Hysys Dynamic

محمد بهزادي : تهیه کننده

طراحی •بهینه سازي •کنترل•

اغتشاشات •رسوب گرفتگی مبدل هاي حرارتی •از بین رفتن کاتالیست •

را از نقطه کاری به کمک شبيه سازی ديناميكي يک واحد، می توان رفتار انتقالی آن واحد اوليه

)Initial State ( به نقطه کاری نهايی)Final State ( در اثر بروز يک تغيير در شرايط. سيستم به دست آورد

عمر (ن فعاليت واحد استفاده از مدل ديناميكي يک واحد، ميزان سود دهی و توليد را در زما اين بهينه سازی دارای دامنه گسترده ای می باشد که از . افزايش می دهد) کاری واحد

در يک واحد شروع می شود تا مسائل مربوط به بهينه سازی طراحی مفهومی و نحوه عمليات .… و OTS ،Revampingدر واحد، آموزش

وانند از طريق بهينه استفاده از مدل ديناميكي واحد، مهندسين طراح را قادر می سازد تا بت

و افزايش قدرت تصميم گيری صحيح در مواقع لزوم، بيشترين سود سازی در طراحی و توليد . در آن داشته باشند و بهره را از يک واحد و دستگاههای موجود

Dynamics HYSYS

اقتصادي واحد که از طريق استفاده از مدل ديناميكي به دست می -برخی از منافع کليدي : آيند عبارتند از

بهينه نمودن طراحی واحد ١.

بهينه نمودن نحوه کنترل واحد ٢.

بهينه نمودن ميزان سوددهی واحد ٣.

بهينه نمودن طراحی واحد -١

د تا بهترين واحد را از نقطه به کمک استفاده از مدل ديناميكي واحد، مهندسين طراح قادر خواهند بونظر

. سود دهی، قابليت کنترل پذيری و قابل اطمينان بودن طراحی نمايند در زمان راه اندازیکه ) On-Site(به عنوان يک برآورد اوليه، تغييرات در طراحی در محل واحد

. از مقدار هزينه سرمايه گذاری مربوط به پروژه را در بر می گيرد ٧%در حدود انجام می گيرد،ل از تصميمات مهندسی خود مهندسين طراح می توانند به کمک استفاده از مدل ديناميكي، نتايج حاص

کنترل پذيری واحد است، را که شامل تغيير در برخی از پارامترهای واحد جهت افزايش سوددهی و .قبل از اجرای پروژه مشاهده و بررسی نمايند

، ميان هزينه Trade-offن يک از طريق به کار بردن ترکيبی از مدلهای ديناميکی و استاتيکی، می توا . جرای پروژه، به دست آورد های سرمايه گذاری واحد و هزينه های مربوط به عمليات واحد، قبل از ا

Dynamics HYSYS

بهينه نمودن نحوه کنترل واحد -٢

شکالت در دستيابی به مشخصات استفاده از مدل ديناميكي منجر به حذف زمانهای راه اندازی طوالنی، مدر خصوص ) Unplanned down time( مورد نظر از محصول واحد و از کار افتادن های ناخواسته

. دستگاههای مختلف در واحد می گردد

اتژی کنترل در واحدها که اکثرا به دليل طراحی نادرست فرآيند رخ می دهد، استر عدم پايداری ذاتیم کنترل ناکارآمد به شمار و پارامترهای تيون کردن نادرست، به عنوان مشخصات يک فرآيند و سيست ناکارآمد.می روند

را که منجر به ناپايداری در يک استفاده از مدل ديناميكي موجب می گردد تا بتوان نقاط کليدی يک واحد شناسايی و راه حل مناسب جهت رفع واحد، آشفتگی و اغتشاش در واحد و مشکالت مربوط به توليد می شوند را

. اين مشکالت را ارائه نمود

يک فرآيند به همراه استراتژی های همچنين استفاده از مدل ديناميكي موجب می گردد تا بتوان طرحهای بهتر. بهتر راهبری و کنترل را پيش از اجرای طرح بررسی نمود

Dynamics HYSYS

بهينه نمودن ميزان سوددهی واحد -٣

ق بهينه نمودن نحوه عمليات آناستفاده از مدل ديناميكي، منجر به افزايش ميزان سوددهی واحد از طري. می گرددواحد

استراتژی های بهينه کنترلی، ميزان استفاده از مدل ديناميكي، مهندسين طراح را قادر می سازد تا از طريق ول از طريق حذف آشفتگی محصوالت را بهبود بخشند و باعث کاهش در ميزان تغييرات در کيفيت محص بازده

در کمپرسور و در نتيجه باعث کنترل Surgeدر واحد گردد، باعث کنترل نمودن شرايط و اغتشاشاتها می گردد، باعث بهينه حذف تغييرات در کيفيت محصول اغتشاش و آشفتگی در واحد و در نهايت موجب

می گردد و Bottlenecksباالترين ميزان بازده و حذف يک واکنش جهت دستيابی به نمودن نحوه کنترل . تعيين می نمايدPinchرا در صورت استفاده از روش واحدهمچنين نحوه عملکرد

Dynamics HYSYS

مربوط به مود جهت تغيير مود از حالت استاتيکی به حالت ديناميکی الزم است تا دکمهپس از اين . سازی قرار گرفته است کليک شود ديناميک که در قسمت باالی منوی شبيه

ضوع نشان مرحله ممکن است برخی از ادوات به رنگ قرمز نشان داده شود که اين مو سازی شده سايز نشده میدهد که برخی از ادوات به کار گرفته شده در واحد شبيه

.است

موضوع وجود افت فشار قبل از تغيير مود از حالت استاتيکی به ديناميکی الزم است تا بر اين اساس عمل میHYSYS Plant چراکه برنامه در طول واحد وجود داشته باشد

.باشدعدم وجود افت فشار در طول واحد به معنای عدم وجود جريان می نمايد و

تغییر مود از حالت استاتیکی بھ دینامیکی

Distributedمدل توز یعی•مانند دما و غلظت–در سه بعد و زمان–PDEمعادالت دیفرانسیل جزئی –

)براي تجهیزات عملیاتی(Lumpتوده اي•)از تغییرات دما و غلظت در یک فاز خاص صرفنظر می شود(فقط تغییرات با زمان–ODEمعادالت دیفرانسیل معمولی –حل ساده تر –

plugراکتور •

)مکان و زمان(مدلهاي توزیعی )فقط زمان(و توده اي

براي تمام تجهیزات مدل توده اي

توزیعی است اما با تحلیل توده اي حل می گردد `PFRراکتور

معادله دیفرانسیل غیر خطیروشهاي عددي

معادله دیفرانسیل خطیجبر ماتریسی و تحلیلی

روابط بقامشابه حالت پایدار در حالت دینامیک

ترم تجمع

موازنه جرمشدت تجمع جرم جریان جرم ورودي جریان جرم خروجی

عدم وجود واکنش شیمیاییتغییر دانسیته

تبخیرخالص بودن جریان

موازنه انرژيانرژي ورودي یا خروجی به صورت هدایت یا جابجایی

CSTRموازنه انرژي براي راکتور

)انرژي به ازاي واحد جرم(انرژي درونی)انرژي به ازاي واحد جرم(انرژي جنبشی)انرژي به ازاي واحد جرم(انرژي پتانسیل

