Тренажер для подготовки персонала цеха АСУ ТП Уфимской ТЭЦ-2



На Уфимской ТЭЦ-2 Башкирской генерирующей компании введен в эксплуатацию учебно-тренировочный комплекс для подготовки персонала цеха АСУ ТП, созданный с использованием компьютерного тренажерного комплекса «ТРОПА» (КТК ТРОПА®). Моделью компьютерного тренажера охвачены подсистемы САР и ТЗиБ парового котла БКЗ Е-320-140ГМ ст. №7 и турбоагрегата ПТ-65/75-130/13 ст. №4. Существующие АСУ ТП данного оборудования выполнены на базе программно-технического комплекса КРУГ-2000®.

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

Тренажер для подготовки персонала цеха АСУ ТП представляет собой совокупность моделей парового котла и турбоагрегата, а также моделей действующих на предприятии автоматизированных систем с повторением алгоритмического обеспечения и графического представления.

Тренажер предоставляет следующие возможности:

  • изучать влияние настроечных параметров автоматических регуляторов на характеристики переходных процессов и нарабатывать навык оптимальной настройки регуляторов
  • нарабатывать навык проверки технологических защит как на остановленном технологическом оборудовании (с воздействием на арматуру), так и без останова технологического процесса (на сигнал)
  • изучать алгоритмы работы существующих систем автоматического регулирования (САР) и технологических защит и блокировок (ТЗиБ)
  • нарабатывать навык отыскания дефектов в ПТК КРУГ-2000, а также подсистемах САР и ТЗиБ.

Цели создания системы


  • Подготовка персонала, обслуживающего существующие на предприятии системы АСУ ТП:
    • начальное обучение
    • поддержание навыков проведения типовых операций, а также поиска неисправностей
    • повышение квалификации персонала
    • отладка и опробование собственных разработок
  • Повышение уровня безопасности, надежности, безотказности работы оборудования, сохранности имущества, здоровья и жизни персонала
  • Проверка (тестирование) профессиональной квалификации персонала.

Функции системы


Информационные и управляющие функции тренажера

  • Моделирование технологического процесса агрегатов с формированием значений параметров в объеме, достаточном для обеспечения работоспособности подсистем САР и ТЗиБ
  • Моделирование исполнительных механизмов и регулирующих органов, а также их характеристик и типовых неисправностей, включая расходные характеристики, люфты, нечувствительности и т.д.
  • Моделирование работы информационных и управляющих контроллеров АСУ ТП со 100% повторением алгоритмов действующих АСУ ТП. Используются реальные пользовательские программы (алгоритмы регулирования, ТЗиБ и т.д.)
  • Моделирование неисправностей контроллерного оборудования:
    • неисправности или недостоверности входов и выходов
    • неисправности модулей ввода-вывода
  • 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 и т.д.)
  • Моделирование станций оператора со 100% повторением графического интерфейса.

Специализированные функции тренажерного комплекса

  • 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 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


Тренажер выполнен с использованием компьютерного тренажерного комплекса «ТРОПА» (КТК ТРОПА®) и представляет собой одну из возможных структур, в которой моделирование работы технологического оборудования осуществляется на языке КРУГОЛТМ непосредственно в том же виртуальном контроллере, в котором используется моделируемый технологический параметр. Стохастические модели объектов выполнены с использованием типовых динамических звеньев (запаздывание, апериодическое звено N-го порядка, интегрирование и т.д.).

Тренажер имеет двухуровневую архитектуру.

В 1-й (нижний) уровень системы входят:

  • виртуальные имитаторы контроллеров, работающих в существующих АСУ ТП, выполняющие в том числе функции моделирования технологических процессов
  • устройства и линии связи, обеспечивающие обмен информацией в цифровом виде.

Имитаторы контроллеров запускаются в виде «виртуальных машин».

