【正文】 麻省理工學(xué)院主持開發(fā)的ASPEN(Advanced ? System of Process Engineering) 。 ASPEN的開發(fā)是針對(duì)以煤為原料解決能源工藝為背景的。而第二代模擬系統(tǒng)以處理氣 —液系統(tǒng)為其特長(zhǎng)，不具備處理固體物料的功能。ASPEN的開發(fā)工作從 1976年起，組織了杜邦、?？松⒚仙蕉?、飛馬石油等 50家公司投入力量，歷時(shí) 5年耗資 600萬美元，于1981年完成交付使用。 ASPEN具有更大更強(qiáng)的功能 。 ? 國內(nèi)在 20世紀(jì) 70年代開始進(jìn)行化工流程模擬系統(tǒng)的開發(fā)工作 。 ? 一些設(shè)計(jì)院所、研究院所、高校等單位開發(fā)的模擬系統(tǒng)，可以對(duì)石油氣分離、基本有機(jī)合成、合成氨等工藝系統(tǒng)進(jìn)行工況模擬、操作、開發(fā)設(shè)計(jì)等等。 ? 國內(nèi)向市場(chǎng)推出的商品軟件 ECSS(Engineering Chemical Simulation System)是青島化工學(xué)院開發(fā)的化工流程模擬系統(tǒng)。 ? 目前國內(nèi)使用 模擬系統(tǒng) 多數(shù)是引進(jìn)的。 ? 最早引進(jìn)的模擬軟件是 1978年由丹麥引進(jìn)的 Gips，這是個(gè)合成氨工藝專用的流程模擬系統(tǒng)。 ? 20世紀(jì) 80年代又引進(jìn)了 ASPEN Tech公司的ASPEN PLUS，先后約有 30套左右； ? 美國 Simulation Science公司的約 26套； ? Hydrotech公司的 HYSlM30套左右等。 模擬是對(duì)過程系統(tǒng)模型的求解 過程系統(tǒng)的模擬分析 對(duì)某個(gè)給定的過程系統(tǒng)模型進(jìn)行模擬求解，可得出該系統(tǒng)的全部狀態(tài)變量，從而可以對(duì)該過程系統(tǒng)進(jìn)行工況分析 過程系統(tǒng)模型決策變量 狀態(tài)變量參數(shù)圖21 過程 系統(tǒng)的模擬分析 過程系統(tǒng)設(shè)計(jì) 當(dāng)對(duì)某個(gè)或某些系統(tǒng)變量提出設(shè)計(jì)規(guī)定要求時(shí)，通過調(diào)整某些決策變量使模擬結(jié)果滿足設(shè)計(jì)規(guī)定要求 圖2 2 過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)變量參數(shù)參數(shù)過程系統(tǒng)模型 滿足設(shè)計(jì)規(guī)定否？決策變量調(diào) 整初值設(shè)計(jì)結(jié)果 過程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化 過程系統(tǒng)模型與最優(yōu)化模型聯(lián)解得到一組使工況目標(biāo)函數(shù)最佳的決策變量（優(yōu)化變量）。從而實(shí)施最佳工況 圖2 3 過程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化約束特性指標(biāo)狀態(tài)變量目標(biāo)函數(shù)模型參數(shù)參數(shù)過程系統(tǒng)模型 最優(yōu)否？決策變量最優(yōu)化模型初值優(yōu)化結(jié)果 圖23 過 程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化約束特性指標(biāo)狀態(tài)變量目標(biāo)函數(shù)模型參數(shù)參數(shù)過程系統(tǒng)模型 最優(yōu)否？決策變量最優(yōu)化模型初值優(yōu)化結(jié)果 過程系統(tǒng)模擬的三種基本方法 ? 序貫?zāi)K法（ Sequential Modular Method） ? 面向方程法（ Equation Oriented Method） ? 聯(lián)立模塊法（ Simultaneously Modular Method） 過程系統(tǒng)模擬的序貫?zāi)K法 ? SMM的基本部分是模塊 （ 子程序 ） ， 用以描述物性 、 單元操作以及系統(tǒng)其它功能 。 ? SMM對(duì)過程系統(tǒng)的模擬以單元模塊的模擬計(jì)算為基礎(chǔ) 。 ? SMM按照由各種單元模塊組成的過程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ， 序貫的對(duì)各單元模塊進(jìn)行計(jì)算 ， 從而完成該過程系統(tǒng)模擬計(jì)算 。 優(yōu)點(diǎn)： 與實(shí)際過程的直觀聯(lián)系強(qiáng) 模擬系統(tǒng)軟件的建立、維護(hù)和擴(kuò)充都很方便，易于通用化 計(jì)算出錯(cuò)時(shí)易于診斷出錯(cuò)位置 缺點(diǎn)： 計(jì)算效率較低，尤其是解決設(shè)計(jì)和優(yōu)化問題時(shí)計(jì)算效率更低 優(yōu)化計(jì)算設(shè)計(jì)規(guī)定計(jì)算流程計(jì)算過程單 元計(jì)算物性計(jì)算圖2 4 序貫?zāi)K法的迭代循環(huán)圈過程系統(tǒng)模擬的面向方程法 ? EOM又稱聯(lián)立方程法 ， 將描述整個(gè)過程系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程式聯(lián)立求解 ， 從而得出模擬計(jì)算結(jié)果 ， 面向方程法可以根據(jù)問題的要求靈活地確定輸入 、輸出變量 ， 而不受實(shí)際物流和流程結(jié)構(gòu)的影響 ? EOM解算過程系統(tǒng)模型快速有效 ， 對(duì)設(shè)計(jì) 、 優(yōu)化問題靈活方便 。 