موازنه انرژي براي سیستم دو فازي

روش حل معادله غیر صریح اولر نیاز می باشدN+1 به داده هاي زمان Nبراي محاسبه مجهوالت در زمان : غیر صریح

تقریبی از روش انتگرال گیري مستطیلی

IEM

INTEGRATORگام زمانی انتگرال در پنجره براي افزایش سرعت یا پایداري سیستم

دقیق تقریبی

جریان–مشخصه هاي فشار بستگی به درجه ازادي

جریان را می سازند- جزبان ، ماتریس فشار–موازنه حجم ، معادالت مقاومت و روابط فشار

تجزیه تحلیل درجه آزادي

جریان-براي هر جریان مرزي یک مشخصه فشار

جریان–راهنماي تعیین مشخصات فشار جریان مناسب ، سرعت و زمان همگرایی را کاهش می دهد–مشخصات فشار

افت فشار ثابت

تعریف مشخصه فشار در جریان پاسسن دست هر ولو روش مناسبی استگزینه افت فشار ثابت براي تسهیل انتقال از حالت پایدار به دینامیک

کنترل فشار و ارتفاع مایع روي جریانهاي بخار و مایع

kافت فشار ثابت یا

رابطه فشار جریان براي جرینهاي بین دو دستگاه )ظروف و برج(نباشد

از شیر ، مبدل حرارتی و پمپ استفاده کنیدیا تعریف مشخصه جریان

)فقط در حالت پایدار(سایزینگ برج در یوتیلیتی دقیقه15 تا 5زمان ماند بین

30 تا 15افت فشار شیر بین

افت فشار در برج در حالت پایدار توسط کاربرافت فشار در برج در حالت دینامیک توسط محاسبات

هیدرولیک دینامیکاگر خیلی متفاوت باشند تاثیرات نامطلوب

تخمین منطقی از پروفایل فشار برج

فقط در حالت استاتیک

Event scheduler براي مدلسازي shutdown

حاالت شیر

آنیخطی

درجه اول

زما ن لذاذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذذ

رذي حرکت

هسته و منظور اصلی درس کنترل فرآیندها، مبتنی بر تئوري کنترل خطی •تئوریک محض، بدون در نظر می باشد، ولی پرداختن به مطالب و مباحث

یک گرفتن نکات عملی و ابزار عملی کنترل، موسوم به ابزار دقیق، منجر بهشیر بی یال و دم و اشکم خواهد شدمسئله منقوض و

: خواننده عالقه مند را به مراجعه دو رفرنس زیر ترغیب می کنیم••1. Instrument Engineers' Handbook, by B. G.

Liptak, ehilto, Radnor, PA, 1970•2. Measurement Fundamentals, by Moore, ISA

Publication, Res. Triangle park, NC, 1989 بدین ترتیب وارد نکات دقیق هیدرولیکی، مکانیکی و کامپیوتري نمی•

سازنده به سازنده دیگر شویم، چون محصوالت نهایی ابزار دقیق از یک. ازیمفرق میکند و در اینجا فقط به مباحث و ارکان اساسی ابزار دقیق میپرد

شمول یک انقالب داشت که تکنولوژي ساخت و به کار گیري ابزار دقیق طی ده ههاي اخیر مباید به این نکته توجه)و نه تکامل(الکترونیکی

. را می توان به پنج دوره یا نسل تقسیم کردشده است، به طوریکه مجموعه سخ تافزاري سیستم هاي اتوماسیون و کنترل: می باشدکدام از این دور هها، شامل انقالب تکنولوژیک در برخی از مفردات آن هر

لوژي هیدرولیکی، نیوماتیکیتمامی سنسورها، شیرکنترلها و حتی کنترلرها تماما برخوردار از تکنو): مکانیکی( نسل اول 1. و مکانیکی بود هاند

مجهز به تجهیزات ) مثل رله(برخی از سنسورها و حتی ماژولهاي الکترونیکی ): الکترومکانیکی( نسل دوم 2. الکترومکانیکی شد هاند

فیلد نیز به صورتتقریبا تمام ابزار، حتی شیرکنترل نیز الکتریکی شده اند، کنترل هاي): الکترونیکی( نسل سوم 3.میکروکنترلر و دیجیتال به کار گرفته شده اند

از نظرفلسفه مدیریت کنترل فرایند بطوري ظاهر شد که سنسورها و شیرکنترل ها): کنترل کامپیوتري( نسل چهارم 4به شکل برنامه هاي کامپیوتري در ایستگاه جغرافیایی در فیلد توزیع شدند ولی الگوریتم کنترل به صورت گروهی و

به این سیستم، کنترل مرکزي . اجرا می شوند) Centralized Control(و کامپیوتر (به وجه کنترلرهاي )workstation (به وجه توزیع جغرافیایی ابزار دقیق، اطالق کاري)Distributed Control System –

DCS (می شودو سیستم کنترل توزیع شده) اصلی. (IT)و شبکه کامپیوتري، سیستم کامپیوتري DCSبه صورتجهت استقالل سیست مهاي ): فیلد باس(نسل پنجم

پروتکل هاي (استاندارد شده (Bus)در ساختارهايهمچنین استفاده از فناوري گسترده تکنولوژي اطالعاتیا (Address Bus)،این نوع گذرگا ه که محللذا، درست شبیه معماري باس. پیاده سازي شدند) متداول شبکه

عبور اطالعات (Field Bus)سخت افزاري کامپیوتري نظیر گذرگاه داد هها (Data Bus)گذرگاه آدرس Process) .شدند د موسوم به فیلد باس تنظیمی کنترل کننده ها و حتی اطالعات و رکورد هاي اندازه گیري هستن

Bus) یا گذرگاه داد ههاي فرآیند

سنسورها •قلب ابزار دقیق، تجهیزات اندازه گیري یا سنسورهاي در خط می •

)online( مهم ترین کمیاتی که در مهندسی شیمی . باشنداندازه گیري می شوند، عناصر اربعه یک فرآیند یعنی شدت •

دستگاه هاي . ، دما، فشار و سطح می باشند )دبی( جریان دانسیته، ویسکوزیته، جذب مادون قرمز و ماوراي بنفش نیز •

.خاص خود را دارند موجودند و کاربرد هاي

سنسور دبی مکانیسم کار بدین . اریفیس متر یکی از ارزان ترین و متداول ترین سنسور دبی می باشد

صورت است کهدر نتیجه اگر . اختالف فشار مابین دو طرف اریفیس با مربع دبی یک رابطه جبري دارد

آنگاه می تون به طور غیر مستقیم دبی را عمال اندازه سیگنال اختالف فشار را بدانیم، 200 تا 20درگستره به طور عمومی، اریفیس ها طوري ساخته می شوند که. گیري کرد

. یک مکانیسم دیگر استفاده از توربین متر م یباشد. اینچ آب، اختالف فشار ایجاد کنند) گرانتر از اریفیس هستند(این دستگا هها باید مصالحه اي بین قیمت آن براي استفاده از

. و نیاز به دقت باالي اندازه گیري برقرار کرد ، فلومتر )فلومترهاي صوتی(سایر دستگا ههاي فلومتر، شامل سنجش سرعت صوت

در سیستم هاي جریان برگشتی گاز، افت . می باشند مغناطیسی، روتامتر، لوله پیتوت وفلومتر فلومتر هاي گردابی (Vortex Shedding)فشار زیاد تولید شده بخاطر

