霍尼韋爾UniSim設計套件優化管道生產過程

霍尼韋爾過程控制部

霍尼韋爾UniSim設計套件優化管道生產過程

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編輯解讀：

霍尼韋爾UniSim設計套件是一款交互式創新過程模擬軟件，能夠幫助工程師創建工廠設計穩態和動態模型、進行性能監測、解決問題、改善運營、規劃業務和管理資產。

它所具備的強大功能，如開發流程工作表單；利用案例方案工具，根據企業標準優化設計；在各類運行條件下評估設備；評估送料變化、干擾和操作變更對過程安全性、可靠性和利潤率的影響；根據運營目標監測設備性能等，能夠幫助工程師在耗費資金前，以更低的項目風險不斷優化過程設計。本文中的案例就是UniSim設計套件的一個典型應用。

背景

法國燃氣蘇伊士集團的管線網絡輸送著來自荷蘭大陸架以及更遠區域采集的大部分天然氣。270公里長的NOGAT管道系統將多個海上平臺連接至陸地，主要用于輸送帶冷凝物的天然氣。該海底管網匯集至荷蘭登海爾德（Den Helder）海岸的NOGAT燃氣處理工廠，經過處理，天然氣將直接輸送到管理全國燃氣運輸網絡的燃氣運輸服務公司。

挑戰

為了更好地進行燃氣交易，法國燃氣蘇伊士集團荷蘭公司的氣體分配器采用一種稱為能源組件（Energy Components）的碳氫化合物核算系統，借此得出在不同資產下的生產率。該碳氫化合物核算系統需要收集包括氣體性質和質量在內的過程數據，這些通常難以從在線測量中獲取。

法國燃氣蘇伊士集團面臨的主要挑戰是基于當前操作情況與未來操作情景的預期，如何獲取可靠的此類數據，用以改善燃氣交易活動。

解決方案

為了滿足所需，NOGAT海下管道網絡設立了不同的穩態模型，包括10多個海上平臺和登海爾德陸上燃氣處理工廠。

此后，過程模擬模型需與工廠數據連接，允許其自動更新模型，確保準確展示油田當前操作情況。此外，這些模型還需集成至能源組件（EC）核算系統，充分實現工作流程自動化。

能源組件核算系統共設有4種方案，應用了6個UniSim 設計模型：

（1）所需緩沖方案

在D-1天，當需要重新定值時，該方案將分別以表壓，和兆焦耳為單位計算NOGAT管道系統各個平臺的壓力值及燃氣存量，從而以兆焦耳/小時為單位顯示燃氣流量。

該解決方案將在每天下午三點計算出所需緩沖，并且預測第二日所需緩沖。 所需緩沖是指，在NOGAT系統中，使指定點滿足其輸出指定點所需的能源量。

（2）輸入指定方案

在D-1天，在一個平臺上或進行重新定值交易時，該方案將預測D-1天和D天的剩余銷售燃氣量。模型將以標準立方米/小時指定燃氣流量為基礎，以表壓為單位計算某些平臺壓力、登海德爾處理廠的著陸壓力，以標準立方米/小時計算燃氣率，以兆焦耳/立方米為單位計算登海德爾處理廠銷售燃氣的沃泊指數，以及以兆焦耳/小時為單位計算燃氣銷量。

該解決方案按照每小時計算各個指定點的輸入指定值，從而提供每小時輸出指定值。

（3）總體能源方案

D天結束后，該方案將幫助使庫存余額和實際管道存量保持一致。系統將在標準立方米/小時指定燃氣流量和以表壓為單位的平臺壓力基礎上，以兆焦耳為單位計算能源管道網的總庫存。

每日早晨六點，模型將計算出NOGAT系統內整體能源量，該數值將用于每日對賬系統，在系統中根據指定點分配能源。

（4）回采因子方案

在收到M月指定點樣本分析后，碳氫化合物核算器將計算M+1月的采收率，并將其用于M+2月的分配過程之中。模型將以輸入數據為基礎，計算各個平臺組件燃氣和液體回采因子。

模型將在每月20日前計算回采因子。

為了運行上述四種方案，碳氫化合物核算系統將激活所需輸入，以不同頻率自動執行模擬案例文件，頻率范圍從每日若干次至每月一次不等。

此后，燃氣分配器將直接從碳氫化合物核算系統提取模擬結果，無需人工操作。

根據這些方案，系統將模擬得出以下特性：

· 不同平臺的壓力等級；

· 銷售燃氣的沃泊指數；

· 管網中的能源總庫存；

· 各平臺每個組件的燃氣和液體回采因子。

成果與效益

該項目是基于流程及NOGAT系統管道模擬模型的部署與優化，以及后續同工廠數據和法國燃氣蘇伊士集團碳氫化合物核算系統（能源組件）集成，從而支持指定和分配流程。

該應用的工作流程均已實現自動化。模型將自動收集輸入數據并生成輸出數據，無需手動操作，減少了生成輸入數據所需時間，確保一致性，改善整體指定和分配循環，使其更加流暢，與此同時降低了人工錯誤的風險。

UniSim 設計模型的執行過程中未遇到任何重大問題。UniSim 設計套件現已應用在各個類型的流程計算和壓縮機研究中。法國燃氣蘇伊士集團荷蘭公司過程工程師Ronald Romijn評價說：“我們非常感謝霍尼韋爾參與這個項目的工程師。他們幫助我們確保該模型能夠正確及穩定的運行。當出現任何問題時，我們能夠迅速聯系到霍尼韋爾團隊，找到解決方案，在很短時間內得到答復。”