Худович И.М. Современные системы автоматизированного моделирован

Поле Specifications (Спецификации) окна Specifications and Variables (Спецификации и переменные, рис. 4.1.13) предназначено для выбора целевой спецификации. Для этого необходимо щелкнуть левой клавишей мыши по команде Parameter (Параметр) и в открывшемся окне выбрать объект, параметр которого будет выбран в качестве целевой функции (в рассматриваемом расчете Stream (Поток) OV (идентификационная метка потока верхнего продукта колонны)). По завершении выбора объекта щелкнуть левой клавишей мыши по команде Parameter данного окна. В результате на экран будет выведено окно Parameter Selection (Выбор параметра, рис 4.1.14), содержащее список параметров данного объекта, которые могут быть использованы в качестве целевой спецификации. После выбора необходимого параметра (в рассматриваемом расчете Composition (Состав), начиная (Starting Component) с компонента С2 по nC5 (Ending Component)) необходимо подтвердить выбор последовательным нажатием кнопки ОК в окнах Parameter Selection и Parameter. Далее необходимо задать значение спецификации (Value) и в случае необходимости

Tolerance (Погрешность).

Как уже отмечалось, с каждой спецификацией должна сопоставляться регулирующая переменная, с этой целью в поле Variables (Переменные) окна Specifications and Variables (Спецификации и переменные, рис. 4.1.13) для первой спецификации колонны выбирается переменная Duty of Heater Condenser (Тепловая нагрузка конденсатора). Выбор ее происходит в последовательности аналогичной выбору спецификации.

Рис. 4.1.13. Окно выбора спецификаций колонны в программе PRO/II

49

Выбор второй спецификации Stream (объект, параметр которого выбирается в качестве спецификации) BT (идентификационная метка потока нижнего продукта колонны) Composition of component nC4 on a Wet basis (спецификация по ключевому компоненту) in Mass fraction (размерность в массовых долях) 0,0276 (значение спецификации) и ее переменной Duty of Heater Reboiler (Тепловая нагрузка ребойлера), осуществляется аналогично первой.

Рис. 4.1.14. Окно выбора параметров спецификаций колонны в программе PRO/II

В окне редактирования насоса (см. рис. 4.1.15), вызываемого двойным щелчком левой клавиши мыши по соответствующей пиктограмме элемента расчетной схемы, в рассматриваемом примере, необходимо выбрать в качестве спецификации расчета давление на выходе (Pressure Specification: Outlet Pressure), задать значение спецификации (1000 кПа) и

эффективность (Efficiency) насоса, например, условно равную 90 %.

Рис. 4.1.15. Окно рабочего элемента Насос программы PRO/II

50

8.Настройка параметров отчета. Настройка параметров отчета осуществляется в разделе Report Format (Формат отчета) меню Output (Выходные данные). В данном разделе можно настроить единицы измерения, используемые в отчете по результатам расчета (команда Units of Measure), параметры вывода свойств потоков (команда Stream Property), параметры вывода дополнительных результатов по рассчитываемым аппаратам (команда Unit Operations) и другие параметры отчета (команда Miscellaneous Data…; число строк на страницу, ширина, разделы включаемые в отчет и т.д.).

9.Запуск программы моделирования. Для проведения моделирования технологической схемы используется команда Run (Счет), пиктограмма которой находится на панели инструментов (в виде черного повернутого треугольника, расположенноговправомнижнемуглуквадратапиктограммы).

После выполнения команды на экран, в ряде случаев, выводится окно Flowsheet Status (Статус технологической схемы), с сообщениями об ошибках либо предупреждениях программы о возможных ошибках, в первом случае необходимо устранить ошибки, во втором, у пользователя, после ознакомления с перечнем предупреждений, имеется возможность про-

извести расчет (Run Simulation).

10.Просмотр результатов. С помощью команды View Results (Просмотр результатов) возможен просмотр результатов расчета для любого выделенного аппарата или потока.

Кроме того, непосредственно возле технологического потока или аппарата можно создать таблицу, содержащую информацию об его характеристиках и свойствах. Для этого необходимо выполнить команды меню Output/Stream Property Table/Тип аппарата (Выходные данные/Таблица свойств потока/Тип аппарата) или Output/Unit Ops Property Table (Выходные данные/Таблица свойств аппарата/Тип аппарата). Появится контур таблицы, привязанный к курсору мыши. В месте где необходимо разместить таблицу надо щелкнуть левой кнопкой мыши. Вызов таблицы на редактирование аналогичен вызову на редактирование потока либо аппарата.

Вокне редактирования таблицы необходимо выбрать поток (аппарат), свойства которых нужно отобразить в таблице. Имеется возможность создать собственную таблицу. Команда меню Options/Stream Property Lists….