Во 2-й (верхний) уровень системы входит единое рабочее место инструктора и обучаемого, на котором установлен сервер КТК «ТРОПА». Запуск и управление тренировкой осуществляется локально. Имитаторы контроллеров котла и турбины запускаются здесь же.

Структурная схема компьютерного тренажерного комплекса для подготовки персонала цеха АСУ ТП Уфимской ТЭЦ-2

Информационная мощность


Информационная мощность Паровой котел Турбоагрегат

Моделируемые технологические параметры

26 22

Запорно-регулирующая арматура

17 16

Технологические защиты и блокировки

31 17

Моделируемые ТЗиБ котла

  • Повышение уровня в барабане котла до I предела
  • Понижение уровня в барабане котла до I предела (разгрузка)
  • Останов одного из двух РВП
  • Останов одного из двух ДВ
  • Останов одного из двух ДС
  • Повышение давления перегретого пара
  • Погасание общего факела в топке
  • Понижение Т перегретого пара в паропроводе №1 и №2
  • Понижение давления воздуха
  • Отключение двух РВП
  • Отключение дутьевых вентиляторов
  • Отключение дымососов
  • Понижение давления мазута перед котлом
  • Понижение давления газа перед котлом
  • Понижение уровня в барабане котла до II предела
  • Повышение уровня в барабане котла до II предела.

Моделируемые контуры регулирования котла

  • Регулятор питания котла с воздействием на РПК Ду100 и РПК Ду250
  • Регулятор давления воздуха в топке ПК с коррекцией по кислороду, с воздействием на НА ДВ-А и НА ДВ-Б
  • Регулятор разрежения в топке ПК с воздействием на НА ДС-А и НА ДС-Б
  • Регулятор температуры перегретого пара с воздействием на:
    • РК впрыска 1 ступени, 1 и 2 потока
    • РК впрыска 2 ступени, 1 и 2 потока
    • РК впрыска 3 ступени, 1 и 2 потока
  • Регулятор нагрузки с воздействием на РК топлива – газ и РК топлива – мазут
  • Регуляторы непрерывной продувки 1 и 2
  • Регулятор давления за ГРП.

Моделируемые ТЗиБ турбины

  • Понижение температуры пара в паропроводах №1 и №2
  • Понижение давления масла на смазку
  • Повышение частоты вращения ротора
  • Осевой сдвиг ротора
  • Повышение вибрации опор подшипников
  • Внутреннее повреждение генератора
  • Дистанционное отключение турбины
  • Понижение вакуума в конденсаторе
  • Понижение уровня в демпферном маслобаке
  • Повышение уровня в ПВД-5, ПВД-6, ПВД-7.

Моделируемые контуры регулирования турбины

  • Регулятор давления пара на обогрев фланцев и шпилек
  • Регулятор уровня в БО-90 и РБ (ПНД-2)
  • Регулятор уровня в ПНД-3, -4, -5, -6, -7
  • Регулятор уровня в конденсаторе
  • Регулятор давления пара на уплотнения
  • Регулятор давления пара на ОБ-2Д
  • Регулятор уровня в ОБ-2Д
  • Регулятор скорости
  • Регулятор мощности
  • Регулятор давления в ПО и ТО.

Особенности системы


  • Компьютерный тренажер разработан на базе действующих на Уфимской ТЭЦ-2 АСУ ТП котла БКЗ Е-320-140ГМ ст. №7, турбоагрегата ПТ-65/75-130/13 ст. №4 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. Заказчик имеет возможность самостоятельного внесения изменений в модели объектов управления и АСУ ТП с использованием среды разработки SCADA КРУГ-2000.
  • Запуск тренировки осуществляется с «одной кнопки».

Фирмой «КРУГ» выполнены следующие работы:

  • Разработка модели АСУ ТП тренажера
  • Разработка математических моделей объектов управления
  • Поставка программного обеспечения
  • Инжиниринговые работы
  • Пусконаладочные работы.