Honeywell霍尼韦尔.doc

UniSim流程设计与动态仿真

1流程行业过程设计与动态仿真的重要性与挑战
现代化的炼油和石化工装置对自动化控制系统的要求越来越高。随着DCS、先进控制技术、优化技术、计划与调度等先进技术的广泛应用，工厂生产自动化程度越来越高。要对装置和工艺过程进行有效的操作和控制，在选用控制策略和制定操作规程时必须全面考虑到工艺原理、过程动态特性以及各个控制对象之间约束等诸多关系。这对于装置工程师、控制工程师、生产操作人员来说是一个巨大的挑战，因为他们必须在较短时间内掌握这些先进的控制技术，熟悉调节控制的方法，全面掌握工艺过程原理及动态特性等一系列与生产操作相关的知识。如果能在正式开车之前给他们提供适当的培训，让他们充分熟悉工艺和操作规程，积累操作经验，这将非常有利于生产装置顺利投运，有利于稳定安全的生产，有利于发挥装置的最大能力，真正给工厂带来效益。
但是，装置工程师、控制工程师、生产操作员如何能在系统投运前尽快地熟悉工艺过程、获得全面的操作体验和提高处理异常事故的能力呢？传统方式主要有三种：开工前DCS短训、学习操作规程和外出实习。无论采用何种方式，所获得的知识和经验都是十分有限的。在装置开工前，DCS短训时间有限，工艺本身又未投运，所以只能做到熟悉操作界面和基本操作而已，对于复杂的控制策略、先进控制器的投用、操作程序等，操作员都无法真正体验；学习操作规程全无感性认识，就如同我们只是拿着书本学习电脑，而却没有电脑可用，效果自然不会好；外出实习，首先所学的不是用户自己的工艺，其次，在实习装置上，操作人员不可能实际操作和经历各种工况，三是操作人员不可能接触到那些核心工艺，况且还要必须支付大量的实习费用。
此外，虽然目前针对流程行业流程设计与动态仿真的应用已经非常普遍，但从专业机构的调查统计来看，仍然存在一些问题和挑战。例如，市场上有不少产品系统平台的物性库不够丰富并缺少权威性、稳态设计达不到应用精度、动态仿真特性偏离性大、不能对DCS/ESD等系统进行完全识别和兼容、对大过程模型无法实现全流程动态模拟等等。

2Honeywell综合解决方案-UniSim
霍尼韦尔基于流程行业上述这些需求，经过三十年来的开发与应用，特别是在2004年成功收购ASPEN公司的仿真业务后，公司将原有的动态仿真系统SHADOWPLANT，OTISS与HYSYS整合，形成了集流程设计、静态模拟、动态仿真、过程优化于一体综合解决方案和产品架构-UniSimTM，在技术平台的先进性，模拟应用经验的广泛性，成功实施案例和工程实施队伍的规模，技术支持能力等各个方面都得到空前的加强，在国际OTS业务中由原来的领跑者变成了占有绝对优势的主导者。
UniSimTM工艺过程设计与动态仿真工具，致力于帮助用户全面地熟悉自己的生产装置和工艺，掌握动态工艺特性，积累操作经验，提高处理异常事故的能力，保证生产装置的顺利投产，维护正常的生产操作。UniSimTM不是一般意义上的稳态过程模拟，它是全面的动态过程仿真。UniSimTM基于精确的热动力学方程和传质动力学模型，因此它成为了一套公认的可以帮助工程师研究探索工
艺过程、进行工况研究、发现工艺瓶颈、寻找最佳操作程序、进行故障分析和控制策略研究的工具，也成为了帮助工厂操作人员积累操作经验、熟悉工艺、提高操作技能的培训工具。
UniSimTM是一套关系到过程设计、工艺瓶颈分析、动态仿真、工况研究、操作方案论证、控制策略确认与调试、生产优化、装置改造等完整贯穿整个工厂装置生命周期的综合解决方案。

图1霍尼韦尔流程模拟业务发展历程

UniSimTM主要由以下三个应用模块组成：
•UniSimDesignSuite工艺设计套件
•UniSimOperationsSuite操作运营套件
•UniSimOptimizationSuite优化模拟套件

2.1UniSimDesignSuite工艺设计套件
UniSimDesignSuite工艺设计套件基于成熟的技术，已经具有三十年的开发应用经验，主要应用效益体现在：
•改进工艺设计－工程师可迅速地对工艺设计做出评估，包括利润是不是最大、可靠性如何、安全性如何等
据估计，在项目投产中由于工艺临时更改产生的费用占到总项目投资的7%。UniSim使工程师能早期评估他们的工艺设计对整个项目的影响。在设计新的工艺时，UniSim可让用户对各种现场情况快速建模。交互式的环境有利于用户作“what-if"的研究和敏感性分析。利用Unisim可对工艺进行高精度地建模，模型中包含有设备和工艺的详细信息。
•监控设备的性能－保证设备性能最优化
Unisim能让用户迅速确定设备运行性能是否达到标称值。例如，故障维修或改善设备操作性能的工程师可利用Unisim估计设备是否出现问题（如热交换器结垢，塔板溢流，压缩机和分