关于模拟软件中的工况分析（有奖讨论）

大家在进行模拟和优化过程中，往往都会模拟计算多个工况，从而对敏感指标如能耗、产量、投资进行分析。流程模拟软件中大多也提供了CASE STUDY这样的工具方便大家进行工况研究。对于相对简单的流程，采用这个工具确实比较方便，但是对于一些比较庞大而且本身就不易收敛的流程来说，就会出现一些问题。

• 如BASE工况往往能够收敛，但是采用工况分析后，后一个工况往往采用前一工况终值作为此工况初值，有时会出现不收敛的情况。但是当将单独模拟将所有初值RESET后或修改流程内部个别参数，又可达到收敛。但这是对于工况研究这个功能往往不能正常进行完全。
• 参数空间太大，如何选择变量个数以及变化步长也是一个学问

请大家各抒己见进行讨论，不限于上面两个方面，对工况分析这个课题进行下讨论。有奖。

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-6-24 14:53 编辑 ]

一时想不出解决的办法，单个设备有时候在很狭窄的范围内才能收敛，稍微变一下条件就不能收敛了。
影响收敛的因素觉得有以下几个：
1 工艺条件的合理性
2 计算模型或者方法的适用范围
3  软件的计算方法问题（如楼主所说“后一个工况往往采用前一工况终值作为此工况初值”）要是每个case都初始化就好了。
4正常情况下收敛的控制方法

别迷信"自动"的工具.
先写下所有需调整的变量, 根据理解的工艺机理及经验,先做简单的变量相关性分析, 进行所谓"降维", 选取出3-5个影响较大的变量, 手工正交实验处理.

原帖由 zjmche 于 2008-6-24 16:19 发表
别迷信"自动"的工具.
先写下所有需调整的变量, 根据理解的工艺机理及经验,先做简单的变量相关性分析, 进行所谓"降维", 选取出3-5个影响较大的变量, 手工正交实验处理.

多因素变量分析，正交设计不失为一种好的选择。这个让我想起了反应动力学的研究。

CASESTUDY应该是针对一个基准工况进行分，通过改变一个参数，观测其他参数的变化，我认为主要还是一个参数变化幅度的问题，我以前研究塔的灵敏度分析经常使用，比如进料口位置的改变、进料温度的改变，这些会导致塔热负荷发生改变，也可以研究回流改变对产品质量的影响等等，但我使用中还没有出现楼主所说的情况，下来我也要仔细研究一下，楼主能否举一个实际例子来进行讨论，这样更能够有的放矢。

我在做精馏塔模拟的时候也经常会用到case study，比如确定最佳进料位置，如果输入的进料板范围不合适，运行会显示红色，但这好像不影响最佳进料位置的确定。
我的习惯是：通过工况分析proII会给出一个最佳值，然后再最佳值附近范围继续做工况分析，找到最佳工况。

不能太迷信自动计算软件，要根据实际情况作出正确分析，总体上看待各个因素

清零之后再计算。如果还是不行的话，那就从你计算收敛的情况下，慢慢一步步修改变量，这样可能会收敛

也不知道怎么回事，我下了很多aspen软件，但都不能用，请各位同行指点一下，谢谢
有好的软件能安装，在哪儿下？

应该说，从原理上讲，这是个赋值问题，通常的CASESTUDY每次计算都是把上一次的计算值作为新模拟的预设数值进行赋值模拟的，对于我们通常使用的PRO/II，这点尤其明显。
大家都知道，化工模拟的结果具有不确定性，实际上就是多元因素影响下，当新的赋值计算后目标值和计算结果采用数值方法的结果差距在许可的范围内（即误差范围)内就可以收敛。

从软件来说，有如下方法选择：
【1】 更改收敛要求，即更改下收敛的误差阈值范围，不过这里首先是要求CASESTUDY的目的是看到数值趋势而是工艺条件改变后目标值的趋势而不是精确模拟。
【2】更改循环次数，即更改迭代次数和迭代步长，这也许有一些效果。
【3】原工况收敛后， 不要急于马上Casestudy, 先吧模拟调稳，这点很重要，即一般收敛条件是否预设得好，比如塔的模拟，塔顶产物和冷负荷，热负荷，塔顶产物浓度，产量都可以两两搭配，是否有侧线采出，SPECIFICATION指定一项，而可变动量是否对应，基础调稳定了，再变动工况。
【4】大流程，从模拟上讲，真正影响模拟的是非标设备，即带有不确定因素的模拟组成，如塔器，反应器，整个流程如膨胀机，压缩机，阀门，等等模拟是不至于影响很大。所以可以调整大流程的模拟序列。

建议同时看看其他模拟软件，如老版的HYSYS,专门有RESET模块，这就是在流程中的重新赋值模块，而不是如PRO/II中是直接赋值的。对比一下，可以调节工况模拟做对照。

以上建议，就是一些经验，希望有些帮助。

在case study中不收敛的事，应该是与物系有关。对以很容易收敛的体系，这样的手段是很好用的，对于本身就很难收敛的体系，最好不用这样的手段。

选择变量个数以及变化步长应根据以下几点：
1，环境约束
2，经验调整

不能收敛有不同的原因，不能一概而论。

从本质来说，模拟软件本身其实就是一大堆数学方程，收敛就是求解出了这组方程的解，不收敛就是求解失败。既然是解方程，那就清楚了，首先你这组方程确实有解才有可能求解，如果你根本就无解那还求个什么劲；其次，就算你方程组确实有解，也只是有可能求解而已，如果你求解方法有问题，就是有解你也照样求不出来。

（1）.对前者，保证方程有解通常也就是保证工艺参数规定合理。比如，你模拟一个塔，规定了塔顶采出量，在basecase下面收敛了，结果好的不得了，你又想看看在进料量变化时冷凝器的负荷是怎么变化的。这时如果规定采出量是不变的，那很有可能怎么也收敛不了，但如果你改一改规定采出量与进料量的比例D/F，问题很可能立马就解决了。

（2）.再说求解方法，求解方法多的去了，什么韦哥斯坦法，什么牛顿法，不同的求解方法方法有不同的适用范围，不能抓起来就算。求解方法选择不对，或者需要的迭代次数多的难以忍受，或者根本就解不出来也是常有的事；求解方法定了后，还要看收敛精度，收敛精度要求太高，导致迭代次数超过软件默认上限，也会不能收敛；如果前面的方法和精度没有问题，那最后就是收敛次数啦，如果是这个原因，你只要找到收敛设置里面，把迭代次数增大就ok了。

至于你不能收敛的原因到底是什么，则可以通过中间结果的趋势来分析，哈哈说起来太过麻烦，只能靠自己找资料看了。

[ 本帖最后由 king 于 2009-2-16 19:08 编辑 ]

不管使用那个软件，首先要画出正确的流程图，其次对模拟的工艺条件的数据要真实。特别是热力学方程的选择要慎重，可以多试一下。选出与实际操作接近的、吻合的。这样模拟出来的结果对实际生产才有指导意义。

都是高手啊！！