Honeywell объявила о своем новом моделирующем решении UniSim™, которое представляет собой набор программных и инженерных услуг, предназначенных для повышения производительности технологических предприятий.
- Подсистема UniSimDesignSuite, содержит последнюю версию HYSYS®, предлагает статистическое и динамичное моделирование, дизайн, контроль качества работы, оптимизацию и бизнес планирование для предприятий по добыче и переработке нефти и газа, а также для предприятий химической промышленности.
- Подсистема UniSimOperationsSuite предлагает высокоточное, многофункциональное и динамичное моделирование, расширяющее операционные возможности и повышающее квалификацию сотрудников .
- Подсистема UniSimOptimizationSuite обеспечивает быстроту реагирования на изменения требований бизнеса через функциональную связь с планированием, распределением и оперативным управлением .
- Группа UniSimDynamicEngineeringStudiesGroup, специализированная инжиниринговая группа Honeywell, оценивает влияние предложенных изменений процессов на дальнейшую работу предприятия.
Схема первичной переработки нефти в hysys Задача компонентов и нефтяной смеси
Источник: www.it-world.ru
Имитационные тренажеры и импортозамещение Honeywell Unisim
Компания Honeywell решила свернуть свой существующий бизнес и операции в России и Беларуси. Для многих нефтегазовых предприятий России это стало неприятным событием. Дело в том, что на опасных производственных объектах для обучения персонала обязаны использоваться компьютерные имитационные тренажеры и да, большинство компьютерных имитационных тренажеров в нефтегазовой промышленности создавалось именно на базе программного обеспечения Honeywell Unisim. Спустя некоторое время начался процесс остановки таких программных и программно-аппаратных комплексов, т.к. необходима актуальная лицензия на Unisim, а продлить ее невозможно.
На рынке РФ, к сожалению, практически отсутствуют компании, ведущие разработку аналогичных тренажеров для нефтегазовых объектов, не используя UniSim. Причина достаточна проста, сейчас на рынке нет аналога ПО, в реальном времени позволяющего производить имитацию технологического процесса с достаточной точностью (3-7% отклонение от реальных данных), а также ПО, имитирующее реальные контроллеры системы автоматизации. Команды, создающие 3D-ходилки на Unity/Unreal, которых сейчас достаточно много, не способны устранить данную проблему, т.к. не работают с математическими моделями таких масштабов и точности, а в большинстве случаев, вообще не используют математический аппарат.
Интересно и то, что еще в 2007 году, когда я защищал диссертационную работу «Разработка системы автоматизированного проектирования компьютерных имитационных тренажеров » в Ижевском государственном техническом университете (Решением Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации № 15к/73 от 11 апреля 2008г. присуждена ученая степень кандидата технических наук), я указывал на эту потенциальную угрозу.
Simulation of binary Distillation using Unisim.
В 2013-2014 годах наша команда успешно разработала тренажер «Установка подготовки природного и попутного нефтяного газа», который отличался не только достаточно продвинутой на тот момент графикой, но и точной математикой, работающей в реальном времени.
Аналогично были реализованы также крупные тренажеры, основанные в первую очередь на математических моделях и имитации АСУТП — Тренажер установки предварительного сброса воды (УПСВ), тренажер установки подготовки нефти (УПН) и тренажер Блочной кустовой насосной станции (БКНС). Несколько тренажеров имели аппаратную часть в виде интерактивных макетов и систему формирования виртуальной реальности.
Причем для создания этих тренажеров был использован собственный редактор математических моделей и сценариев.
И да, наша команда смогла создать инструмент — редактор математических моделей, который может стать заменой UniSim в области математического моделирования процессов. Адекватность, универсальность и экономичность, т.е. способность точно имитировать физический процесс, в реальном масштабе времени и с учетом множества сторонних факторов, позволили нам реализовать уже не один десяток проектов для нефтегазовых компаний. Давайте рассмотрим на примере тренажера установки подготовки нефти (УПН).
Немного терминологии. Тренажер УПН – техническое средство профессиональной подготовки обучаемых, предназначенное для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом путем многократного выполнения обучаемыми действий, свойственных управлению реальным объектом. Тренажер имеет три необходимые части: конструктивную (точную копию рабочего места оператора АСУТП и оператора в 3D); программную (адекватную модель оборудования и процессов); дидактическую (рабочее место инструктора с программой оценки и контроля действий оператора и прочих не менее важных сервисных программ). Тренажер будет использоваться как для систематического так и для предметного обучения, т.е. обеспечения усвоения определенной совокупности навыков, умений и процедур. Задачи тренажера — обеспечить соответствие усваиваемых материалов или навыков требованиям предстоящей работы, эффективность учебного процесса, а также добиться того, чтобы усвоенные при обучении стереотипы были успешно перенесены на условия реальной работы.