Для графического изображения результатов моделирования используется команда Plot (График) меню Output. С ее помощью можно вычертить профили по колоннам, теплообменникам, изменения свойств потоков и т.д.

11.Составление отчета. PRO/II позволяет создавать отчет о результатах моделирования в виде таблиц с помощью команды Output /

51

Generate Text Report (Выходные данные/Сгенерировать текстовый отчет). Автоматически сгенерированный отчет будет открыт во встроенном текстовом редакторе программы PRO/II, откуда, в последствии, он может быть сохранен в текстовом файле со стандартной кодировкой символов (ASCII). Возможен вариант вывода отчета в любой другой текстовый редактор, путь к которому прописан в окне Set Text Editor (Настройка текстового редактора), доступном по команде Options/Editor.

Ниже приводятся элементы отчета по решению рассматриваемой задачи, посвященные колонне и насосу:

UNIT 1, 'STAB', 'STABILIZER'

52

Как видно из результатов расчета программы PRO/II расчетная температура в конденсаторе составляет 57,4 °С, в ребойлере 131,1 °С, тепловая нагрузка конденсатора 119,1 МДж/час, ребойлера – 312,0 МДж/час. Мольная кратность орошения в колонне 0,53.

Расчет насоса показал, что его мощность (при кпд 90 %) должна составлять 0,0955 кВт, а напор насоса составит 41,097 м.

4.2. Краткое руководство и пример использования УМП HYSYS

Несмотря на то, что на рынке программных продуктов имеются русифицированные версии УМП HYSYS, ниже рассматривается более распространенная англоязычная версия данной программы. При этом, в скобках рядом с англоязычным названием тех либо иных элементов рабочих окон, приводится не дословный перевод, а их название в русифицированных версиях программы. Ввод исходных данных и параметров моделирования осуществляется в соответствии с общей схемой, рассмотренной в пункте 3.

53

1. Выбор технических размерностей. В программе представлены три набораединицизмерения: английский(Field), метрический(EuroSI) иСИ(SI).

Для выбора технических размерностей используется команда меню Tools/ Preferences (Инструменты/Настройки), в результате ее выполнения на экран выводится окно Session Preferences (Настройка расчета). В этом окне необходимо выбрать закладку Variables (Переменные), щелкнув по ней мышкой, а затем страницу Units (Единицы, рис. 4.2.1). В верхней части данной страницы в поле Available Unit Sets (Имеющиеся наборы единиц) перечислены наборы доступные для выбора (щелчок левой клавишей мыши). В поле Display Units (Единицы) представлены технические размерности различных свойств текущей системы единиц измерения. HYSYS не позволяет изменять ни один из трех предлагаемых наборов единиц измерения, однако существует возможность создания нового набора на основе имеющегося. Для этого, предварительно выбрав любой набор единиц измерения, необходимо нажать на кнопку Clone (Скопировать). Появится и станет доступным новый набор единиц измерения названный NewUser (имя набора может быть изменено в поле Unit Set Name (Имя набора)). Размерности переменных для созданного набора могут быть изменены в поле Display Units (Единицы). По окончании редактирования необходимо просто закрыть окно.

Рис. 4.2.1. Окно выбора и настройки системы единиц измерения программы HYSYS

54

2. Создание нового файла технологической схемы. При работе с за-

данием (технологической схемой) подразумевается его загрузка, сохранение и управление этим заданием.

Задание из существующего на диске файла можно открыть, используя команду меню File/Open/Case (Файл/Открыть/Задача). Все последующие действия выполняются стандартным образом, как для любого прило-

жения Windows.

Сохранить рабочий проект можно используя команды меню File/Save (Файл/Запомнить) и File/Save As... (Файл/Запомнить под именем). Все последующие действия выполняются стандартным образом, как для любого приложения Windows.

Для создания нового задания используется команда меню File/New/Case (Файл/Новый/Задача). После выполнения данной команды на экран выводится окно Simulation Basis Manager (Диспетчер базиса, рис. 4.2.2) в котором необходимо выполнить следующий шаг – создание пакета свойств нового задания.

Рис. 4.2.2. Диспетчер базиса программы HYSYS

55

3. Создание пакета свойств нового задания (выбор термодинамических моделей и выбор компонентов). Пакет свойств, в программе

HYSYS, минимально должен содержать перечень компонентов и методы расчета термодинамических свойств.

Для создания пакета свойств необходимо нажать кнопку Add (Добавить), находящуюся на закладке Fluid Pkgs (Пакеты свойств), окна Simulation Basis Manager (Диспетчер базиса). В результате откроется закладка Prop Pkg (Термодинамический пакет) специализированного окна нового пакета свойств (рис. 4.2.3).