متر هاي منجر به انرژي مصرفی کمپرسور می شود، لذا براي این سیست مها از فلو به خاطر . پیتوت و فلومترگردابی استفاده می شود دیگري با افت فشار کم، مثل لوله

خواهد بود، نویزماهیت توربوالنس جریان، سیگنال و اندازه گیري دبی شدیدا آلوده به امروزه اکثر سنسورهاي دبی . شود) یکنواخت(لذا باید قبل از ارسال به کنترلر فیلتر

در صورت عدم برخورداري، کنترلرها عمل فیلترینگ را به مجهز به فیلتر هستند و حتی.عهده می گیرند

سنسور دماقبل نصب شده از ترموکوپل ها متداول ترین سنسور دما می باشند و نوعا در یک غالف

درحد (مکانیسم کار نیز مبتنی بر پدیده تولید پتانسیل الکتریکی . قرار داد ه می شوندغیر همجنس که در دو سر تماس غیر همدماي آنها به هم توسط دو فلز) میلی ولت

که در گستره دمایی نوع آهن تنگستن از رایج ترین ترموکوپل هاست. متصلند م یباشددر این سیستم ها گاز در یک لوله یا حباب با . نیز متداولندF◦. کار می کنند 0-1300

آن اندازه گیري لوله هاي پرشده) Filled Bulb(حجم محدود قرار دارد و فشار .یشودبا افزایش یا کاهش دما، بر میزان فشار سیستم افزوده شده یا کاسته م . میشود

– Resistant Thermometer Diode. (گرچه گرانتر ولی دقی ق تر هستند RTD (مکانیسم عملکرد آنها مبتنی بر رابطه بین ترمومترهاي مبتنی بر مقاوم اهمیک

ولی پاسخ دینامیکی سنسورها نوعا خیلی سریع است. دما و مقامت اهمیک می باشدثابت زمانی یک ترموکوپل با غالف عمیق و پوشش . سنسورهاي دما استثنا هستند

!حدود چند دقیقه میباشد ضد خوردگی در) عایق (پلیمري

سنسور فشار و اختالف فشار فرایندياز مکانیزم هاي معروف اندازه گیري فشار و اختالف فشار در سیستم هاي

دیافراگم •• .Bellows) (سیستم هاي آکاردئونی•Bourden Tube (لوله هاي مارپیچ

می باشند، معموال از سیستم اندازه گیري موقعیت فنر یا میزان )اعمال نیرو(در سیستمهاي مکانیکی

.فشرده شدن آن استفاده می شود ارتفاع مایعات به طرق مختلف و به صورت مستقیم سنسورهاي ارتفاع یا سطح مایع

:می شود، ولی رایج ترین مکانیسم ها سه قسم می باشند یا غیرمستقیم اندازه گیري. تعقیب موقعیت یک شناور که سبکتر از سیال مخزن باشد1)معروف به انداز هگیرهاي جابجایی( اندازه گیري وزن ظاهري یک استوانه شناور 2 اندازه گیري اختالف فشار استاتیکی بین دو نقطه از مخزن3

)Transmitters (ترانسمیترهاپردازش ) یا کامال الکترونیکی( ترانسمیترها نوعا واحد هاي الکترومکانیکی

سیگنال هستند، . بدین معنی که به صورت واسط بین فرآیند و سیستم کنترل عمل می کنند

ترانسمیتر غالبا در خود مدار الکتریکی یا مجموعه الکترومکانیکی یکاگر آن را جدا حساب کنیم، آنگاه موسوم . سنسور یا همراه با آن قرار دارد

یک ترانسمیتر نمونه، سیگنال اندازه گیري را که . است به ترانسدیوسر)Transducer(معموال به صورت میلی ولت، اختالف فشار و یا

منظور . جابجایی مکانیکی هستند را به یک سیگنال استاندارد تبدیل می کنند. کنترلر و خروجی از آن است از سیگنال کنترلی، سیگنال هاي ورودي به

اق سیگنال هاي استاندارد کنترلی که سازندگان بی نالمللی بر سر آنها وف:دارند عبارتند از

5±, 10±, 10-0, ولت :0-1mAآمپر :4-20فشار :3-15

فرض کنید این ترانسمیتر طوري طراحی . مراجعه کنید1به طور نمونه، به ترانسمیتر فشار نشان داده شده در شکل • میلی آمپر می کند و به 20 تا 4 کیلو پاسکال را تبدیل به جریان استاندارد 1000 تا 100که فشار نسبی بین شده است

.توجه کنید اصطالحات زیر

معموال بسیار سریع ) غیر از سنسور (پاسخ دینامیکی خود ترانسمیتر •است و در نتیجه براي آن در بلوك دیاگرام از یک بهره

تناسبی ساده استفاده می شود، یعنی به خاطر دینامیک سریع آن، •. سیستم ترانسمیتر را جبري فرض م یکنند

شیرهاي کنترلقه اگر کنترلر و الگوریت م هاي کنترل را یک طرف اصلی و نر م افزاري حل

واسط و ذات البین این کنترل تجسم کنیم، آن گاه شیرهاي کنترل عماله تکه با سر دیگر حلقه، یعنی فرآیند و بخش سخ ت افزاري سیستم مداربست

و یک ) seat(در سر دیگر ساقه جهت باز و اکثر شیرهاي. م ي باشد کنترل شامل یک توپی ) plug( در یک سر ساقه شیر ) stem(بالشتک

سر دیگر ساقه ). 5 و 4شکل (بسته کردن یک دریچه اریفی س مانند هستند به طوري که با افزایش یا .به یک دیافراگم آ ب بندي شده متصل است

کاهش فشار هواي یوتیلیتی باالسر دیافراگم، و همچنین به کمک مکانی ساقه شیر باال یا پاین م ي رود تا از طریق دریچه سم فنر روي ساقه، عمال

جنبه هاي اصلی یک شیر کنترل . کذایی، جریان سیال کم و یا زیاد شود ه طراح ) action(مشخصه هاي عملکردي ، که اعم از (باید مورد مداق

و ) size.( قرار بگیرد، عبارتند از عمل شیر) مهندس فرآیند یا کنترل ر شی) characteristics(اندازه یا سایز شیر کنترل

عمل شیر کنترلاز نظر نحوه عمل هنگام وقوع ) اعم از برقی و تیوماتیک( شیرهاي کنترل

حاالت اض طراري دو گونهبه بیان واضح تر، اگر سیستم برق فرآیند قطع شد، شیرهاي . طراحی می شوند

برقی آیا باید کامال باز شوند یا بسته ؟ این مود. دارد عملکرد بستگی به شرایط فرآیند و تاثیر متغیر کنترل کننده روي پروسه

به طور مثال، اگر در شیرکنترل، بخار زنده یاه سوخت جریان دارد، باید شیري را انتخاب کنیم که درصورت ا ضطرار، بست

مثال دیگر، شیرکنترل روي خط جریان . شود باید آن مود عملیاتی را . مبرد ژاکت سردکن یک راکتور گرمازا می باشد

انتخاب کنیم که اگر جریان هواي فشرده

شیر هاي . روي سر دیافراگم شیرکنترل قطع شد، شیر کامال باز شود ) یوتیلیتی(کامال می بندند، اگر ساقه شیر 5 و 4کنترل نشان داده شده در شکل هاي