效率較高 ? EOM的 形成通用軟件比較困難；不能利用現(xiàn)有大量豐富的單元模塊；缺乏實(shí)際流程的直觀聯(lián)系；計(jì)算失敗之后難于診斷錯(cuò)誤所在；對(duì)初值的要求比較苛刻；計(jì)算技術(shù)難度較大 優(yōu)化計(jì)算物性計(jì)算單元計(jì)算流程計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算12圖２－５　面向方程法的迭代循環(huán)圈 優(yōu)化計(jì)算物性計(jì)算單元計(jì)算流程計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算12圖２－５　面向方程法的迭代循環(huán)圈過程系統(tǒng)模擬的聯(lián)立模塊法 聯(lián)立模塊法 又稱雙層法 ， 將過程系統(tǒng)的近似模型方程與單元模塊交替求解 聯(lián)立模塊法 兼有序貫?zāi)K法和面向方程法的優(yōu)點(diǎn) 。既能使用序貫?zāi)K法積累的大量模塊 ， 又能將最費(fèi)計(jì)算時(shí)間的流程收斂和設(shè)計(jì)約束收斂等迭代循環(huán)合并處理 ， 通過聯(lián)立求解達(dá)到同時(shí)收斂 狀態(tài)變量圖２－６　聯(lián)立模塊法（雙層法）開　始賦　初　值嚴(yán) 　 格 　 模 　 型收　斂　否？結(jié)　束簡(jiǎn)化模型參數(shù)簡(jiǎn) 　 化 　 模 　 型 狀態(tài)變量圖２－６　聯(lián)立模塊法（雙層法）開　始賦　初　值嚴(yán) 　 格 　 模 　 型收　斂　否？結(jié)　束簡(jiǎn)化模型參數(shù)簡(jiǎn) 　 化 　 模 　 型優(yōu)化計(jì)算流程設(shè)計(jì)單元１２３４計(jì)算計(jì)算計(jì)算物性計(jì)算圖 聯(lián)立法的迭代循環(huán)圈 優(yōu)化計(jì)算流程設(shè)計(jì)單元１２３４計(jì)算計(jì)算計(jì)算物性計(jì)算圖 聯(lián)立法的迭代循環(huán)圈過程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬三種方法的比較 方法 優(yōu)　　點(diǎn) 缺　　點(diǎn) 代　表　軟　件　系　統(tǒng)序貫?zāi)K法與工程師直觀經(jīng)驗(yàn)一致，便于學(xué)習(xí)使用；易于通用化，已積累了豐富的單元模塊；需要計(jì)算機(jī)內(nèi)存較?。辉傺h(huán)引起的收斂迭代很費(fèi)機(jī)時(shí)；進(jìn)行設(shè)計(jì)型計(jì)算時(shí)，很費(fèi)機(jī)時(shí)；不宜用于最優(yōu)化計(jì)算；PR O C ES S （美）C O N C E PT （英）C A PE S （日）A S PE N （美）F L O WTR A N （美）面向方程法解算快；模擬型計(jì)算與設(shè)計(jì)型計(jì)算一樣；適合最優(yōu)化計(jì)算，效率高；便于與動(dòng)態(tài)模擬聯(lián)合實(shí)現(xiàn)；要求給定較好的初值，否則可能得不到解；計(jì)算失敗后診斷錯(cuò)誤所在困難；形成通用化程序有困難有，故使用不便；難以繼承已有的單元操作模塊。A S C E N D － Ⅱ （美）S P E E D U P （英）（雙層法）聯(lián)立模塊法可以利用前人開發(fā)的單元操作模塊；可以避免序貫?zāi)K法中的循環(huán)流迭代；比較容易實(shí)現(xiàn)通用。將嚴(yán)格模型做成簡(jiǎn)化模型時(shí)，需要花費(fèi)機(jī)時(shí)；用簡(jiǎn)化模型來尋求優(yōu)化時(shí)，其解與嚴(yán)格與嚴(yán)格模型優(yōu)化解是否一致，有爭(zhēng)論。TI S F L O （德）F L O WP A C K － Ⅱ （英） 動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng) ? 在化工過程工藝生產(chǎn)中存在著相當(dāng)多的動(dòng)態(tài)過程，它們是 不允許簡(jiǎn)化處理為穩(wěn)態(tài)過程 的。 ? 如精細(xì)化學(xué)品、染料中間體、農(nóng)藥生產(chǎn)中的 間歇反應(yīng)釜操作過程 ，正常生產(chǎn)操作周期中，總是包括著 裝料、開車、反應(yīng)、停車、卸料， 這些過程的工藝參數(shù)都是時(shí)間的函數(shù)。 ? 即便是連續(xù)生產(chǎn)過程，也有 開車、停車、事故 出現(xiàn)等動(dòng)態(tài)過程。對(duì)于這些過程的分析都要進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。 動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)過程模擬系統(tǒng)主要應(yīng)用于 ： （ 1）了解裝置經(jīng)受動(dòng)態(tài)負(fù)荷變化的能力和可操作性。 （ 2）分析非正常操作條件下的動(dòng)態(tài)性能。 （ 3）通過模擬仿真，尋找最優(yōu)的參數(shù)及控制 。 （ 4）以模擬型代替實(shí)際裝置培訓(xùn)即將上崗人員。 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAIT