霍尼韦尔过程控制部

霍尼韦尔UniSim设计套件优化管道生产过程

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编辑解读：

霍尼韦尔UniSim设计套件是一款交互式创新过程模拟软件，能够帮助工程师创建工厂设计稳态和动态模型、进行性能监测、解决问题、改善运营、规划业务和管理资产。

它所具备的强大功能，如开发流程工作表单；利用案例方案工具，根据企业标准优化设计；在各类运行条件下评估设备；评估送料变化、干扰和操作变更对过程安全性、可靠性和利润率的影响；根据运营目标监测设备性能等，能够帮助工程师在耗费资金前，以更低的项目风险不断优化过程设计。本文中的案例就是UniSim设计套件的一个典型应用。

背景

法国燃气苏伊士集团的管线网络输送着来自荷兰大陆架以及更远区域采集的大部分天然气。270公里长的NOGAT管道系统将多个海上平台连接至陆地，主要用于输送带冷凝物的天然气。该海底管网汇集至荷兰登海尔德（Den Helder）海岸的NOGAT燃气处理工厂，经过处理，天然气将直接输送到管理全国燃气运输网络的燃气运输服务公司。

挑战

为了更好地进行燃气交易，法国燃气苏伊士集团荷兰公司的气体分配器采用一种称为能源组件（Energy Components）的碳氢化合物核算系统，借此得出在不同资产下的生产率。该碳氢化合物核算系统需要收集包括气体性质和质量在内的过程数据，这些通常难以从在线测量中获取。

法国燃气苏伊士集团面临的主要挑战是基于当前操作情况与未来操作情景的预期，如何获取可靠的此类数据，用以改善燃气交易活动。

解决方案

为了满足所需，NOGAT海下管道网络设立了不同的稳态模型，包括10多个海上平台和登海尔德陆上燃气处理工厂。

此后，过程模拟模型需与工厂数据连接，允许其自动更新模型，确保准确展示油田当前操作情况。此外，这些模型还需集成至能源组件（EC）核算系统，充分实现工作流程自动化。

能源组件核算系统共设有4种方案，应用了6个UniSim 设计模型：

（1）所需缓冲方案

在D-1天，当需要重新定值时，该方案将分别以表压，和兆焦耳为单位计算NOGAT管道系统各个平台的压力值及燃气存量，从而以兆焦耳/小时为单位显示燃气流量。

该解决方案将在每天下午三点计算出所需缓冲，并且预测第二日所需缓冲。 所需缓冲是指，在NOGAT系统中，使指定点满足其输出指定点所需的能源量。

（2）输入指定方案

在D-1天，在一个平台上或进行重新定值交易时，该方案将预测D-1天和D天的剩余销售燃气量。模型将以标准立方米/小时指定燃气流量为基础，以表压为单位计算某些平台压力、登海德尔处理厂的着陆压力，以标准立方米/小时计算燃气率，以兆焦耳/立方米为单位计算登海德尔处理厂销售燃气的沃泊指数，以及以兆焦耳/小时为单位计算燃气销量。

该解决方案按照每小时计算各个指定点的输入指定值，从而提供每小时输出指定值。

（3）总体能源方案

D天结束后，该方案将帮助使库存余额和实际管道存量保持一致。系统将在标准立方米/小时指定燃气流量和以表压为单位的平台压力基础上，以兆焦耳为单位计算能源管道网的总库存。

每日早晨六点，模型将计算出NOGAT系统内整体能源量，该数值将用于每日对账系统，在系统中根据指定点分配能源。

（4）回采因子方案

在收到M月指定点样本分析后，碳氢化合物核算器将计算M+1月的采收率，并将其用于M+2月的分配过程之中。模型将以输入数据为基础，计算各个平台组件燃气和液体回采因子。

模型将在每月20日前计算回采因子。

为了运行上述四种方案，碳氢化合物核算系统将激活所需输入，以不同频率自动执行模拟案例文件，频率范围从每日若干次至每月一次不等。

此后，燃气分配器将直接从碳氢化合物核算系统提取模拟结果，无需人工操作。

根据这些方案，系统将模拟得出以下特性：

· 不同平台的压力等级；

· 销售燃气的沃泊指数；

· 管网中的能源总库存；

· 各平台每个组件的燃气和液体回采因子。

成果与效益

该项目是基于流程及NOGAT系统管道模拟模型的部署与优化，以及后续同工厂数据和法国燃气苏伊士集团碳氢化合物核算系统（能源组件）集成，从而支持指定和分配流程。

该应用的工作流程均已实现自动化。模型将自动收集输入数据并生成输出数据，无需手动操作，减少了生成输入数据所需时间，确保一致性，改善整体指定和分配循环，使其更加流畅，与此同时降低了人工错误的风险。

UniSim 设计模型的执行过程中未遇到任何重大问题。UniSim 设计套件现已应用在各个类型的流程计算和压缩机研究中。法国燃气苏伊士集团荷兰公司过程工程师Ronald Romijn评价说：“我们非常感谢霍尼韦尔参与这个项目的工程师。他们帮助我们确保该模型能够正确及稳定的运行。当出现任何问题时，我们能够迅速联系到霍尼韦尔团队，找到解决方案，在很短时间内得到答复。”