باال کامال پایین بیاید و برعکس، کامال باز م ي شوند اگر ساقه آنها کامالافزایش فشار هواي فشرده باالي سر دیافراگم باعث از آنجایی که. باشد

بسته شدن شیر یا) براي این شیرهاي خاص (پایین آمدن ساقه و در نتیجه هوا براي بسته « ) Air-to-close, AC(حال اگر بالشتک را . می باشد برعکس نصب ، قطع شدن جریان می شود، مود عملکرد آن شیر» شدن یا فنر را زیر دیافراگم نصب ) البته مقتضی و متناسب با شکل اریفیس (کنیم

می باشد، به طوریکه در حالت اضطراري شیر کنیم، آن گاه، عملکرد شیربه » هوا براي بازشدن « ) Air-to-open, AO. (کامال بسته می ماند

بدین ترتیب، براي AO، شیرکنترل )جریان مبرد (و براي مثال دوم صورت، باید شیرکنترل با مود )جریان بخار یا سوخت (مثال اول باAC. انتخاب کنیم

پاسخ نوساني میرا شونده داراي مشخصھ ھا و مولفھ ھاي مھمي مي باشد كھ از نظر

دقت كنید . صنعتي و عبارات اپراتور فھم حائز اھمیت است بامشاھده پاسخ نوساني میراشونده، الزاما سیستم داراي دینامیك درجھ دوم خالص نیست یا حتي در صورت مد لسازي دقیق.نیز، معلوم نیست فقط مشتق مرتبھ دوم ببینیم

وارد زیر به دقت قبل از تغییر مود از حالت دینامیکی به حالت استاتیکی الزم است تا م :چک شوند

اضافه کردن یک واحد عملیاتی-1 سایز کردن دستگاهها-2 تطبیق دادن فشار مربوط به برجها -3 نحوه عملکرد منطقی واحد-4 اضافه کردن حلقه کنترل -5 تغییر مود از حالت استاتیکی به حالت دینامیکی-6جریان - اضافه کردن مشخصه مربوط به فشار -7 رفع موانع و تنگناهها-8

تغییر مود از حالت استاتیکی به دینامیکی

اضافھ کردن یک واحد عملیاتی

جريان نيستند متصل هستند -ردر ابتدا بايد جريانهايی که به دو واحد عملياتی که دارای مشخصه فشا جزء واحدهايي هستند که Tray sections و Separatorواحدهای عملياتی از قبيل . مشخص شوند

جهت رفع اين مشکل بايد از واحدهای عملياتی از قبيل . باشندفشار نمی-دارای مشخصه جريانValves,Heat Exchangers ,Pumps برای اين جريانها استفاده نمود تا دارای مشخصه جريان -

.فشار گردند

تغییر مود از حالت استاتیکی بھ دینامیکی

سایز کردن دستگاهها

. دارند تمامی ادوات مورد استفاده در واحد شبیه سازي شده نیاز به سایز شدن

سایز کردن شیر کنترل

:جهت سایز کردن یک شیر کنترل الزم است تا مشخصات زیر ارائه گردند ) Linear, Quick Opening or equal percentage( نوع شیر کنترل -1 موقعیت قرار گرفتن شیر کنترل در حالت نرمال -2 افت فشار در طول شیر کنترل -3 دبی عبوري از شیر کنترل -4

جریان از شیر را 100% الزم جهت عبور Cv مقدار HYSYS Plantدر صورت مشخص شدن موارد فوق .دهد-نشان می

تغییر مود از حالت استاتیکی به دینامیکی

سایز کردن دستگاهها

Separatorسایز کردن

. ها انجام گیرد Separatorجهت انجام آنالیز دقیق الزم است تا سایزینگ مناسب براي جهت سایز کردن . میزان مایع موجود در ظرف بر روي زمان پاسخ سیستم تاثیر میگذارد

Separator الزم است تا ابعاد مناسب براي ظرف در نظر گرفته شود .

Heat Exchangerسایز کردن

.وله مبدل مشخص گرددبراي این منظور الزم است تا مشخصات ابعادي مربوط به قسمت پوسته و ل

تغییر مود از حالت استاتیکی به دینامیکی

سازي شده - جریان در داخل واحد شبیه –به منظور حل همزمان روابط مربوط به فشار هاي گزینه. الزم است تا یک سري مشخصات عملیاتی براي سیستم در نظر گرفته شوند

: گردند-ممکن براي فشار و یا جریان شامل موارد زیر می

)Material Stream( مشخص نمودن مشخصه فشار براي جریانهاي ماده -1

)Material Stream( مشخص نمودن مشخصه جریان براي جریانهاي ماده -2

افت فشار ثابت در طول دستگاهها-3

جریان – رابطه فشار -4

محاسبه مقاومت براي شیرهاي کنترلی -5

محاسبات هدایتی براي دستگاههاي فرآیندي -6

تفاوت میان مشخصات دینامیکی و استاتیکی

رای مشخصه فشاری برای کليه جريانهای مرزی و حذف مشخصات فشاری و جريان ب جريانهای داخلی

مشخص نمودن مقاومت در مقابل جريان برای شيرهای کنترلی

برای مبدلهای حرارتیConductanceتعيين مشخصه

سازی شده سايز کردن کليه ادوات مورد استفاده در واحد شبيه

سازی دینامیکی -مشخصات دینامیکی الزم جھت انجام شبیھ

حل در نظر گرفتن جهت مشاهده نحوه حل مسائل فشار و میزان جریان شاید بهترین راه .سیستم به عنوان یک مساله مقدار مرزي باشد

گردد، بنابراین اگر پارامترهاي میزان جریان و فشار براي تمامی جریانهاي مرزي مشخص -Pressureتمامی فشارها و میزان جریانهاي داخلی بایستی توسط حل معادالت

Solver میزان فشار و میزان جریانهاي مربوط به جریانهاي داخلی از . به دست آیندمیزان جریانها . آیدسازي شده به دست می طریق میزان گرادیان فشار در سیستم شبیه

:آینداز چند طریق به دست می

در داخل ) تمامی ظروف با در نظر گرفتن انباشت براي آنها (ها تغییر در فشار بخار گره -1. سازي شده-سیستم شبیه

. مقاومتها در امتداد شیرها -2

. حرارتی هدایت جریان از طریق دستگاههایی از قبیل کولرها، هیترها و مبدلهاي-3

، مساله مقدار مرزيPressure-Flowحل مسائل

هاي فشار-گره

برخی . شوند- شناخته می به عنوان یک گره) همراه با انباشت(تمامی واحدهاي عملیاتی : فته شوند از واحدهاي عملیاتی ممکن است در حکم یک گره و یا چند گره در نظر گر

Heaters/Coolers with multiple zones

Heat Exchanger-shell side/tube side

Columns with multiple stages (trays)

، مساله مقدار مرزيPressure-Flowحل مسائل

در محیط دینامیک و عمل کننده هاي منطقی Component Splitterدستگاههایی از قبیل ١). هستندغیر قابل استفادهد ن تبعیت نمی کن Pressure Flowاز قوانین چون

از قبیل اتمسفر و یا (که به یک محیطی با فشار ثابت وارد می شوند ) نهایی(براي جریانهاي خروجی ٢) .الزم است در مد دینامیک، مشخصه فشاري جریان فعال گردد ) یک مخزن بزرگ و نامحدود

