基于UNISIM的压缩机组动态仿真分析系统.doc

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1、基于UNISIM的压缩机组动态仿真分析系统　　【摘要】压缩机组动态仿真分析系统旨在为压缩机的生产制造、试车、投产、使用和维护提供方案和参考。本压缩机组动态仿真分析系统基于UNISIM软件和压缩机组控制系统开发，有着先进的压缩机组仿真理论，仿真结果精度高。是研究压缩机组动态性能，优化和验证压缩机组控制方案的重要工具。　　【关键词】压缩机；动态仿真；UniSim　　引言　　压缩机组动态仿真分析系统提供的所有的模型，都是基于严格的热力学、动力学机理模型构建的。这种方法适应于多组分、多相变的复杂体系，并具有良好的外延性。本系统利用机组设计时使用的物性方程，开发丰富的压缩机模型算法库，这些算法是根

2、据传热、传质、动量传递、流体力学和自动控制等基本原理开发的，具有较高的精确性和真实性。　　1.系统开发　　压缩机组动态仿真分析系统的结构，由压缩机组控制系统，压缩机组模型，压缩机组3D操作环境组成。压缩机组控制系统采用真实的工厂控制系统程序，控制系统程序在相应的仿真器上运行。压缩机组模型能够模拟压缩机组的运行工况，并为压缩机组控制系统提供实时数据，经过压缩机组控制系统的自动逻辑判断或操作者认为设定，压缩机组控制系统发出控制命令给压缩机组模型。压缩机组3D操作环境能真实的模拟工厂外操环境，与压缩机组控制系统协同操作，以实现对整个压缩机组的控制。压缩机组模型开发是整个压缩机组动态仿真分析系统

3、搭建的核心，正确、合理、准确的建模是保证分析结果是否真实可靠的的关键。压缩机组动态仿真模型，模型由压缩机、驱动机、管路、阀门等组成，除此之外还有其他辅助系统，如润滑油系统，汽轮机疏水系统，控制油系统等。压缩机组建模首先应该定义模型的基础参数，如工厂当地大气压力，模型采用的单位等。在所有的模拟设备中，压缩机是核心设备。确定压缩机的机型和输送介质后，将压缩机的设计参数输入UNISIM软件中的压缩机模型[2]，形成压缩机各个工况的性能曲线。将压缩机模型与其他模型通过物质流连接，通过逐步调试和完善，动态运行压缩机组模型。建立压缩机组模型与压缩机组控制系统和3D外操环境之间的通讯，即压缩机组动态仿

4、真分析系统。　　2.功能及特点　　2.1研究压缩机组动态性能　　压缩机组动态性能直接影响压缩机运行效率，需要专业的模型和算法并结合工艺过程才能得到分析验证。多机组串并联多用于天然气管道输送，负荷分配一直是困扰生产能耗的首要问题，特别针对于功率不同的压缩机组串并联情况，如何分配各个压缩机组的负荷以实现安全生产、降低能量损耗就显得尤为重要[3]。压缩机组动态仿真系统通过精确的物性方程，配合机组性能特性曲线，结合压缩机自身设备参数，与管网及其它设备配合计算，模拟出机组级联最佳工作点及最佳操作方法，从而在完全不影响正常生产的情况下，尽可能的减小能耗，并使各压缩机组均在最优工况下运行。在节能降耗的

5、同时，增加了压缩机的安全运行系数和使用寿命。　　2.2防喘振工况模拟分析　　在化工生产过程中，压缩机组会受上下游多重因素的影响，使入口组份、压力和温度发生改变。从而可能造成压缩机组喘振甚至停车[4]。压缩机组动态仿真分析系统可以模拟压缩机组不同工况的改变过程，为用户提供工况改变时的应对方案。在压缩机的使用过程中常常会遇到防喘振阀无法完全关闭的情况，防喘振阀不能完全关闭，不仅会使压缩机组不能达到使用要求，还大大降低了压缩机组的使用效率、安全系数和使用寿命。我们可以利用压缩机组动态仿真分析系统模拟压缩机组此时的工况，将模拟得出的参数与实际设备的参数对比分析，从而找到防喘振阀门不能完全关闭的真

6、正原因，对于不同的解决方案亦可进行进一步验证分析。　　2.3控制方案模拟验证　　压缩机组的控制主要包括转速控制、防喘振控制、电器设备控制等。压缩机组控制系统分别要经过模拟调试、静态调试和试车验证的过程。但常常在压缩机组投产后仍然会出现很多未被发现的问题，如防喘振发无法关闭，转速无法升到额定转速，汽轮机抽气功能无法使用等。这是因为在压缩机组试车时所输送的介质并非设计输送介质，或者模拟调试时控制系统所采集的数据不是连续变化的。而压缩机组动态仿真分析系统能够模拟真实的压缩机组运行情况，能够更好的验证控制方案的正确性和合理性。能够提前发现并修正控制方案的不足之处，尽可能的减少故障，提高试车效率，

7、节约试车成本。　　2.4故障模拟及解决方案　　压缩机组作为工艺装置的核心设备，在正常生产过程中难免会出现设备、仪表等各方面问题，这些问题能否正确、快速、高效的处理决定了装置的连续运行及高效生产。压缩机组动态仿真分析系统可以为用户模拟出转速大幅波动，阀门漂移、粘连、泄露，阻力系数改变，机组报警故障等所有可能发生的危险过程及后续引起的设备动作。通过此系统可以提前拟制不同故障时的应急解决方案，并对方案的可行性进行验证，可有效避免机组误停车