Были созданы 3D и математически модели следующих типов оборудования:
- Площадки узла подключения (УДР)
- Нефтегазовые сепараторы первой ступени
- Нефтегазовые сепараторы концевой ступени (КСУ)
- Газовые сепараторы (ГС)
- Отстойники обезвоживания нефти (ОГ)
- Путевые подогреватели нефти (ПП)
- Резервуары нефти РВС-3000 и РВС-5000
- Площадка резервуаров противопожарного запаса воды
- Факельный сепаратор высокого давления
- Факельный сепаратор низкого давления
- Совмещенная факельная установка
- Насосная внешней перекачки нефти
- Насосная станция пожаротушения НПС
- Насосная внутренней перекачки
- Ресивер азота
- Емкость подземная аварийная
- Емкость дренажная нефти
- Емкость подземная дренажная
- Емкость сбора конденсата
- Емкость дренажная химреагентов
- Система измерений качества газа
- Система измерений количества газа
- Система измерения количества газового конденсата
- Станция налива нефти
- Блочно-кустовая насосная станция БКНС
- Блок дозирования химических реагентов
- Резервуары РВС-3000 воды
- Насосная пресной воды
- Электродегидраторы
- Сепараторы горячей ступени сепарации и т.д.
Тренажер предназначен для обучения и контроля знаний и навыков персонала УПН при выполнении штатных технологических операций, так и при возникновении нештатных и аварийных ситуаций, например:
- Разгерметизация фланцевого соединения на запорной арматуре, разгерметизация трубопроводов, вследствие образования свища по сварному шву или «телу» трубопровода, на площадке узла подключения
- Выброс нефти через факельные стволы высокого давления, в результате превышения уровня нефти в сепараторах и поступления нефти в газовые коллекторы.
- Разгерметизация сепаратора первой ступени сепарации с образованием розлива нефти, выброса газа с возгоранием (взрывом) и без возгорания.
- и т.д. более 30 сценариев.
Основные отличительные особенности данного тренажера:
- Кинематографическое качество, в т.ч. VR
- Математическое моделирование физических процессов, точное соответствие АСУиТП
- Возможность имитации аварий, происшествий на производстве
- Наблюдение изнутри изучаемого оборудования
- Возможность быстрого изменение параметров оборудования и среды
Как это работает?
Собственная технология автоматического синтеза математической модели объекта. Технология повышает качество и технико-экономический уровень создаваемых математических моделей. Поддержка однофазных и многофазных режимов течения жидкости и газа. Точный контроль фазовых состояний веществ во всех элементах модели технологической схемы.
Универсальные математические модели оборудования
- Запорнорегулирующая арматура, гидро-пневмо- трубопровод
- Пласты-Скважины
- Печи
- Обратные клапаны
- Динамические насосы и компрессоры
- Объемные насосы и компрессоры
- Теплообменники
- Подогреватели
- СППК
- Измерительные приборы (манометры, термометры, расходомеры)
Высокая точность предоставления компонентного состава
Высокая точность предоставления компонентного состава нефти и попутного газа:
- Фракционный состав нефти от C1 до С40+
- Метан CH4
- Этан C2H6
- Пропан C3H8
- И-Бутан iC4H10
- Бутан C4H10
- И-Пентаны iC5H12
- Пентан C5H12
- И-Гексаны
- Гексан C6H14
- И-Гептаны
- Бензол C6H6
- Гептан C7H16
- И-Октаны iC8H18
- Толуол C7H8
- Октан C8H18
- И-Нонаны iC9H20
- Нонан C9H20
- И-Деканы iC10H22
- Декан C10H22
- Углекислый газ CO2
- Азот N2
- Сероводород H2S
Высокоточная имитация автоматики (АСУ ТП нижний и верхний уровень)
- Имитация управляющих устройств
- Имитация датчиков
- Имитация алгоритмов контроллеров
- Имитация системы верхнего уровня (SCADA)
Сценарии
- Линейная и нелинейная структура
- Развитые механизмы ветвления сценария
- Развитые механизмы задания последствий действий или условий
- Простой графический редактор
- Связь с математическим описанием объекта
Связь между системами тренажера осуществляется по стандарту IEEE1516 / HLA 1.3. Получение данных об обучении и формирование аналитики осуществляется с использование спецификации xAPI.