طریق اختالف فشار و در حالت دینامیکی الزم است تا شدت جریان مربوط به یک جریان خاص از ٣)، این Hysysدر مد دینامیکی . یا از طریق ادواتی همچون پمپ ها و یا کمپرسورها تعریف گردد

قرار دادن و در نظر امر از طریق فعال نمودن گزینه مشخصه جریان در منوي دینامیک و بدون . گرفتن ادوات اضافی امکان پذیر است

م به منظور کنترل نمودن لزوم قرار دادن شیر بر سر راه برخی از جریانهاي مرزي موجود در سیست ۴)جریان به یک محیط بینهایت متصل (میزان فشار و شدت جریان مربوط به یک جریان خاص

فعال نمودن البته الزم به ذکر است که راه دیگر جهت جلوگیري از قرار دادن شیر، .) . نگردد .ز جریانها می باشد مشخصه فشاري و یا مشخصه جریان در منوي دینامیک مربوط به این گونه ا

، در خصوص تمامی مبدل هاي حرارتی "متناسب بودن میزان جریان با افت فشار "قانون طبیعی ۵)در مد دینامیک، الزم است در مورد هر یک از این مبدلهاي . موجود در واحد باید صادق باشد

البته گزینه افت فشار در این مورد . حرارتی، مشخصه افت فشار و یا مشخصه فشار جریان فعال گرددبدل از نقطه نظر فیزیکی نباید به کار گرفته شود چراکه در نظر گرفتن افت فشار ثابت در طول م

.بی معنی می باشددد و در صورت یکسان برقراري جریان، از طریق میزان افت فشار در دو طرف مبدل تعیین می گر

که در نظر گرفتن افت شدن فشار در دو طرف مبدل، میزان جریان عبوري به صفر تقلیل می یابد . فشار ثابت، این پروسه طبیعی را زیر سوال می برد

نکات مهم در زمان کار در محیط دینامیک

در مد ديناميکی می باشد برای جداکننده ها، يک پارامتر غلط افت فشار ثابت در نظر گرفتن ۶) معموال به منظور در نظر Staedy-Stateدر حالت . چراکه قوانين فيزيکی را زير سوال می برد

را برای آن در نظر می گيرند ولی اين افت فشار ناشی از اصطکاک، يک مقدار غير صفر گرفتن رای جداکننده، به طور مقدار در حالت ديناميکی، با توجه به ابعاد و اندازه های مشخص شده ب

.می شود کامال دقيق مدل فعال Equal Pressure های موجود در واحد تحت بررسی، در مد ديناميکی گزينه Mixersبرای ٧)

.می گردد

نکات مھم در زمان کار در محیط دینامیک

جهت HYSYS Dynamics Assistant دارای برنامه کمکی HYSYSنرم افزار اين برنامه کمکی قادر به ارائه مشخصات . باشدسازی ديناميکی میانجام يک شبيه

)Specification ( باشد که به کمک اين در مورد واحدهای عملياتی مختلف مینحوه عملکرد اين برنامه . مشخصات بتوان يک برنامه شبيه سازی ديناميکی را اجرا نمود

اندارد به اين ترتيب است که اگر مشخصات وارد شده توسط کاربر از مشخصات است . پردازدمتفاوت باشد با ارائه مشخصات مناسب اين برنامه به ارائه راه حل می

HYSYS Dynamics Assistant

مشخص مییک دستگاه نظیر یک ظرف داراي یک ابعاد مشخص و به تبع داراي یک حجم .باشد

: شود-از نظر ریاضی این موضوع به صورت زیر نشان داده می dv/dt=0

تابعی از دما و میزان به صورت ) فشار ظرف(گره فشار ، یک حجم ثابتبنابراین براي یک . گردد محاسبه می انباشت ظرف

قوانین اساسی

Feed 1

Product 1

Product 2

FixedVolume

و ) انتالپی(سرعت تغییرات دما بستگی به سرعت تغییرات فشار در ظرف در مد دینامیکی، : دارد )سطح(سرعت تغییرات میزان انباشت

dp/dt=fn(V,F,T)

:که در این رابطهV=Fixed volume

F=Change in Flow (Hold Up)T= Temperature (Change in Enthalpy)

:توان بیالن حجمی زیر را حول ظرف نوشت -می

(Volume Change due to Pressure Change)+(Volume Change due to Flow Change)+(Volume change due to Temperature change)=0

. گرددهمیشه باید صفر میزان تغییرات کلی مربوط به ظرف

قوانین اساسی

Feed 1

Product 1

Product 2

FixedVolume

:به عنوان نمونه به مثال زیر توجه نمایید

عملکرد جداکننده زیر را در مد دینامیکی در نظر بگیرید که در .کند عمل می50% حالت یکنواخت با سطح

افزایش در فشار ظرف

:فشار ظرف به دو دلیل افزایش خواهد یافت

1- Vapor Flow In-Vapor Flow Out=Accumulation

بد در حالیکه میزان محصول ایزمانی که میزان بخار ورودي به عنوان خوراك افزایش می فزایش در میزان به صورت بخار ثابت باقی بماند، چون بخار یک سیال تراکم پذیر است، ا

.گردد تا فشار ظرف افزایش یابد انباشت بخار باعث میگردد تا میزان فضاي اشغال شده توسط بخار افزایش در میزان انباشت مایع در ظرف باعث می -2

.کمتر شود و در نتیجه فشار ظرف افزایش یابد

قوانین اساسی

Feed 1

Product 1

Product 2

FixedVolume

:به عنوان نمونه به مثال زیر توجه نمایید

عملکرد جداکننده زیر را در مد دینامیکی در نظر بگیرید که در .کند عمل می50% حالت یکنواخت با سطح

استاتیکیدر حالت Flow in to Separator=Flow Out of Separator, No Accumulation

باقی ثابت محصول جریان دبی یابد و افزایش خوراك جریان دبیاگر میزان اما در مد دینامیکی، تغییر نسبت به حالت یکنواخت و فشار ظرف) آنتالپی (، دما )Hold-up(میزان مایع بماند،

.خواهد نمودافزایش در میزان سطح مایع

Liquid Flow in –Liquid Flow Out=Accumulation (Hold Up)

ی بماند، میزان اگر میزان دبی جریان خوراك افزایش یابد و دبی جریان محصول ثابت باق .،افزایش خواهد یافت)Hold-up(مایع

قوانین اساسی

Feed 1

Product 1

Product 2

FixedVolume

ها، مقاومتها و جریان به صورت ترکیبی از گره – ، شبکه فشار HYSYSدر نرم افزار بنابراین در . شود جریان از یک گره به گره دیگر منتقل می . شود هدایتها در نظر گرفته می

جریان رامشخص می– سري معادالت اساسی وجود دارند که شبکه فشار یک حالت کلی :نمایند

. کنند را بیان میبیالن جرم حول گره معادالتی که -1. کنند را بیان میمقاومت و هدایت جریان معادالتی که -2

در این شرایط، . ها جریان غیر قابل تراکم در گره شود به حالت مربوط میترین-ساده و ز قبیل قطر لولهاگرادیان فشار و پارامترهاي دستگاه دالت جریان به صورت تابعی از امع

