Тренажер для операторов котла БКЗ Е-320-140ГМ и турбоагрегата ПТ-65/75-130/13 КТЦ Уфимской ТЭЦ-2

На Уфимской ТЭЦ-2 Башкирской генерирующей компании введен в эксплуатацию компьютерный тренажёрный комплекс для оперативного персонала котельного и турбинного цехов с динамическими мнемосхемами, соответствующими тепловой схеме ТЭЦ.

Уфимская ТЭЦ-2 является второй по мощности электростанцией в Башкирской генерирующей компании (ПАО «Интер РАО»). Обеспечивает теплом более половины жилых массивов Уфы и промышленные предприятия. Установленная электрическая мощность – 519 МВт, тепловая – 1 528 Гкал/ч.

Моделью компьютерного тренажёра охвачено всё автоматизированное оборудование, а также существующая неэлектрифицированная арматура парового котлоагрегата БКЗ Е-320-140ГМ, турбоагрегата ПТ-65/75-130/13 и общестанционного оборудования. Существующая АСУ ТП данного оборудования выполнена на базе программно-технического комплекса КРУГ-2000®.

Цели создания системы


  • Проведение подготовки оперативного персонала в различных формах:
    • начальное обучение
    • поддержание навыков управления технологическим процессом
    • повышение квалификации персонала
  • Выработка навыков безопасного и экономичного управления оборудованием, в том числе в сложных переходных режимах
  • Повышение психологической устойчивости оперативного персонала при действиях в нештатных ситуациях
  • Сокращение числа технологических нарушений, связанных с ошибками персонала
  • Повышение уровня безопасности, надежности, безотказности работы оборудования, сохранности имущества, здоровья и жизни персонала
  • Проверка (тестирование) профессиональной квалификации оперативного персонала, в том числе его умения управлять оборудованием в сложных режимах в соответствии с требованиями ПТЭ и производственных инструкций.

Функции системы


Информационные и управляющие функции тренажера

  • Моделирование технологического процесса агрегатов с формированием значений параметров как входящих в существующие АСУ ТП, так и местных показывающих приборов
  • Моделирование исполнительных механизмов, включая как электрифицированную (управляемую из АСУ ТП), так и неэлектрифицированную арматуру
  • Моделирование работы вспомогательного оборудования
  • Моделирование работы информационных и управляющих контроллеров АСУ ТП со 100% повторением алгоритмов действующих АСУ ТП с использованием реальных пользовательских программ (алгоритмы регулирования, ТЗ и ЗБ, управление арматурой, расчётные задачи и т.д.)
  • Моделирование работы серверов БД АСУ ТП со 100% повторением алгоритмов сбора и обработки данных (сбор и накопление данных, алгоритмы обработок на достоверность, нарушение границ сигнализации, расчётные задачи и т.д.)
  • Моделирование станций оператора со 100% повторением графического интерфейса и функционала с использованием их графических проектов (внешние виды экранных форм, видеокадры, приборы управления, диалоговые окна, сигнализация, протокол событий и т.д.)
  • Проведение как совместных, так и раздельных тренировок операторов котла и турбины
  • Проведение экзаменов с выставлением оценки и формированием экзаменационного протокола.

Специализированные функции тренажера

  • Работа системы в темпе управляемого «модельного» времени с функциями:
    • приостановки и возобновления хода времени
    • ускорения/замедления хода и «перемотки» времени в пределах имеющейся истории тренировки
  • Создание, сохранение и последующая загрузка требуемых для проведения тренировок «исходных состояний» модели
  • Создание, сохранение и последующая загрузка последовательности изменений параметров модели в виде «сценария тренировки»
  • Расширенное ведение истории тренировки с возможностью:
    • просмотра хода тренировки в нормальном и (или) ускоренном темпе «модельного» времени с отображением данных непосредственно на мнемосхемах модели АСУ ТП
    • возобновление тренировки из любой промежуточной точки имеющейся истории
    • сохранение и загрузка истории тренировки для просмотра ее хода, анализа ошибочных действий и «работы над ошибками» (повторение тренировки из точки, предшествующей ошибочным действиям).

Вспомогательные функции АСУ ТП тренажера

  • Самодиагностика комплекса технических и программных средств
  • Оперативная перенастройка системы и реконфигурация программного обеспечения АСУ ТП с использованием штатной для АСУ ТП среды разработки
  • Регистрация персонала, осуществляющего вход в систему.

Архитектура системы


Тренажёр выполнен с использованием компьютерного тренажёрного комплекса «ТРОПА» (КТК ТРОПА®) и представляет собой одну из возможных структур, в которой моделирование работы технологического оборудования осуществляется с использованием ПО сторонних производителей. Тренажёр имеет трехуровневую архитектуру.

