Моделирование в динамическом режиме

Анализ возможных неисправностей работы компрессоров с
помощью активации динамических моделей в Aspen HYSYS®
V8.6
Татьяна Жук, младший бизнес-консультант
9 апреля 2015 г.
Содержание
•
Бизнес сегодня – проблемы и задачи
•
Обзор компрессоров
– Типы
– О чем беспокоиться?
– Неисправности
•
Моделирование компрессора в HYSYS
– Обзор
•
Активация динамических моделей для анализа возможных неисправностей работы компрессоров
– Обзор активации динамических моделей
– Демонстрация
•
2
Заключение, вопросы и ответы
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Основные задачи нефтегазовой отрасли
Обеспечение безопасности
Надежность эксплуатации
Расходы на эксплуатацию
Простой оборудования
Улучшенные
системы контроля
Моделирование
в динамическом режиме
3
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Моделирование в динамическом режиме
Почему не все его используют?
Более сложный вид
моделирования
Профессиональный опыт
4
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Компрессоры – о чем беспокоиться?
Как на этапе проектирования, так и на этапе эксплуатации необходимо решить ряд задач
для обеспечения оптимальной работы компрессоров
Задачи на этапе проектирования
•
•
Дорогостоящее оборудование
Необходимость подбора
оборудования на ранних стадиях
проекта
Проблемы обеспечения надежности
эксплуатации
•
•
•
•
5
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Необходимость обеспечения высокой
точности регулирования
Дороговизна элементов оборудования
Опасность работы на границе
помпажа
Необходимость использования систем
антипомпажного регулирования
Что такое помпаж и почему это важно уделять внимание
данному явлению
Момент помпажа наступает, когда центробежный компрессор не может развить усилие, которое будет больше, чем
сила сопротивления рабочей смеси
Результаты
• Реверсирование потока
• Нестабильность расхода и
давления
• Рост температуры газа на
всасывании
• Высокие вибрации
• Возможность повреждения
дорогостоящих деталей
• Отказ оборудования и выброс
газов в атмосферу
6
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Два режима работы: центробежный и возвратно-поступательный
Режим работы
7
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Характеристики центробежного компрессора
• Обычно предоставляются
производителем в виде
зависимостей к.п.д., напора и
давления нагнетания от
расхода газа для заданной
частоты вращения
• Предельное давление vs.
объёмный расход
8
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Характеристики для нескольких значений частот
вращения
• Активировать создание
кривых, нажав на «Enable
Curves»
• Выбрать одно значение для
регулируемой величины
• Все значения должны
использовать к.п.д.
(адиабатный или
политропный)
• Отдельные значения могут
быть активированы или
деактивированы
• Необходимо убрать значения
к.п.д., указанные во вкладке
«Параметры»
9
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Характеристики для нескольких значений частот
вращения
Возможность добавлять дополнительные значения для газов с другой молекулярной массой
Значительные изменения в молекулярном весе газа влияют на работу компрессоров, в
частности , компрессоров низкого давления
Возможность добавлять характеристики
для разной молекулярной массы газа, а
также приведенные и безразмерные
характеристики
10
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Пределы режима устойчивой работы центробежного компрессора
Граница помпажа
• Возникает, когда для данной частоты
вращения компрессора тангенс угла
рабочей точки достигает значения
тангенса угла линии помпажа
Линия насыщения
• Максимальный объемный расход,
обусловленный тем, что скорость потока на
входе в колесо достигает скорости звука, и
дальнейшее увеличение расхода
становится невозможным.
• Располагается в правой части карты
режимов (для заданной частоты вращения)
• Важна для контроля пропускной
способности, но не так критична, как линия
помпажа
11
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Граница помпажа и предел чока
12
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Моделирование работы компрессора в зоне
приближения к области помпажа
Повышение надежности эксплуатации на границе помпажа
Для того, чтобы
смоделировать работу
компрессора на границе
помпажа, выберете
вариант использования
безразмерных
характеристик («Nondimensional»)
Наглядное представление
работы компрессора на
границе помпажа
13
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Aspen HYSYS V8.6 – Activated Dynamics
Моделируйте работу компрессора в зоне приближения к области помпажа для предотвращения
выхода из строя компрессорного оборудования
14
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Aspen HYSYS V8.6 – Activated Dynamics
Моделируйте работу компрессора в зоне приближения к области помпажа для предотвращения
выхода из строя компрессорного оборудования
Activated dynamics
Анализ работы компрессора на
границе помпажа
15
Предупредите выход компрессора из
строя
• Оптимизируя технологический процесс
•
Увеличивая срок службы компрессора
•
Снижая расходы на эксплуатацию
•
Обеспечивая безопасность
технологического процесса
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Ситуация сегодня
Трудоемкий процесс, требующий опыта и навыков
Создание динамических
схем вручную
Выбор модели для каждого
сценария вручную
Создание контуров
регулирования вручную
Создание событий, окон
просмотра результатов вручную
16
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Aspen HYSYS V8.6 – Activated Dynamics
Обеспечение безопасности работы компрессора
Инженер-технолог
Модели
процессов в
статике
Инженер АСУ
Моделирование в динамическом
режиме на ранней стадии
технологического процесса
обеспечивает безопасность,
оптимизирует технологический
процесс и снижает расходы.