. باشدتجمع صفر هاي است ک به گونه بیالن جرم حول گره . زبري لوله

. باشند-جریان بسیار پیچیده می-هاي پیچیده دینامیکی معادالت فشار در مورد سیستم جریان چند فازي

ها به صورت تابعی از سایز دستگاه، میزان انباشت و انتالپی سرعت تغییر در فشار در گره .فازها

) براي ستونها (گردند بلکه ارتفاع سد میزان جریانها نه تنها از طریق گرادیان فشار تعیین می . ها و اختالف دانسیته

جریان–شبکه فشار

روش حل همزمان تعادل فشار جریان

ورودي و خروجی از گره يتابعی از میزان جریانها به صورت ها فشار در گرهاز آنجاییکه دستمیزان جریانها به دستگاهها به صورت تابعی از فشار باالدست و پایین ها هستند و

مشخصا به یکدیگر HYSYSافزار -دستگاه هستند، رابطه میان فشار و میزان جریان در نرم ، حل HYSYSبه منظور دستیابی به رابطه میان دبی و فشار در نرم افزار .ولبسته است

از طریق یک سري روابط خطی و غیر خطی صورت ) Flowsheet(همزمان یک سیستم .پذیرد-می

جریان–شبکه فشار

f1

f2 f3

f4 f5P1

P1

P1 P1 P1

P1,P2,P3 etc. represent Pressure Nodes (Vessels with hold-up) F1,f2,f3 etc. represent streams with flowrates

معادالت مربوط به HYSYS ربعالوه به منظور بهینه کردن حجم عملیات محاسبات، نرم افزا :نماید-هر دسته از دستگاههاي عملیاتی را به مانند زیر تقسیم بندي می

Pressure/flow relationshipsEnergy relationshipsCompositional relationships

به صورت . هاي مختلف، حل شوند توانند باهم و با فرکانس این گروه از معادالت سپس می هستند و معادالت Step Sizeجریان داراي کمترین میزان -نمونه، معادالت فشارCompositionداراي بیشترین Step Sizeهستند .

جریان–شبکه فشار

:باشد جرم میترين راه جهت تعريف يک سيستم شيميايی استفاده از قانون عمومی بقای ساده

های فرآيندی پارامترهای مشخصه برای سيستم

Rate of Accumulation = Input-Output+Internal Generation

سطح رم برای يک سيستم کنترل به منظور تعريف برخی از مشخصات يک سيستم شيميايی، قانون کلی بقای ج )Level ( به عنوان يک سيستم خطی در ادامه آورده شده است :

oi FFdt

dHAdtdV

−==

: شودقانون بقای جرم در ظرف به صورت زير نمایش داده می

: که در اين رابطه V=the liquid volume in the tankH=the liquid height in the tankA=the cross-sectional area of the tank, assumed constantFi=the inlet flowrateFo=the exit flowrate

H

Fi

Fo

هاي فرآیندي پارامترهاي مشخصه براي سیستم

oi FFdt

dHAdtdV

−==

H

Fi

Fo

. باشد و ارتفاع مایع در تانک به صورت غیرخطی می Foرابطه میان دبی جریان خروجی از تانک صورت به به عنوان یک معادله درجه یک خطی، الزم است تا دبی خروجی از پمپ را 1به منظور بیان معادله

خروجی از این فرضیه زمانی صادق است که دبی . خطی نسبت به ارتفاع مایع در داخل تانک در نظر بگیریم تواند به صورت خطی میزان مایع خروجی از تانک می. تانک به صورت قابل مالحظه نسبت به زمان تغییر نکند

.نسبت به ارتفاع تغییر نماید ) مقاومت شیر کنترل خروجی ( Rو با ضریب ثایت

RHFo =

RHF

dtdHA i −=

:تواند به صورت زیر بازنویسی شود - میقبلیبنابراین رابطه

iRFHdtdHRA =+

)()( tKutydtdy

=+τ

های فرآيندی پارامترهای مشخصه برای سيستم

H

Fi

Fo

)()( tKutydtdy

=+τ

∆PV

Process Variable

63% of ∆PVθ

U

τ

های فرآيندی ­ پارامترهای مشخصه برای سيستم

)()( tKutydtdy

=+τ

∆PV

Process Variable

63% of ∆PVθ

U

τ

بهره فرآیند

. آیندی شناخته شده است نسبت تغييرات در خروجی از فرآیند به ورودی فرآیند به عنوان ثابت فر

KtutygainStateSteady ==−)()(

ثابت زمانی

پس از یک ثابت زمانی مقدار پاسخ.شود­، به عنوان شاخصی از سرعت سیستم شناخته میτثابت زمانی، .رسد­ از مقدار نهایی خود می٦٣,٢%سیستم به

هاي فرآیندي -پارامترهاي مشخصه براي سیستم

∆PV

Process Variable

63% of ∆PVθ

U

τ

زمان تلف شده

. ییر در خروجی از سیستم گردد مقدار زمانی که باید سپري گردد تا یک تغییر در ورودي سیستم باعث تغ این زمان. تواند بسته به نوع فرآیند و محل قرار گیري سنسور مورد اهمیت باشد -این مقدار زمان مرده می

در داخل سیستم به شود به زمانی که یک ماده باید طی کند تا مثال این سیال از یک نقطه -عمدتا مربوط می. اي دیگر در داخل سیستم منتقل گردد -نقطه

مشخصات کنترلر

مشخصات کنترلر

در فرآیندي متغیرهايکردن کنترل کردن و Manipulateجهت به عنوان یک ابزار اولیه PIDکنترلر داراي یک سري پارامترهاي قابل تیون PIDکنترلر . تواند مورد استفاده قرار گیرد سازي دینامیکی میشبیه

. توان بخشهاي تناسبی، انتگرالی و مشتقی کنترلر را فعال نمود باشد که به کمک آنها می-می کردنتواند در یک سیستم و به صورت نیز میCascadeکنترل . باشد - نیز موجود می On/Offکنترلر دیجیتال

. گرددSpreadsheet ،Implementتواند به کمک کنترل فوروارد نیز می . لوپهاي تداخلی مدل شود

سازي به کمک- از طریق افزایش دقت شبیه HYSYS.Plantدینامیک از دیدگاه ابزار ذقیق نیز میتواند در Hysteresisتوانند به کمک المانهاي کنترل نهایی می. رعایت دینامیک دقیق شیر کنترل، مدل شود (lag)

Linear و Instantaneousتواند به صورتهاي -پاسخ شیر کنترل نسبت به ورودي کنترلر می . مدل شوند صرفنظر از اینکه از طریق Dead time ،Lags ،Leadsمواردي چون . مدل شودFirst order و یا

تواند به کمک -گیرد می-اغتشاش و یا به صورت داخلی در داخل سیستم کنترل نشات می Transfer functionمدل گردد .