1-й (нижний) уровень системы представлен математической моделью объектов управления, включающей в себя:

  • модели технологических агрегатов (паровой котёл БКЗ Е-320-140ГМ, турбоагрегат ПТ-65/75-130/13 и общестанционное оборудование)
  • модели запорно-регулирующей арматуры
  • модели насосов, вентиляторов и других механизмов

Данные модели выполнены с использованием программного обеспечения, разработанного ФГБОУ ВО «ИГЭУ», и установлены на АРМ инструктора.

Во 2-й (средний) уровень системы входят:

  • виртуальные имитаторы контроллеров на базе КТК «ТРОПА», работающих в существующих АСУ ТП, включая контроллеры подсистем технологических защит, блокировок и регулирования
  • вспомогательные виртуальные контроллеры на базе КТК «ТРОПА», имитирующие ввод-вывод сигналов от оборудования, не охваченного существующими АСУ ТП, а также алгоритмы технологических защит, блокировок и регулирования, реализованные в существующих системах на традиционных средствах (релейные схемы, интеллектуальные приборы и т.д.)
  • устройства и линии связи, обеспечивающие обмен информацией в цифровом виде.

Имитаторы контроллеров запускаются в виде «виртуальных машин» на компьютерах соответствующих серверов АСУ ТП.

В 3-й (верхний) уровень системы входят:

  • АРМ инструктора, на котором установлены графический клиент КТК «ТРОПА» и программное обеспечение «АРМ инструктора», выполняющее функции общего управления тренажёром
  • АРМ оператора-машиниста парового котла на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный)
  • АРМ оператора-машиниста паровой турбины на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный)
  • Сервер АСУ ТП парового котла на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный)
  • Сервер АСУ ТП паровой турбины на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный).

Таким образом, каждое место обучаемого (АРМ машиниста котла и АРМ машиниста турбины) имеет 4 монитора.

Структура тренажера оператора котельного и турбинного цеха

Информационная мощность


Паровой котел Турбоагрегат Общестанционное оборудование
Моделируемые технологические параметры 209 310 83
Запорно-регулирующая арматура, включая обратные, предохранительные и стопорные клапаны 243 274 248
Тяго-дутьевые механизмы и насосы 9 17 10
Регуляторы с импульсным выходом 41 15 35

Особенности системы


  • Компьютерный тренажер разработан на базе действующих на Уфимской ТЭЦ-2 автоматизированных систем управления котлом БКЗ Е-320-140ГМ ст. №7, турбоагрегатом ПТ-65/75-130/13 ст. №4 и общестанционным оборудованием с повторением динамических мнемосхем и алгоритмов управления, автоматического регулирования, а также технологических защит и блокировок, реализованных с использованием программно-технического комплекса КРУГ-2000
  • Для создания компьютерного тренажера использовались графические проекты, БД и прикладные программы с реальных АСУ ТП котла ст. №7 и турбины ст. №4. Заказчик имеет возможность внесения собственными силами изменений в модели АСУ ТП с использованием среды разработки ИСР КРУГОЛ
  • Модели котла и турбоагрегата, а также АРМ инструктора реализованы с использованием программного обеспечения, разработанного ФГБОУ ВО «ИГЭУ»
  • Запуск тренировки на тренажёре осуществляется с «одной кнопки»
  • В ходе разработки тренажера исходные проекты АСУ ТП дополнены технологическими параметрами и арматурой, не входящими в состав реальных АСУ ТП на базе ПТК КРУГ-2000, но участвующими в процессе управления котлом и турбиной (ручная арматура, местные показывающие приборы, релейные схемы защит и т.д.)
  • В состав тренажера включено оборудование питательно-деаэраторного отделения, циркводоводов, береговой насосной станции, части паропроводов высокого давления, РОУ и растопочной РОУ
  • Тренажер предполагает как общие, так и раздельные тренировки машинистов котла и турбины. Для обеспечения возможности проведения раздельных тренировок предусмотрены стартовые исходные состояния, запускающие тренажер в режиме работы турбоагрегата от общестанционного парового коллектора, а также состояния с работой парового котла на общий коллектор (режимы работы с перекрестными связями).


Выполненные работы


Фирмой «КРУГ» выполнены следующие работы:

  • Разработка модели АСУ ТП тренажера
  • Поставка программного обеспечения
  • Инжиниринговые работы по модели АСУ ТП тренажера
  • Пусконаладочные работы по модели АСУ ТП тренажера.