動態(tài)模擬系列之一：CSTR的動態(tài)分析
動態(tài)模擬系列之一：CSTR的動態(tài)分析
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介紹在天然氣加工、煉油、化工等領(lǐng)域使用流程模擬技術(shù)方面的知識和信息，并確保其中所分享的應(yīng)用型案例均已經(jīng)過驗(yàn)證，具備指導(dǎo)和參考價(jià)值。
動態(tài) 模擬
說明：本系列材料最初源自我在中石油工作時(shí)將原來是英文的材料進(jìn)行了翻譯與整理，僅用于個(gè)人的學(xué)習(xí)，也是屬于比較早期的材料了。之前是在個(gè)人博客上進(jìn)行了分享，后來博客被人惡意攻擊導(dǎo)致幾乎全軍覆滅（記得在以前的公眾號文章里也簡單的提過那次災(zāi)難）。所幸有些內(nèi)容有零零散散的備份，有些確實(shí)就算是徹底丟了。
本系列材料是當(dāng)時(shí)分享的關(guān)于動態(tài)建模的中文版教程，版權(quán)屬于原作者，我只是進(jìn)行了一些內(nèi)容的翻譯和個(gè)人理解的編輯。
本來是有對應(yīng)的模型文件的，而且呈現(xiàn)的截圖都是動圖，老直觀老漂亮了?，F(xiàn)在卻只有純文字和絕大部分的靜態(tài)圖片了（想想就氣）。如果你也常逛例如馬后炮、海川之類的化工論壇，說不定你就曾經(jīng)下載到過這個(gè)系列所對應(yīng)的模型文件（如果有的話私信分享一下啦^_^）。
本系列材料當(dāng)時(shí)總共有六個(gè)部分，最后兩個(gè)部分是我自己編寫的。分別是：
（一）CSTR的動態(tài)分析
（二）建立PFR動態(tài)模型
（三）進(jìn)一步的動態(tài)建模與分析
（四）從頭開始建立動態(tài)模型
（五）PID整定
（六）分餾塔的動態(tài)控制
（七）分餾塔的控制策略分析
當(dāng)時(shí)六寫完了，七寫了一小部分?？上У氖橇推呶沂侵苯釉诓┛偷牟莞逯袑懙模瑳]有在自己電腦的word上寫，真是醉了，所以隨著博客的覆滅徹底沒有了，找機(jī)會重新寫吧。
正好在此聲明一下，我之前博客所使用的域名 SimTechShare.com 早已不再續(xù)費(fèi)使用了，現(xiàn)在被別人申請干其它事了，那個(gè)可跟我沒有半毛錢的關(guān)系?。?/strong>
現(xiàn)在轉(zhuǎn)入正題吧！
HYSYS動態(tài)建模（一）
CSTR的動態(tài)分析
本篇作為基礎(chǔ)動態(tài)建模與分析的開篇，將主要學(xué)習(xí)了解下什么是動態(tài)模擬，并通過觀察一個(gè)CSTR動態(tài)模型來分析它的一些動態(tài)特性，簡單了解AspenHysys的動態(tài)模擬。
那么什么是動態(tài)模擬呢？區(qū)別于穩(wěn)態(tài)模擬，動態(tài)模擬的一個(gè)最主要的特點(diǎn)便是其與時(shí)間密切相關(guān)。例如對于一個(gè)閃蒸罐而言，穩(wěn)態(tài)模擬下如果進(jìn)料100kg/h，則汽相和液相的出料之和必然為100kg/h，罐內(nèi)并不存在累積量，而且它的出料量是“瞬時(shí)”計(jì)算完成的。換句話說，罐體的尺寸對穩(wěn)態(tài)模擬并不是必需的。而動態(tài)則不然，它會考慮到例如罐內(nèi)具體液位的情況。液位的高低便表示了有多少的流量累積在罐內(nèi)，而累積的多少就與時(shí)間密切相關(guān)了——不同時(shí)間下會有不同的結(jié)果。因此，動態(tài)模擬可以理解為穩(wěn)態(tài)模擬的一個(gè)擴(kuò)展，它把時(shí)間也作為一個(gè)獨(dú)立變量引入到了模型當(dāng)中，用于觀察不同時(shí)間下模型的結(jié)果。
