Тренажёр для подготовки персонала цеха АСУ ТП Салаватской ТЭЦ



На Салаватской ТЭЦ Башкирской генерирующей компании введен в эксплуатацию учебно-тренировочный комплекс для подготовки персонала цеха АСУ ТП, созданный с использованием компьютерного тренажёрного комплекса «ТРОПА» (КТК ТРОПА®). Моделью компьютерного тренажёра охвачены подсистемы САР и ТЗиБ котла Е-220-100ГМ ст.№13 и турбоагрегата ПТ-60-90/13 ст.№7. Существующие АСУ ТП данного оборудования выполнены на базе программно-технического комплекса КРУГ-2000®.

Салаватская ТЭЦ строилась для обеспечения энергоресурсами Салаватского нефтехимкомбината и небольшого рабочего поселка, который впоследствии «перерос» в город Салават. Сегодня предприятие отпускает электрическую энергию, а также тепловую энергию в паре и горячей воде на нужды отопления. Основным видом топлива на ТЭЦ является природный газ.

Тренажёр 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.

Тренажёр 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, тормоза, нечувствительности и прочие
  • Моделирование работы информационных и управляющих контроллеров АСУ ТП со 100% повторением алгоритмов действующих АСУ ТП с использованием реальных пользовательских программ (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 тренажёрного 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


Тренажёр выполнен с использованием компьютерного тренажёрного комплекса «ТРОПА» (КТК ТРОПА®) и представляет собой одну из возможных структур, в которой моделирование работы технологического оборудования осуществляется на языке КРУГОЛ непосредственно в том же виртуальном контроллере, в котором используется моделируемый технологический параметр.

Тренажёр 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 КТК для подготовки персонала цеха АСУ ТП Салаватской ТЭЦ

Информационная мощность


Салаватской ТЭЦ Паровой котел Турбоагрегат
Моделируемые технологические параметры 26 14
Запорно-регулирующая арматура 13 11
Технологические защиты и блокировки 18 12

Моделируемые ТЗиБ котла

  • Повышение уровня в барабане котла до I предела
  • Отключение одного из двух ДВ
  • Отключение одного из двух ДС
  • Отключение одного из двух РВП
  • Невоспламенение или погасание факела при растопке
  • Повышение температуры перегретого пара
  • Повышение давления перегретого пара
  • Погасание общего факела
  • Понижение Т перегретого пара в паропроводе
  • Понижение давления воздуха
  • Отключение дутьевых вентиляторов
  • Отключение дымососов
  • Отключение всех РВП
  • Понижение давления мазута перед котлом
  • Понижение давления газа перед котлом
  • Повышение 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 основной и РПК резервный
  • 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 двух ступеней по двум потокам пара
  • Регулятор нагрузки, с воздействием на РК газа
  • Регулятор непрерывной продувки слева
  • Регулятор непрерывной продувки справа.

Моделируемые ТЗиБ турбины

  • Понижение температуры пара перед турбиной в паропроводах №1 и №2
  • Понижение давления масла на смазку
  • Понижение уровня в демпферном маслобаке
  • Повышение частоты вращения ротора
  • Осевой сдвиг турбины
  • Повышение вибрации подшипников ТГ
  • Внутренние повреждения генератора
  • Повышение давления в конденсаторе
  • Отказ контроллеров ЭГСР
  • Повышение уровня в ПВД-5, 6, 7
  • Отключение генератора по закрытию АСК.

Моделируемые контуры регулирования турбины

  • Регулятор расхода конденсата из ПНД-2 в конденсатор
  • Регулятор расхода конденсата из ПНД-2 в линию основного конденсата
  • Регуляторы уровня в ПНД-3, ПНД-4, ПВД-5, ПВД-6, ПВД-7
  • Регулятор уровня в конденсаторе
  • Регулятор давления пара на уплотнения
  • Регулятор температуры за ОУ
  • Регулятор уровня в сальниковом подогревателе
  • Регулятор давления пара на ДВД.

Особенности системы


  • Компьютерный тренажёр разработан на базе действующих на Салаватской ТЭЦ АСУ ТП котла Е-220-100ГМ ст.№13 и турбоагрегата ПТ-60-90/13 ст.№7 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 тренажёра использовались графические проекты, БД и прикладные программы с реальных АСУ ТП. Заказчик имеет возможность самостоятельного внесения изменений в модели АСУ ТП с использованием среды разработки SCADA КРУГ-2000.
  • Запуск тренировки осуществляется с «одной кнопки».

Фирмой «КРУГ» выполнены следующие работы:

  • Разработка модели АСУ ТП тренажёра
  • Разработка математической модели регулируемых параметров
  • Поставка программного обеспечения
  • Инжиниринговые работы
  • Пусконаладочные работы.