1.3　關(guān)于Aspen Plus軟件的界面及其操作

Aspen Plus的界面包括三部分：一是流程圖窗口（Process Flowsheet Window）；二是數(shù)據(jù)輸入瀏覽窗口（Data Browser）；三是控制面板（Control Panel）。Data Browser是Aspen Plus非常重要的部分。所有已知條件的輸入和模擬的結(jié)果都是在這個(gè)窗口進(jìn)行顯示。其中，Data Browser下的組分（Components）、屬性（Properties）、物流（Streams）和單元操作（Blocks）是必須填寫的（有符號(hào)提示）。

1.3.1　基本操作過程

在圖1-1的“Aspen Plus Startup”啟動(dòng)對(duì)話框里，創(chuàng)建新的模擬使用的可選項(xiàng)是空白的模擬“Blank Simulation”、模板（Template）。選用Template時(shí)，“Simulations”通常選擇“General with Metric Units”，運(yùn)行類型（“Run Type”）選擇流程圖（“Flowsheet”）進(jìn)行“過程仿真”，見圖1-2。

選好圖1-3中的某個(gè)單元操作模塊的圖標(biāo)后，在繪圖區(qū)中的選定位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，即在流程圖中繪出模塊。可根據(jù)需要用鼠標(biāo)拖放以調(diào)節(jié)圖標(biāo)的位置和大小，并重新設(shè)定模塊名稱。在建立流程圖的過程中，連接的流股（Streams）有Material物流、Heat物流、Work物流。對(duì)于輸入的化學(xué)組分信息：每個(gè)組分必須有唯一的ID；組分可用英文名稱或分子式輸入；利用彈出對(duì)話框區(qū)分同分異構(gòu)體。連接時(shí)，紅色箭頭必須連接，藍(lán)色箭頭可選擇連接。用戶建立流程圖后，根據(jù)系統(tǒng)提示依次進(jìn)行全局設(shè)定、輸入組分、選擇物性方法、輸入物流參數(shù)、輸入模塊參數(shù)等操作。輸入的數(shù)據(jù)是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變量來確定的。

雙擊流程圖里的單元操作模塊，“全局特性”設(shè)定（圖1-4）的主要內(nèi)容是標(biāo)題（Title）、度量單位（Units of Measurement）、輸入數(shù)據(jù)（Input Data）、輸出結(jié)果（Output Results）、全局設(shè)定［Global（Settings）］、流量基準(zhǔn)（Flow Basis）、大氣壓力（Ambient Pressure）、有效物態(tài)（Valid Phases）、游離水計(jì)算（Use Free Water Calculation）。注意圖1-5的C6H6是查找（Find）到的常見物質(zhì)（Components）“苯”的分子式。再例如，“Components”模塊下的“Petroleum”窗口可以進(jìn)行油品的輸入；“Nonconventional”窗口可以進(jìn)行非常規(guī)組分的輸入。

圖1-6的全局物性（Properties）設(shè)置的方法是“CHAO-SEA”；單擊帶省略號(hào)的按鈕“”，可以看到軟件關(guān)于“物性方法選擇”的建議。可以根據(jù)組分類型（Component Type ）或者工藝類型（Process Type）選擇，見圖1-7。

計(jì)算類型有Equilibrium、Rate based兩種選擇，分別對(duì)應(yīng)平衡級(jí)速率模型、非平衡級(jí)速率模型，見圖1-8中的計(jì)算類型（Calculation Type）。

溫度、壓力、流量的單位選擇見圖1-9。

通過圖1-10中的菜單工具“Run”→“Run”，或者按智能導(dǎo)航鍵，都可以讓軟件對(duì)已經(jīng)輸入完畢的流程進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算結(jié)果出來后，在流程圖中，雙擊某個(gè)流股，或者在流股上按鼠標(biāo)右鍵彈出快捷菜單后，都可以查看該流股的計(jì)算結(jié)果。

圖1-11中的“衡算結(jié)果”中，單擊流股表（Stream Table），可以以表格形式查看模擬計(jì)算結(jié)果。

定義工具選項(xiàng)見圖1-12。在圖1-13中，計(jì)算結(jié)果需要以“物料流程圖”顯示時(shí)，可以定義圖中數(shù)據(jù)的單位制、溫度、壓力、流量等狀態(tài)參數(shù)的顯示格式。