Таким образом нам удалось реализовать полноценное импортозамещение ушедшего Honeywell Unisim.
- Математика
- Учебный процесс в IT
- Разработка под AR и VR
- AR и VR
Источник: habr.com
Просмотр свойств компонентов
Чтобы просмотреть свойства одного (или нескольких) компонентов, выделите его в списке выбранных компонент и нажмите на кнопку Просмотр. . Unisim откроет специализированное окно выбранного компонента (или несколько окон, если Вы выделили несколько компонентов). Например:
1. Щелкните мышкой по компоненту Н20 в Списке выбранных компонент.
Нажмите и держите . Щелкните по псевдокомпоненту NBP[0]123*. Выделятся только эти два компонента. Отпустите клавишу .
2. Нажмите клавишу Просмотр. . Откроются специализированные окна для двух выбранных компонентов (Рис.3.24).
Рис.3.24. Специализированные окна для двух выбранных компонентов.
Специализированное окно компонента позволяет Вам получить информацию о выбранном компоненте. Вы не можете редактировать свойства библиотечного компонента (например, воды) непосредственно в этом окне. Другое дело — созданный нами нефтяной псевдокомпонент NBP[0]123*, Вы можете менять свойства и параметры этого компонента.
Закройте специализированные окна компонентов и окно Список компонентов. Теперь Вы можете приступить к заданию потоков и операций. Для того чтобы выйти из Диспетчера базиса и войти в расчетную среду, выполните одно из действий:
• Нажмите кнопку Вход в расчетную среду в окне Диспетчера базиса или нажмите кнопку Расчетная среда на панели инструментов
Обратите внимание на некоторые детали, связанные с работой в расчетной среде. В правом верхнем углу главного окна параметр Среда поменял свое значение с Базис на Задача (Главн.). Стало доступным множество новых кнопок на панели инструментов и новых пунктов в главном меню, а перед Вами находятся Рабочая тетрадь и так называемая «касса объектов». О двух последних элементах интерфейса расскажем подробнее.
Режим отображения на экране Кассы объектов можно включать и выключать с помощью клавиши , либо выбрав пункт Касса объектов в меню Схема.
Обратите внимание на то, что созданный нами в процессе характеризации нефти поток Сырая нефть уже имеется в рабочей тетради, а в окне статуса объектов (в нижней части окна) выводятся сообщения о том, что для данного потока не заданы расход, давление и температура. В дальнейшем информация в окне статуса объектов будет оперативно изменяться.
Для того, чтобы просмотреть состав потока Сырая нефть, перейдите на закладку Состав в окне Рабочей тетради, щелкнув по закладке мышью (Рис.3.26).
Если в Ваша рабочая тетрадь выглядит по-другому, выполните последовательно команды Рабочая тетрадь — Импорт — Рабочей тетради и загрузите файл unisim.wrk, который лежит в папке Unisim.
Рис.3.26. Закладка Состав в окне Рабочей тетради
Задание потока сырья
В рабочей тетради вернитесь на закладку Material Streams, щелкнув по ней мышью. Сырая нефть поступает на установку при температуре 230°С и давлении 5.2 бар.
1. Установите курсор в поле Температура и задайте 230. Обратите внимание,
что справа от поля ввода появляется поле единиц измерения, в нашем
примере это градусы Цельсия, установленные по умолчанию. Убедившись,
что в поле ввода введено правильное значение величины и установлены
нужные единицы измерения, нажмите клавишу .
Теперь следует задать давление потока. Единицами по умолчанию являются кг/см2. Однако, давление потока Вам известно в барах. Unisim допускает ввод величин в любых удобных для Вас единицах измерения, автоматически преобразуя их в единицы, установленные по умолчанию в используемом наборе. Например, чтобы задать давление потока Сырая нефть равное 5.2 бара выполните следующее:
2. Установите курсор в поле Давление и введите 5.2. Нажмите пробел или щелкните мышкой на кнопке. В падающем списке выберите bar и нажмите клавишу . Unisim переведет заданное значение в принятые по умолчанию единицы (кг/см2).