Модели
процессов
в динамике
Используйте моделирование в динамическом режиме
17
•
Минимум исходных данных для новых пользователей
•
Заранее заготовленные шаблоны, сценарии и окна просмотра результатов
•
Опытные пользователи могут редактировать шаблоны
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Aspen HYSYS V8.6 – Activated Dynamics
Упрощенный переход от моделей процессов в статике к моделям в динамике
Автоматическое создание
динамических схем
Автоматический выбор модели
для каждого сценария
Доступ к разным
шаблонам
Пользователь может
создавать свои
шаблоны
Автоматическое создание событий,
окон просмотра результатов
Автоматическое создание
схем регулирования
18
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Шаблон динамической модели
Независимый динамический анализ «внутри» статической модели
Упрощенная панель меню
Динамики
Динамическая модель,
независимая от
первоначальной
19
Подсхема создана для
быстрого моделирования в
динамике
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Шаблоны
Три заранее подготовленных шаблона для конфигурации работы компрессора, возможность
создавать свои собственные шаблоны
Три шаблона
Схема меняется в зависимости
от выбранного шаблона
Возможность создавать шаблоны
20
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Собственные шаблоны
Полный контроль: шаблоны, построенные на основе определенных требований к модели
Пользователи могут создавать
шаблоны, используя любые
модели HYSYS
Шаблоны можно использовать для
создания динамических подсхем
21
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Software Demo
Активация
динамических моделей
в HYSYS V8.6
22
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Активация динамических моделей в HYSYS V8.6
23
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Aspen HYSYS V8.6 – Activated Dynamics
Повышение надежности эксплуатации на границе помпажа
Простота в обучении
Активация моделирования в
динамическом режиме
облегчает переход от моделей
процессов в статике к моделям
в динамике
Быстрое динамическое
моделирование с помощью
функции активации
моделирования в
динамическом режиме
•
Заранее заготовленные шаблоны (для
динамических подсхем)
•
•
Заранее заготовленные сценарии
(плановая или аварийная остановка,
потеря мощности и несрабатывание
выпускного клапана)
Создание собственных шаблонов (для
более быстрого моделирования в
динамике)
•
Использование характеристик
компрессора для более эффективного
моделирования работы компрессора в
зоне приближения к области помпажа
•
24
Простота в использовании
Заготовленные окна просмотра
результатов и заготовленные графики
изменения регулируемых величин
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Функция активации
моделирования в
динамическом режиме
в Aspen HYSYS V8.6
дает преимущества
пользователям
динамических и
статических моделей
Aspen HYSYS V8.6 – Activated Dynamics
Совершенствуйте свои навыки моделирования в динамике с помощью онлайн-обучения в Aspen HYSYS
25
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Aspen HYSYS V8.6 – Activated Dynamics
Отзыв клиента
“Новая функция активации моделирования работы компрессора в зоне
приближения к области помпажа является инновационным инструментом …
для анализа работы компрессоров при различных сценариях. Данные и
полученные результаты предоставлены в удобном формате.”
- Ian D. Wyatt
Главный инженер WS
Atkins
26
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Additional Resources
Первый дополнительный ресурс
http://www.aspentech.com/products/activated-dynamics/
Второй дополнительный ресурс
http://www.aspentech.com/products/aspen-hysys-dynamics.aspx
Третий дополнительный ресурс
www.youtube.com/user/aspentechnologyinc
27
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Обсудите V8.6 в сообществе AspenTech!
28
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Q&A
Ближайший веб-семинар – 21 апреля 2015 г.
Оптимизация технологического процесса с помощью точного
моделирования теплообменного оборудования
Присоединяйтесь к сообществу AspenTech
www.aspentech.com/community
Веб-семинары в записи
www.aspentech.com/linkone
29
© 2015 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
Спасибо!
AspenTech is ranked as a top
innovative growth company