1.3.2　模擬文件的類型

需要保存模擬文件時(shí)，Aspen Plus的模擬文件（Project）后綴名是apw、bkp，見圖1-14。其中，apw文件在Aspen Plus軟件升級(jí)后無法打開，保留中間的“收斂”計(jì)算結(jié)果；bkp文件在Aspen Plus軟件升級(jí)后可以打開，不保留中間的“收斂”計(jì)算結(jié)果。

1.3.3　設(shè)計(jì)規(guī)定工具的操作過程

創(chuàng)建設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象時(shí)，按以下步驟操作。

① 從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)的對(duì)象管理器（Object Manager）中點(diǎn)擊新建（New）按鈕；

② 在彈出對(duì)話框中為新對(duì)象指定一個(gè)辨識(shí)號(hào)（ID）；

③ 在定義（Define）表單中點(diǎn)擊新建（New）按鈕，創(chuàng)建設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象所需的變量；

④ 在彈出對(duì)話框中輸入新變量的變量名（Variable Name）；

⑤ 在變量定義（Variable Definition）對(duì)話框中的下拉式選擇框中選擇變量的類別（Category）、類型（Type）、流股（Stream）或模塊（Block）代號(hào)，并指定具體變量（Variable）。

RadFrac模型帶有內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定功能，通過設(shè)計(jì)規(guī)定（DesignSpecs）和變化（Vary）兩組對(duì)象進(jìn)行設(shè)定。可以設(shè)置多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象和多個(gè)變化對(duì)象，但要注意兩者間的依賴關(guān)系和自由度必須吻合，否則不能收斂。設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象通過以下三張表單設(shè)置規(guī)定指標(biāo)：

① 規(guī)定（Specification）；

② 組分（Components）；

③ 進(jìn)料/產(chǎn)物流股（Feed/Product Streams）。

在規(guī)定表單中輸入以下指標(biāo)：

① 類型（Type）有36種變量類型供選用；

② 目標(biāo)（Target）設(shè)定規(guī)定變量的目標(biāo)值；

③ 流股類型（Streamtype）產(chǎn)物（Product）/內(nèi)部（Internal）/傾析器（Decanter）。

在組分表單中輸入定義目標(biāo)值的組分（Components）（分子）和基準(zhǔn)組分（Base Components）（分母）。從左側(cè)可用組分（Available components）框中選擇需用組分到右側(cè)的選用組分（Selected Components）框中。

在進(jìn)料/產(chǎn)物流股表單中選擇定義設(shè)計(jì)規(guī)定目標(biāo)值的流股名稱。

在變化對(duì)象的Specification表單中輸入調(diào)節(jié)變量及其調(diào)節(jié)范圍的上、下限值。

1.3.4　計(jì)算器工具的操作過程

創(chuàng)建計(jì)算器對(duì)象時(shí)，按以下步驟操作：

① 從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)的對(duì)象管理器（Object Manager）中點(diǎn)擊新建（New）按鈕。

② 在彈出對(duì)話框中為新對(duì)象指定一個(gè)辨識(shí)號(hào)（ID）。

③ 在定義（Define）表單中點(diǎn)擊新建（New）按鈕，創(chuàng)建計(jì)算器對(duì)象所需的變量。

④ 在彈出對(duì)話框中輸入新變量的變量名（Variable Name）。

⑤ 在變量定義（Variable Definition）對(duì)話框中的下拉式選擇框中選擇變量的類別（Category）、類型（Type）、流股（Stream）或模塊（Block）代號(hào)，并指定具體變量（Variable）。

⑥ 在計(jì)算（Calculate）表單中的計(jì)算方法（Calculation Method）欄選擇Fortran（推薦使用）或Excel；在輸入可執(zhí)行Fortran語句（Enter Executable Fortran Statements）框中輸入用于執(zhí)行計(jì)算的Fortran程序。Aspen Plus提供了內(nèi)嵌（In-Line）Fortran的實(shí)時(shí)編譯、連接和運(yùn)行。In-Line Fortran的編程語法、規(guī)則、內(nèi)部函數(shù)可參見在線幫助。