這就跟我們實(shí)際裝置情況更加的符合，因?yàn)檠b置運(yùn)行的時(shí)刻都處于一個(gè)變化波動的狀態(tài)。因此，動態(tài)模擬將主要應(yīng)用于裝置的開停車、PID整定、設(shè)備的動態(tài)分析、OTS等方面。這些方面的應(yīng)用是穩(wěn)態(tài)模型難以實(shí)現(xiàn)的。但是！一定要注意一點(diǎn)，動態(tài)可不能用來做類似于穩(wěn)態(tài)模擬優(yōu)化的活，可千萬要區(qū)別開來！
接下來，我們將以丙二醇的制取反應(yīng)來演示動態(tài)模型的一些特性，觀察其下在不同操作條件下的動態(tài)性能。以下便是將要演示的動態(tài)模型，可以看到模型中有三個(gè)控制器，F(xiàn)IC-100、TIC-100和LIC-100，分別控制進(jìn)料量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)器的液位。
我們打開PreFeed物流，觀察其在【Dynamics】下的參數(shù)規(guī)定：
在這里可以看到，此時(shí)動態(tài)規(guī)定中激活了【壓力規(guī)定】，而不是【流率規(guī)定】。這一點(diǎn)比較重要，因?yàn)樗硎玖水?dāng)前模型采用的驅(qū)動類型是哪一種。在穩(wěn)態(tài)模型中，對于進(jìn)料我們可能需要分別指定壓力和流率才能收斂物流，因?yàn)樗鼈兌呦嗷ブg并不存在關(guān)系。但是對于動態(tài)模型就不一樣了，壓力和流率卻是相互關(guān)聯(lián)的。流率的變化就會引起壓力的改變，反之亦然。所以在動態(tài)建模中我們需要選擇一下到底采用哪種驅(qū)動方式來建立模型。
對于流速驅(qū)動：
進(jìn)料的流率和壓力必須指定；
流速并不是由壓差產(chǎn)生的；
更適用于液體工藝（通常具有良好的流動控制性）。
對于壓力驅(qū)動：
進(jìn)料和產(chǎn)品的壓力必須指定；
流率是由壓差而產(chǎn)生的；
較流率驅(qū)動的規(guī)定更加的復(fù)雜（因?yàn)樾枰胶饽Ｐ椭斜谩㈤y門等的壓力），但模型會更加的嚴(yán)格。
接下來我們想要觀察一下當(dāng)改變反應(yīng)器 ①液位控制 和 ②進(jìn)料流率 時(shí)模型的動態(tài)性能。此時(shí)我們可以在產(chǎn)品物流中建立一個(gè)帶狀圖來觀察變化情況。
對于①液位設(shè)定值變化時(shí)的動態(tài)特性觀察，我們采用手動的方式來完成以下步驟：
首先運(yùn)行模型2小時(shí)（注意，此時(shí)的2小時(shí)是指動態(tài)模型的時(shí)間，而不是真實(shí)時(shí)間）；
然后改變液位控制設(shè)定值為60%；
最后繼續(xù)運(yùn)行模型3個(gè)小時(shí)。
也就是說整個(gè)模擬運(yùn)行了5個(gè)小時(shí)的時(shí)間。這時(shí)候我們就需要先去修改產(chǎn)品物流帶狀圖的一些參數(shù)，以保證我們能夠正常的觀察到這5小時(shí)內(nèi)所產(chǎn)生的變化情況。第一步便是設(shè)定帶狀圖的坐標(biāo)尺寸能夠自動規(guī)定，并將溫度、壓力和流量全部顯示：
接下來設(shè)定記錄器的時(shí)間：
想想看為什么要設(shè)定為900呢？