霍尼韋爾過程控制部

霍尼韋爾UniSim設計套件優(yōu)化管道生產過程

霍尼韋爾過程控制部

編輯解讀：

霍尼韋爾UniSim設計套件是一款交互式創(chuàng)新過程模擬軟件，能夠幫助工程師創(chuàng)建工廠設計穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模型、進行性能監(jiān)測、解決問題、改善運營、規(guī)劃業(yè)務和管理資產。

它所具備的強大功能，如開發(fā)流程工作表單；利用案例方案工具，根據企業(yè)標準優(yōu)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(jiān)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(yōu)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(qū)域采集的大部分天然氣。270公里長的NOGAT管道系統(tǒng)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(zhàn)

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(tǒng)，借此得出在不同資產下的生產率。該碳氫化合物核算系統(tǒng)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(zhàn)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(wěn)態(tài)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(tǒng)，充分實現(xiàn)工作流程自動化。

能源組件核算系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)內整體能源量，該數值將用于每日對賬系統(tǒng)，在系統(tǒng)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(tǒng)將激活所需輸入，以不同頻率自動執(zhí)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(tǒng)提取模擬結果，無需人工操作。

根據這些方案，系統(tǒng)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(tǒng)管道模擬模型的部署與優(yōu)化，以及后續(xù)同工廠數據和法國燃氣蘇伊士集團碳氫化合物核算系統(tǒng)（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(xiàn)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(huán)，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(zhí)行過程中未遇到任何重大問題。UniSim 設計套件現(xiàn)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(wěn)定的運行。當出現(xiàn)任何問題時，我們能夠迅速聯(lián)系到霍尼韋爾團隊，找到解決方案，在很短時間內得到答復。”