⑦ 在序列（Sequence）表單中的計(jì)算器模塊執(zhí)行序列（Calculator Block Execution Sequence）欄中選擇以下三項(xiàng)內(nèi)容，從而設(shè)定在模擬計(jì)算過程中執(zhí)行計(jì)算器程序的序列位置。

1.3.5　靈敏度分析工具的操作過程

創(chuàng)建靈敏度對(duì)象時(shí)，按以下步驟操作：

① 從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)的對(duì)象管理器（Object Manager）中點(diǎn)擊新建（New）按鈕；

② 在彈出對(duì)話框中為新對(duì)象指定一個(gè)辨識(shí)號(hào)（ID）；

③ 在定義（Define）表單中點(diǎn)擊新建（New）按鈕，創(chuàng)建靈敏度對(duì)象所需的變量；

④ 在彈出對(duì)話框中輸入新變量的變量名（Variable Name）；

⑤ 在變量定義（Variable Definition）對(duì)話框中的下拉式選擇框中選擇變量的類別（Category）、類型（Type）、流股（Stream）或模塊（Block）代號(hào)，并指定具體變量（Variable）；

⑥ 在變化（Vary）表單中輸入調(diào)節(jié)變量（Manupulated Variable）的類型、名稱和具體變量（Variable），并指定調(diào)節(jié)上、下限（Upper/Lowerlimits）和增量（Incr）；

⑦ 在列表（Tabulate）表單中輸入需要進(jìn)行靈敏度分析的列表變量（Tabulated Variable）或組合變量的表達(dá)式（Expression），以及列表時(shí)的列序號(hào)（Column No.）；

⑧ 結(jié)果查看，從左側(cè)索引欄中選擇靈敏度對(duì)象下的結(jié)果（Results）項(xiàng)目，右側(cè)的匯總（Summary）表單中按照指定的列序號(hào)列表給出調(diào)節(jié)變量和列表變量的對(duì)應(yīng)值。

1.3.6　優(yōu)化工具的操作過程

Aspen Plus在模型分析工具中提供了優(yōu)化工具（Optimization），其使用方法如下：

① 定義過程變量（Define）；

② 定義目標(biāo)函數(shù)和選用約束條件（Objective﹠Constrain），并確定尋優(yōu)方向（Maximine/Minimine）；

③ 設(shè)置調(diào)節(jié)變量（Vary），可以設(shè)置多個(gè)調(diào)節(jié)變量。對(duì)于約束優(yōu)化，則需設(shè)置約束條件（Constraints）：定義過程變量（Define）；設(shè)置約束條件（Spec），包括定義約束表達(dá)式（Constraint Expression），制訂約束關(guān)系：等于（Equal to）小于或等于（Less Than or Equal to）大于或等于（Greater Than or Equal to）并設(shè)定容差（Tolerance）。

1.3.7　工況分析工具的操作過程

創(chuàng)建實(shí)例研究時(shí)，按以下步驟操作：

① 在改變（Vary）表單中定義不同實(shí)例中需要改變的變量；

② 在規(guī)定（Specification）表單中定義不同實(shí)例中調(diào)節(jié)變量的值；

③ 完成實(shí)例定義后，從窗口的級(jí)聯(lián)式菜單中選擇Run→Batch→Submit命令，并在彈出的對(duì)話框中設(shè)定運(yùn)行代號(hào)（Run ID），運(yùn)行結(jié)果輸出文件將采用運(yùn)行代號(hào)作為文件名；

④ 結(jié)果查看。實(shí)例研究的模擬結(jié)果采用文件輸出，不能直接從圖形用戶界面中查看。運(yùn)行完成后，會(huì)在工作目錄下自動(dòng)生成輸入（*.inp）、狀態(tài)（*.sta）、簡(jiǎn)匯（*.sum）和輸出（*.out）四個(gè)文本文件。結(jié)果數(shù)據(jù)在*.out文件中，可用文本編輯軟件打開查看和編輯。