Рис. 4.2.3. Раздел выбора математической модели расчета термодинамических свойств программы HYSYS

В поле Base Property Package Selection (Выбор базового термодина-

мического пакета) выбирается необходимая термодинамическая модель расчета свойств (нажатием по необходимой строке с названием метода левой клавишей мыши). Для облегчения поиска нужной модели предусмотрены функции фильтра методов расчета свойств. Для этого в поле Property Pkg Filter (Фильтр) необходимо выбрать соответствующий тип фильтра, например, EOSs (Уравнение состояния), в результате в поле выбора базового термодинамического пакета останутся только пакеты на основе уравнений состояния. Следует отметить, что энтальпия может быть рассчитана как по выбранному уравнению состояния, так и методом Lee-Kesler. Соответствующая настройка выполняется в поле EOS Enthalpy Method Specification (Метод расчета энтальпии для уравнения состояния).

56

Для выбора компонентов необходимо активировать закладку Components (Компоненты) рассматриваемого окна (рис. 4.2.4). В правой части данной закладки находится поле Components Available From The Pure Component Library (Имеющиеся библиотечные компоненты), содержащее полный перечень доступных для выбора индивидуальных веществ. Существует три способа поиска: по условному имени (SimName), по полному имени (FullName) и по формуле (Formula). Сверху соответствующих столбцов таблицы находятся селективные кнопки выбора способа поиска. После выбора способа поиска в таблице компонентов будут отфильтрованы те вещества, которые больше всего соответствуют шаблону поиска, введенному в поле ввода Match (Шаблон). В завершение, нажатием кнопок Add Pure (Добавить) или Remove Comps (Удалить компоненты) можно переносить и удалять подсвеченные компоненты в список выбранных компонентов (Current Component List).

Рис. 4.2.4 Раздел выбора компонентов программы HYSYS

Следует отметить, что для добавления гипотетических компонентов (например, нефтяных псевдокомпонентов, соответствующих узким нефтяным фракциям) необходимо в поле Add Comps (Добавить компоненты) выбрать селективную кнопку Hypothetical (Гипотетические). В результате внешний вид текущей закладки изменится и в правой ее части появится ряд дополнительных кнопок, предназначенных для формирования гипотетических компонентов и их наборов.

57

По окончании редактирования пакета свойств необходимо закрыть специализированное окно, а в главном окне диспетчера базиса (Simulation Basis Manager) нажать кнопку Enter Simulation Environment (Вход в рас-

четную среду). В результате этих действий, по умолчанию, откроется окно технологической схемы (PFD).

В рассматриваемом примере, согласно рассмотренному в пункте 4 алгоритму, выбирается термодинамическая модель расчета – SRK (в том числе и для расчета энтальпий). Компоненты выбираются из системной базы данных индивидуальных веществ в соответствии с табл. 4.1.

4. Построение технологической схемы в программе HYSYS сво-

дится, в основном, к размещению изображений технологического оборудования (далее аппаратов или пиктограмм аппаратов), пиктограмм материальных и энергетических потоков на экране. Следует отметить, что необходимость наличия энергетических потоков на схеме является отличительной особенностью программы HYSYS. Иногда на этапе построения схемы возникает необходимость в создании новых и модификаций имеющихся пиктограмм. Рассмотрим последовательность выполнения этих шагов.

4.1.Размещение изображений аппаратов. Каждый квадрат палитры рабочих элементов (панель Case (Касса объектов)) содержит пиктограмму аппарата. Для выбора пиктограммы аппарата надо установить на ней курсор мыши, появится подсказка с названием пиктограммы, и далее щелкнуть левой клавишей мыши. После этого на экране отображается курсор в виде прямоугольника, который можно перемещать по экрану. Для отказа от выставления пиктограммы на экран нажимается пиктограмма Cancel (Отмена), имеющая вид красного креста, на палитре рабочих элементов. Рядом с пиктограммой автоматически выставляется ее идентификационный номер. Эти номера присваиваются последовательно для одинаковых аппаратов.

Все последующие действия по выбору и размещению пиктограмм выполняются аналогичным образом.

4.2.Модификация пиктограмм аппаратов. У каждого аппарата, как правило, имеется множество пиктограмм. Для этого надо выделить пиктограмму, щелкнув на ней правой кнопкой мыши, после чего на экран выводится контекстное меню, некоторые команды которого рассмотрены ниже:

–Delete (Удалить) – удаляет выделенный объект;

–Transform/Rotate (Преобразовать/Поворот) – выполняет поворот выделенного объекта на выбранный угол относительно оси X;

–Transform/Mirror (Преобразовать/Отразить) – выполняет поворот выделенного объекта относительно оси Y или Х на 180 °С;

–Change Icon (Сменить значок) – позволяет изменить вид пиктограммы на альтернативный для выделенного объекта.

58