خط مشی کنترل

خط مشی کنترل

بپردازیم الزم است تا برخی تعاریف در ابتدا HYSYSافزار -قبل از اینکه به بحث در خصوص امکانات کنترلی در نرم : ارائه گردد

اغتشاش

گردد تا خروجی سیستم نسبت به مقدار گردد و باعث میاغتشاش در یک سیستم باعث به هم خوردن نظم سیستم میتوانند توسط یک مهندس فرآیند کنترل گردند و یامتغیرهاي اغتشاش نمی. مورد نظر خود انحراف پیدا نماید

Manipulteگردند در نظر گرفته شود -یک ساختار کنترلی باید براي تمامی اغتشاشاتی که به سیستم وارد می . گردند .. گیري نباشندتوانند همچنین قابل اندازه گیري باشند و میتوانند قابل اندازه - اغتشاشات وارد شده به یک سیستم می

کنترل مدار باز

کنترل مدار باز

گیري خروجی از آن-تواند به صورت تغییر در ورودي یک سیستم و اندازه پاسخ مدار باز یک سیستم میدر یک سیستم مدار باز، کنترلر، . یک سیستم مدار باز در شکل زیر نشان داده شده است . سیستم به دست آید

لوپ کنترل فیدبک به کار گرفته ورودي به سیستم را بدون هیچگونه شناختی از خروجی از سیستم که در یک .کندشود، ست میمی

OUTPUTPROCESS

CONTROLLER

OPEN LOOP CONTROL

INPUT

Control Valve

کنترل مدار بسته

کنترل مدار بسته

. آيد­کنترلر به دست می کنترل فیدبک از طریق برگشت دادن اطالعات خروجی از فرآیند به ورودی آمده ورد نظر بر اساس خطای به دست سپس کنترلر بر اساس اطالعات به دست آمده و مقایسه آنها با مقادیر م

این سیستم به عنوان یکی از . دهد تا مانع از انحراف سیستم گردد ­را انجام می Actionsیک سری . ترین روشهای کنترلی در صنایع شیمیایی کاربرد دارد ­بهترین وساده

OUTPUTPROCESS

CONTROLLER

CLOSED LOOP CONTROL

INPUT

Control Valve

Disturbance

. در مقدار تعیین شده خود باقی بمانددر کنترل فیدبک سعی بر آن است تا خروجی از فرآیند، متغیر فرآیندي، : جام گیرد عبارتند از برخی از مراحل که الزم است تا توسط سیستم کنترل براي این منظور ان

. PVگیري متغیر خروجی، - اندازه-1عالمت خطا بستگی به این. گیري شده با مقدار مقرر جهت محاسبه میزان خطا - مقایسه میان مقدار اندازه-2

). Reverse Action(است و یا غیر مستقیم ) Direct Action( موضوع دارد که آیا عملکرد کنترلر مستقیم . کنترل استفاده از این میزان خطا جهت محاسبه میزان الزم براي باز شدن شیر -3. گردد-ی میزان نهایی الزم جهت باز شدن شیر کنترل سپس به شیر کنترل منتقل م -4: گردد- به صورت زیر تعریف می PIDمعادله کلی کنترلی براي کنترلر . شود- کلیه مراحل فوق تکرار می-5

∫ ++=dt

tdETKtETK

tEKtOP dPi

pP

)()()()(

OP(t): Controller Output at time tE(t): Error at time tKP: Proportional gain of the controllerTi: Integral (reset) time of the controllerTd: Derivative (rate) time of the controller

کنترل مدار بسته

کنترل مدار بسته

++

PV

Process

Disturbance

Process

U(t)SP

FEEDBACK CONTROL

Final Control Element

OP%

Controller

E(t)

)Reverse-Acting( و غیر مستقیم) Direct-Acting(کنترل با عملکرد مستقیم

مقدار و فرآیند خروجی میان این خطا اختالف . باشد-در یک کنترلر فیدبک ورودي، خطاي سیستم میما داراي بهره حالت نحوه تعیین خطا به طور کلی بستگی به این موضوع دارد که آیا فرآیند . باشد-مقرر می

اي تعریف -براي یک فرآیند با بهره حالت یکنواخت مثبت، خطا باید به گونه . یکنواخت مثبت است یا منفی. به صورت معکوس باشد Actionگردد تا نوع

)()()( tPVtSPtE −=

:که در رابطه فوق

SP(t): set pointPV(t): measured output process variable

. کند-، کاهش پیدا میOP از مقدار مقرر بیشتر گردد مقدار ورودي به فرآیند، PVیعنی اگر مقدار .یابد- کمتر از مقدار مقرر شود مقدار ورودي به فرآیند افزایش می PVاگر مقدار

: ت عملکرد مستقیم ظاهر شود براي یک فرآیند با بهره حالت یکنواخت منفی، خطاي سیستم باید به صور)()()( tSPtPVtE −=

افزایش OPفرآیند به شود مقدار وروديSP بیشتر از مقدار PVدهد که اگر مقدار -فرمول فوق نشان می.کند- کاهش پیدا میOP شود مقدار SP کمتر از مقدار PVاگر مقدار . کند-پیدا می

در این . شود به کنترل دماي ریبویلر -مربوط می) Reverse-Acting(یک نمونه مثال از کنترل معکوس ار مقرر برسد مقدار ورودي به سیستم که حالت اگر دماي ریبئیلر افزایش پیدا نماید و به مقداري بیشتر از مقد

. کند-همان میزان بخار ورودي به سیستم است کاهش پیدا می

)Reverse-Acting( و غیر مستقیم) Direct-Acting(کنترل با عملکرد مستقیم

پایداري

طراحی یک سیستم کنترل باید در نظر پایداري یک سیستم به عنوان یکی از نکات بسیار مهمی است که در هنگامبوط به ها داراي رفتاري نوسانی هستند که این موضوع بستگی دارد به مقادیرمر -بسیاري از سیستم . گرفته شود

زمانی که یک فرآیند دچار یک تغییر در ورودي خود بشود . پارامترهاي قابل تیون کردن کنترلر)Disturbance( خروجی از فرآیند به صورت یکی از اشکال فوق به دست خواهد آمد ،:

.خت به صورت تدریجی پاسخ نوسانی سیستم همراه با دامنه کم شونده و رسیدن به حالت یکنوا -1. پاسخ نوسانی سیستم همراه با دامنه ثابت-2. دامنه افزایش یابنده نوسانات پاسخ همراه با ناپایداري-3

t, time

Y(t)

Stability Response Cases

سیستمها پایداربررسی

شود اگر پاسخ سیستم به یک مقدار حالت یکنواخت برسد -یک سیستم به صورت کلی پایدار در نظر گرفته می ند سیستم ناپایدار و زمانی که پاسخ سیستم به نوسان خود به صورت نامحدود ادامه دهد گوی . و پایدار گردد

. استدر مقابل . شود- شناخته میSelf-Regulating یک سیستمی که پاسخ مدار باز آن پایدار است گویند با نام

به عنوان نمونه . گویندNon-Self-Regulatingاگر یک سیستم داراي پاسخ مدار باز ناپایدار باشد به آن به عنوان یک سیستمیک سیستم پیوسته، شامل یک تانک به همراه یک پمپ با دبی خروجی ثابت

Non-Self-Regulatingگردد چراکه افزایش مقدار دبی مایع ورودي منجر به افزایش مداوم - شناخته می. گردد-ارتفاع مایع می

سیستمها پایداربررسی

سیستمها پایداربررسی

اي توان گفت که باید پایدار باشد که این موضوع بستگی دارد به پارامتره -در مورد یک سیستم مدار باز میدر حالت کلی هرچقدر مقدار بهره . شود-قابل تیون کردن که در معادله کنترل فیدبک در نظر گرفته می

