的各整定参数：增益Kc、积分时间 和为分时间 。为了做成比例控制器，可删去积分框中的任何数
12、字（应出现“empty”字样）。对于流量调节器，设定增益为0.5，积分时间取为0.3min（如下图所示）。idLandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1024LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1025p 将控制器打到手动或自动。如果控制器要从其他控制器接收其设定值，则点击Connection页面上的“Remote”SP模式按钮，即调到“流程”模式。p 最后一步是点击视窗底部的Faceplate按钮，这就导致在工作空间（Workspace）中出现面板。我们常把所有控制器的面板都排列在屏幕上易于看到的顶部，使受控制变量PV值和控
13、制器输出值OP都像一个水平棒图一样显示出来。PV显示顶部红色箭头表示设定值。当控制器处于自动模式，要想改变设定值时，双击OP显示处就开启一个小视窗，此时你可输入你想要的输出值给这个阀门。p 面板指示出该控制器是手动还是自动，并且也可以在这里用下拉菜单把控制器的操作模式在手动/自动之间切换，点击Tuning按钮即可打开一个Parameter页面，在这里可以改变整定参数。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1026另外两个控制器也可采用类似的办法设置。下图所示为如何对压力控制器来选择受控变量PV，此处是在对象Object中选Separator，变量为Vessel
14、 Pressure。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1027输出参数OP的目标是V3阀。这里压力控制器的动作是正作用，而压力传感器的操作范围规定为47bar。压力控制器的整定参数按经验选取；增益为2，积分时间2min。后者的整定常数是基于蒸气时间常数的估计。因蒸气流量为2.76m3/min，而槽的总体积为2.13m3。所以蒸气的时间常数近似1，那么对该过程取积分时间2min应是合理的。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1028LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1029液位控制器的
15、受控变量PV为Separator的Liquid Percent Level。这里液位控制器的动作也是正作用，并且只选择则了比例调节（积分时间是“empty”）。这是采用删去积分时间栏中的数值，而设定增益为2来做到的。最终PFD图是带有流量、压力和液位控制器的流程图，三个控制器面板被放到了屏幕的顶部。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1030LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1031LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1032LandTech培训材料Copyright LandTech
16、 2008/1033培训内容培训内容1. 稳态条件稳态条件2. 槽的尺寸设定槽的尺寸设定3. 转向动态模拟转向动态模拟4. 设置控制器设置控制器5. 放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能6. 启动模拟计算启动模拟计算7. 问题交流问题交流LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1034放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能p 点击顶部菜单栏中的Tools，并由下拉菜单中点击DataBook。p 在Variables页面上点击“Insert”，选择想要记录的变量。例如：为了记录液体由槽中流出的流量，选择Object中的“L”流股，在Variable栏
17、目中选择Molar Flow，点击OK按钮增加记录。为了增加记录液位，再一次点击“Insert”并选择对象Separator中的Liquid Percent Level。这样就可以插入想要记录的所有变量。p 点击Strip Chart（曲线图）页面脚标。点击Add按钮。这样就设置了一个运行数据记录器（Data Logger），该记录器此处记录L、V、液位及压力四个变量的历程。你可以得到几个曲线图。p 规定想要记录在这幅曲线图中的变量。通过设置右边Active列中的Active方框选择要描绘在曲线图上的变量。p 点击View就导至曲线图窗口。LandTech培训材料Copyright LandT
18、ech 2008/1035插入流量变量LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1036插入液位变量LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1037增加Strip Chart图LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1038标定Active变量LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1039p 在曲线窗口上右击选择Graph Control。打开如下图所示界面。在这里可以调节曲线图的属性：色彩、尺度及标记等。图中所示的为General页面，在这里可以选择颜色。例如，若不
19、喜欢用黑色作为底色，双击“Background Colour”（底色）框，就打开了色彩框，从这里可以选择一种喜欢的颜色。LandTech培训材料Copyright LandTech 2008/1040p 下图为如何设定时间坐标（Time Axis）。对于纵轴（变量值）则可以通过点击Axes页面来设定。p 还有件重要的事就是点击Set-Up Logger按钮来改变“数据记录器Logger”的设置。这里存储采样数目的默认值为300，采样区间为20s，这通常都要改变或能存储更多数据以适应更频繁的采样，特别是对变化快的过程。对于典型的动态模拟，采用存储数目3600，频率5s就可以了。LandTech培
20、训材料Copyright LandTech 2008/1041培训内容培训内容1. 稳态条件稳态条件2. 槽的尺寸设定槽的尺寸设定3. 转向动态模拟转向动态模拟4. 设置控制器设置控制器5. 放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能6. 启动模拟计算启动模拟计算7. 问题交流问题交流LandTech培训材料启动模拟计算启动模拟计算到此为止所有的准备工作已就绪，可以启动积分器进行模拟计算，这只要点击顶部工具栏中的绿色灯按钮就可以了。在此之前，由于显示区间的默认值为1min，也许你想改变一下显示区间。在顶部Simulation菜单选择Integrator。弹出如下窗口，在上面可以改变Displ
21、ay Interval（改为510s）；也可以设定当前时间值（Current Time）和要求积分器停止时间值（End Time），这里的停止时间为15min。42Copyright LandTech 2008/10LandTech培训材料43Copyright LandTech 2008/10LandTech培训材料培训内容培训内容1. 稳态条件稳态条件2. 槽的尺寸设定槽的尺寸设定3. 转向动态模拟转向动态模拟4. 设置控制器设置控制器5. 放置和定义记录器的性能放置和定义记录器的性能6. 启动模拟计算启动模拟计算7. 问题交流问题交流44Copyright LandTech 2008/10LandTech培训材料问题问题Copyright LandTech 2008/1045