Следующий шаг — задание расхода сырой нефти — 600 мЗ/час.
3. Перейдите в поле Объемный расход жидкости, введите значение 600 и
нажмите клавишу (Рис. 3.27).
Поток Сырая нефть теперь полностью задан, и программа может рассчитать свойства потока при заданных условиях. Обратите внимание, что введенные Вами значения отображаются синим цветом, а рассчитанные программой — черным.
Рис.3.27. Ввод данных Объемный расход жидкости
Если программа по каким-то причинам не рассчитывает поток, убедитесь, что она не стоит в режиме ожидания, и кнопка Продолжить расчеты нажата.
Откройте специализированное окно потока. Если Вы увидите две жидкие фазы, выполните следующую процедуру:
1. Войдите в Среду базиса
2. Откройте закладку Пакет свойств и с помощью кнопки Просмотр войдите в Базис-1.
3. Перейдите на закладку Устойчивость, и в группе Метод отметьте кнопку HYSIM.
Задание аппаратов
На следующем этапе моделирования установим необходимые аппараты.
Задание сепаратора
Первая операция — Сепаратор. Добавлять операции можно несколькими способами. Один из них — использование закладки Операции (Unit Ops) в Рабочей тетради. Чтобы добавить Сепаратор необходимо:
1. Перейдите на закладку Unit Ops (Операции) Рабочей тетради, щелкнув по ней мышкой (Рис.3.28). Если окно Рабочей тетради закрыто, вызовите его с помощью соответствующей кнопки.
2. Нажмите кнопку Добавить операцию. На экране появится окно выбора операции. Используя полосу прокрутки, отметьте в списке модульных операций Сепаратор и нажмите кнопку Добавить или клавишу . Чтобы сократить список модульных операций, можно использовать селективные кнопки в рамке Группы операций. В нашем случае выберите селективную кнопку Емкости.
Рис.3.28. Закладка Unit Ops (Операции) Рабочей тетради
Рис.3.29. Специализированное окно Сепаратора
Операция Сепаратор, как и многие другие операции, может иметь несколько входных потоков, которые задаются в таблице Питания.
3. В поле Имя введите имя операции — Первичный сепаратор (Рис. 3.30).
4. В таблице Питания задайте имя входного потока — Сырая нефть, выбрав его из падающего списка.
Обратите внимание, что в поле статуса теперь выводится строка «Требуется продуктовый поток».
5. В поле Паровой продукт задайте имя выходного потока Верх. отбор сеп. И нажмите клавишу . Поскольку мы еще не использовали потока с таким именем, Unisim создаст новый поток и соединит его с Сепаратором.
6. В поле Жидкий продукт задайте имя второго выходного потока Нижний
отбор сеп. и нажмите клавишу .
Поле статуса изменило свой цвет на зеленый и теперь отображает строку ОК, говорящую нам о том, что аппарат и присоединенные к нему потоки полностью рассчитаны.
Кроме того, можно присоединить энергетический поток, подводящий или отводящий энергию к содержимому сепаратора. Однако в данном примере этого не требуется.
Рис.3.30. Ввод данных Сепаратора
Перейдите на страницу Параметры, щелкнув по ней мышкой. Установленное по умолчанию значение гидравлического Сопротивления, равное нулю вполне приемлемо для нашего примера.
Чтобы просмотреть рассчитанные программой параметры выходных потоков, перейдите на закладку Рабочая таблица (Рис. 3.31). Эта закладка представляет собой часть Рабочей тетради, содержащую информацию только о потоках, связанных с данным аппаратом.
Рис. 3.31. Закладка Рабочая таблица
Итак, Первичный сепаратор рассчитан полностью, закройте его окно. Заданный аппарат будет добавлен в рабочей тетради к списку операций (закладка Unit Ops (Операции) (Рис.3.32).
Рис.3.32. Закладка Unit Ops (Операции)
Данная таблица содержит информацию об операциях: Имя операции, ее тип, входные и выходные потоки, активна она или отключена, а также ее Приоритет при расчете. Чтобы вызвать специализированное окно выделенной операции, нажмите кнопку Просмотр или дважды щелкните в любом поле строки, содержащей операцию (кроме полей Вход и Выход).
В нижней части окна имеется рамка, в которой перечислены потоки, соединенные с операцией. Если дважды щелкнуть по имени потока, будет вызвано его специализированное окно.
Источник: cyberpedia.su