اما باید در نظر داشت که مقدار بهره . گیرد-کنترلر افزایش پیدا نماید نحوه کنترل با شدت بیشتري انجام میمقدار پاسخ در ازاي مقدار مشخصی از بهره . تواند به صورت نامحدود افزایش پیدا نماید -نمی) Kp( کنترلر

)Kp (ي سیستم مدار افزایش مقدار بهره از مقداري بیشتر از حد پایداري منجر به ناپایدار . پایدار خواهد ماند. بسته خواهد شد

:دهند عبارتند از-برخی از پارامترهایی که پاسخ مدار بسته سیستم را تحت تاثیر قرار می

Tuning parametersNon-linearity in the processRange and non-linearity in the instrumentsInteractions between control loopsFrequency of disturbanceCapacity of processNoise in measurement of process variables

1مثال شبیه سازي دینامیکی یک ظرف

گام اول

شبیه سازي استاتیک

PR: معادله ترمودینامیکی

سایز کردن تجهیز: گام دوم

مقداري از ماده که هر لحظه در دستگاه یا ماندگی HOLDUPوجود دارد

نامیده می شود که باعث بوجود آمدن تاخیر بین پاسخ و تغییرات ورودي می شود

یعنیدستگاه فرآیندي رفتار دینامیک دارد

مبناي QUICK SIZINGگزینه سایزینگ را بر مبناي کل دبی جریان ورودي می گذارد و سایز را بزرگتر

محاسبه می کند

: گام سومسایز

کردن شیر

اضافه کردن کنترلر: گام چهارم

STRIP CHARTاضافه کردن : گام پنجم

2مثال شبیه سازي دینامیکی مبدل

SRKمعادله ترمودینامیکی

)براي هر دو مبدل (جریان- براي بدست آوردن رابطه دقیق فشار Kمحاسبه مقدار دقیق

انتقال به حالت دینامیک

وجود داردOFFSETبه دلیل استفاده از کنترل تناسبی گرفت براي حذف خطا میتوان مقادیري براي زمان انتگرال و مشتق گیري در نظر

را بزنید تا دیگر تغییري در پارامترهاي محاسبه شده دیده نشودAUTOTUNERچند بار

:3مثال فرآیند تراکم جریان گاز در کمپرسور

ANTI SURGEکنترلر جریان NNF(NORMALLY NO FLOW)خط مینیمم جریان

پاك شوند

مقداري از ماده که هر لحظه در دستگاه وجود دارد HOLDUP یا ماندگی نامیده می شود که باعث بوجود

آمدن تاخیر بین پاسخ و تغییرات ورودي می شود یعنی

دستگاه فرآیندي رفتار دینامیک دارد مبناي سایزینگ را بر QUICK SIZINGگزینه

مبناي کل دبی جریان ورودي می گذارد و سایز را بزرگتر محاسبه می کند

انتخاب استراتژي کنترل کنترل فشار و لول ظرف•ANTI SURGEدبی جریان •مقدار مایع به دلیل شستشوي گاز با آب زیاد •FLASHINGمحاسبه افت فشار مجاز شیر براي جلوگیري از پدیده •

نزدیک باشد کنترلر SP بیش از حد به PV RANGEاگر •دقت باالیی اما داراي نوسان و ناپایدار

زیاد باشدکنترلر پایدار اما SP از PV RANGEاگر فاصله •فاقد دقت

•STRIP CHART نموداري که خط سیر تغییرات هر متغیر دلخواه نسبت به زمان

عملکرد پیچیده•متغیر اصلی دما و فشار•تاثیر بر فراریت و بازده جداسازي•مقدار جریان برگشتی بر خلوص و دماي بخش باالیی برج•بار مقدار بار حرارتی ریبویلر بر فشار عملیاتی برج ، دبی جریان بخار ، •

حرارتی کندانسور و موجودي مایع درون برجباید بار حرارتی بویلر افزایش: دبی بخار کمweepingپدیده ریزش • دبی بخار زیاد وافزایش فشار مقابل مایع عبوري floodingپدیده طغیان •

باید بار حرارتی بویلر کاهش:downcomerاز

افزایش فشار به علت افزایش بخارات داخل برج •کنترل با کاهش بار حرارتی ریبویلر •:کنترلر ها••LC : لول در انتهاي برج ، ریبویلر یا رفالکس درام•FC : براي جریان رفالکس و محصول باالي برج•TC: براي مقدار بخار ورودي ریبویلر•PC : براي کنترل فشار در رفالکس درام و برج

شبیه سازي دینامیکی برج تقطیر

سیگنال کنترلی روي ولو جریان ( براي ریبویلر وکندانسور PIدو کنترلر لول نوع •)خروجی از هر یک

سیگنال کنترلی روي جریان حرارتی ( براي پایین برج PIDیک کنترلر دما نوع • OPدر حالت واقعی تر جریان بخار براي ورود به ریبویلر که در این صورت )(ریبویلر

)دبی بخار ورودي

اگر بار ( براي باالي برج از طریق بار حرارتی کندانسور PIیک کنترلر فشار نوع •ندانس می کند حرارتی کندانسور زیاد باشد حجم بیشتري از بخار را به طور ناگهانی ک

)و باعث کاهش فشارباید به نوع کندانسور توجه کرد•

–TOTAL : بایدMANUALLY انر ژي ورودي به ریبویلر کنترل گردد –PARTIAL : سیگنال باید از فشار باالي برج سیگنال گرفت و روي جریان بخار خروجی از آن

فرستاد یک کنترلر دبی براي جریان برگشتی به صورت رگوالتور•

شبیه سازي دینامیکی فرآیند شیرین سازي گاز Acid Gas Sweetening with DEA

•A waters-aturated natural gas stream is fed to an amine contactor. For this example, Diethanolamine (DEA) at a strength of 28 wt% in water is used as the absorbing medium. The contactor consists of

20 real stages. The rich amine is flashed from the contactor pressure of 1000 psia to 90 psia to release most of the absorbed

hydrocarbon gas before it enters the lean/rich amine exchanger. In the lean/rich exchanger, the rich amine is heated to a regenerator

feed temperature of 200°F. The regenerator also consists of 20 real stages. Acid gas is rejected from the regenerator at 120°F, while the

lean amine is produced at approximately 255°F. The lean amine is cooled and recycled back to the contactor.

Questions:• 1-what is rich DEA?• 2-what is role of heat exchanger before regenerating

column?• 3-How much is duty of regenerator column reboiler if we

use MEA instead if DEA?• 4-what is warning for Make-up stream?• 5-calculate the “AMINE loading” factor.( defined as

moles of the particular• acid gas divided by moles of the circulating amine(DEA))

SBM

• component list : C1 through C7 as well as N2, CO2, H2S, H2O and DEA.

• property package: Amines.• Thermodynamic mode:Li-Mather/Non-

Ideal l.

Important: DEA to Cont uses Mass fractions; Sour Gas uses Mole fractions.

Seperator

Heat Exchanger

the component efficiencies will be fixed at 0.80 for H2S and 0.15 for CO2Specify a Damping Factor of 0.40 (Parameters tab, Solver page) to provide a faster, more stable convergence.

Estimate:

Mixer

Cooler

Pump

Set

PROJECT 1

DEAD TIME & CAPACITANCE

CASCADE CONTROL

FEED FORWARD CONTROL

PROJECT 2

•FP:PR

DYNAMIC DISTILLATION-DEBUTANIZER COLUMN

PLANTWIDE CONTROL