动静态仿真软件

双态建模和仿真系统（2STATES Modeling and Simulation System） 是双态仿真控制技术为流程工业研发的具有世界领先技术的高保真动静态仿真平台。系统拥有流体库和设备产品库。用于设备设计选型，产品选择，动静态性能测试和评估。产品可用于高保真模拟工厂开车，停车，各种正常工况和非正常工况下动静态性能。产品用途包括工艺和控制设计和验证，工艺和操作优化，故障分折和排除，获取控制模型实现先进控制，控制器整定，和工程师操作员培训。

产品特点

    1.将仪表设备设计，选型和校核功能，工艺和控制设计，静态和动态仿真，模型辨识和先进控制集成在统一平台，为评估方案，优化设计，诊断问题，寻找解决方案提供了高效环境。
    2.高保真动静态机理模拟开停车，各种正常和非正常事故状况下系统性能。提供各种试验和操作，帮助评估操作程序，操作条件和控制方案，实现优化生产。
    3.在工厂可行性研究，设计和建造阶段，控制系统设计因无实际工厂而得不到全面有效验证。控制器整定一般要在开工阶段才能完成。高保真动态仿真可用于设计控制系统，整定控制器参数，获取控制模型，实现基于模型的先进控制技术，和缩短新工厂投运前开工时间。
    4.通过各种工况下模拟测试，双态仿真系统产生大量运行数据，帮助评估性能，暴露设备、工艺和控制方面的各种问题，因此可以及时更正错误改进设计。
    5.通过仪表设备选型和产品选择直接从双态各种设备产品库中获取设备选型产品数据，减轻了用户负担。缩短了建模时间，进一步缩小了模拟仿真系统与实际工厂装置的差距。

双态建模和仿真系统

从工艺和控制设计，故障检测与排除

    1.获取阀门特性曲线和流量回路安装后流量特性曲线
    2.量化非线性，设计和评估非线性控制补偿方案
    3.确定阀门能否关死和阀门开启和关闭速度
    4.在特定工况下探测阀门和泵的气蚀问题
    5.估算热交换器污垢系数（基于实际运行数据）
    6.整定PID控制器参数和评估其性能
    7.解决因阀门高摩擦阻力引起的阀杆粘着滑动运动造成控制回路振荡
    8.获取模型预测控制（MPC）内部模型实现MPC
    9.在不同操作条件下优化操作

在模拟过程中，双态提供各种人机界面和功能展示流程和控制信息，操控生产过程。大量信息包括流体数据，温度，压力，流量， 液位，负荷，阀门阻力和噪音，控制不稳定性，设备状况，公用工程消耗和生产利润。

双态可用于评估各种方案和"如果-那么"情景案例，

·高阻力阀门对比低阻力阀门 ·旋转阀门对比直行阀门 ·调频控制驱动泵对比控制阀门 ·大尺寸缓冲罐对比小尺寸缓冲罐

·PID控制对比MPC控制 ·PID控制PI-D对比I-PD算法 ·板式塔对比填料塔 ·管壳式对比螺旋板式换热器

利用双态丰富的仿真数据：基于设备和运行成本及静态和动态性能数据。可以帮助用户做出最优决策。

双态设备和其它功能模块

为高效建造仿真系统，双态配备有丰富的模块库。模块库包括数学，信号，系统，控制以及应用于流程工业仪表和设备模块。设备模块包括管道，容器，开关阀门，控制阀门，泵，压缩机，膨胀机，锅炉，各种热交换器，反应器，和精馏塔。设备模块采用严格基理建模，以保证在大操作范围的准确模拟。

一个典型设备模块需要大量参数才能模拟各种工况下的性能特征。例如一个气动控制阀门由阀体，执行机构，定位器，电气压力转换器，供气压力调节器等组成，只有精确模拟摩擦力，各部件及各部件与实际流体流经阀体之间的作用关系，才能模拟实际阀门的分辨率，死区，延滞限速，粘着滑动等特性。对大多数流量与压力控制回路，只有在精确模拟控制阀门特性基础上，才能在模拟仿真系统上整定流量和压力控制器并应用在实际系统中。用户可以正确选择不同种类不同尺寸的控制阀门和执行机构，不仅从成本上更重要的是从性能上综合考虑阀门的选型。

设备选型和产品选择

工业设备类型多样，尺寸繁多。对一个特定应用，常有多种设备产品供选择。双态设备模块提供设备选型和产品选择功能，用于定制设备，从设备数据库中获取设备参数，减轻用户提供数据的负担和减少建造动静态仿真系统的时间，进一步提高模拟精度。

设备选型和产品选择所需进口流体方面数据可通过上游设备的选型或校核结果获取。选型和校核结果可以产生各种报表。并可将流体数据传递到下游设备或附属设备供其选型。例如精馏塔选型后，选型数据如热负荷，流体流量，温度压力和组分可以传递到附属冷凝器和再沸器用于选型。精馏塔系统的泵，控制阀门，流量表和管道也可以获取相关数据用于选型，校核和测试。这样可以避免人为数据输入差错，改进工作效率。

设备选型过程通常会产生许多选项。设备模块内置校核和测试功能可用来进一步评估和筛选设备。根据各种静态和动态测试结果，设备成本和能耗进行综合评估决策。双态将各种方法和标准，特别是先进的方法和最新标准提供给用户。如控制阀门选型， 采用最新的IEC60534标准，计算阀门流量系数Cv（或阀门的流通能力Kv）和噪音。精馏塔选型，用户可选择，基于平衡的方法和基于传质传热的速率方法。基于平衡的方法中有泡点法（Bubble-point）和流率加和法（Sum-rates）；同时校正法（Simultaneous correction）及各种简化方法，以适应各种物料体系和比较分析。

设备校核和测试

工业设备选型过程通常会产生许多选择，可用设备校核和测试方法来进一步评估和筛选设备。双态系统提供设备内置的校核功能和测试环境帮助评估在用户指定流体和操作条件下设备的动静态性能，确定设备有效操作范围，寻找最优操作条件。根据各种动静态测试结果，设备成本和能耗进行综合评估决策。最终设备将置身于仿真系统中进行测试以确定采用的设备是综合性能成本后最佳选择。

流体物性计算

流程工业涉及各种流体处理。双态系统配备各种流体数据库和丰富的工程热力学模型，拥有各种物性计算方法用于计算相平衡和流体物性。无论是设备选型、校核和测试，还是动静态仿真，流体相平衡和物性计算极为重要。如相平衡计算，双态提供超过20种状态方程和超过8种活度系数模型以及其他类型模型供选择，以涵盖各种物系，温度压力范围和作分析比较。

每种流体物性有多种计算方法供选择。计算的物性包括密度、粘度、热容、热导、逸度、表面张力、扩散系数、焓和熵。双态支持用户自定义流体组分及石油馏分的伪组分生成功能。

控制设计、模型辨识和参数整定

流程工业特性较为复杂，表现为关联耦合，时变和不同生产工况和操作条件下的非线性。节能降耗和环境保护要求促使工业流程更加复杂。不同生产工况和操作条件下对控制方案和性能评估显得更为重要。双态高保真建模和仿真系统为控制设计、问题诊断和性能评估提供了安全高效平台和解决方案。

控制阀门是流程工业最广泛使用控制设备，据行业统计实际控制问题约有三分之一与控制阀门性能有关。双态采用高保真建模控制阀门系统包括阀体、执行机构和定位器，以及空气压力调节器和空气放大器等，并精确模拟这些部件之间以及与流体流过阀体之间的关系和影响，反映实际阀门的非线性特性。例如阀门高摩擦阻力会引起阀杆粘着滑动运动，造成控制回路振荡。采用高保真控制阀门的流程模拟，流量和压力控制器参数整定结果可以直接应用到实际控制中。

通过双态高保真建模和仿真系统做各种动静态测试，可以获取阀门安装后特性曲线和过程动态模型，用于量化非线性，确定非线性补偿方案，设计控制系统和整定控制器参数。高保真建模和仿真对于模型预测控制，分程控制，前馈控制和推断控制设计和评估尤为重要。控制器选择和整定是控制设计中重要步骤。用户可以通过选择控制器厂家和型号来设置PID控制器，利用各种开环和闭环整定方法整定PID参数。双态可以提供单变量和多变量模型预测控制（MPC）。用户可以方便地进行PID与MPC性能比较分析。

组建和仿真系统

选择所需要的设备、仪表和控制器等各种模块，用信号线和管道将他们连接构成一个系统。然后通过设备选型，产品选择和设置对模块定制，选择静态或动态（冷启动和热启动）仿真模式，就可以进行包括开停车在内的各种工况下的动静态模拟仿真。在仿真过程中，系统会检查设备尺寸是否合适，设备和管道尺寸是否匹配，设备运行是否异常（如气蚀漏液、液泛、反向流、超温、超压等），控制器量程和单位是否与连接的仪表或其它控制器相匹配，帮助用户发现设计和设置中的错误。用户在仿真过程中，可进行各种各样的测试，如获取安装后流量特性曲线，量化控制系统非线性，评估非线性补偿效果，获取动态过程简化数学模型，整定控制器，确定生产系统中的瓶颈。

双态高保真动静态模拟仿真比实际生产操作具有更大的灵活性。用户可通过操作和编程设置改变操作条件，除改变控制器输出值和设定值，启停泵、压缩机和风机，改变阀门开度外，还可以修改设备参数和源头流体参数（温度压力组分等），测试在实际工厂难以实现的任务。用户甚至可以将仿真系统复制。将复制后的系统修改后，作对照模拟仿真，用于评估不同方案。双态通过这些方式帮助用户发现问题，优化设备选择，整定PID和MPC控制器，改善控制，降低能耗和优化生产。

生产成本和利润分析

在模拟仿真中，双态可以计算和统计公用工程（包括燃料、蒸汽、热水、冷却水、电、仪表空气）消耗、原材料用量和产品产量。这些数据可用于估计生产操作成本和利润。因此，双态能为选择工艺和控制方案，选型设备，优化操作条件，评估控制性能和确定设备维护周期提供重要参考依据。