Тренажер для операторов газотурбинной электростанции ГТЭС-16ПА ст.№ГТУ-1 Зауральской ТЭЦ

Компьютерный тренажерный комплекс для оперативного персонала газотурбинной электростанции ГТЭС-16ПА Зауральской ТЭЦ с динамическими мнемосхемами основного технологического оборудования, соответствующими тепловой схеме ТЭЦ, создан на базе КТК «ТРОПА» производства НПФ «КРУГ».

Тренажер предназначен для подготовки оперативного персонала предприятия к работе на реальном технологическом оборудовании, поддержания и оценивания его квалификации, отработки навыков безопасного и экономичного управления оборудованием в сложных переходных и аварийных режимах.

Зауральская ТЭЦ – одна из крупнейших газопоршневых электростанций в России, входит в «Башкирскую генерирующую компанию» (ПАО «Интер РАО»). В 2009-2011 годах была расширена за счет строительства котельного цеха и газотурбинной установки мощностью 16 МВт с водогрейным котлом-утилизатором (ГТЭС-16 ПА). Предприятие отпускает электрическую и тепловую энергию на отопление, является основным источником электроэнергии для башкирского Зауралья и тепла для города Сибая. Установленная электрическая мощность – 17,444 МВт, тепловая – 28,44 Гкал/ч. Топливо – природный газ.

Моделью компьютерного тренажера охвачены газотурбинная электростанция ГТЭС-16 ПА на базе газотурбинного двигателя ПС-90ЭУ-16А, газовая компрессорная установка EGSI-S-130/800 WA, котел-утилизатор КУВ-24-114, а также существующая неэлектрифицированная арматура ГРП и пункта подготовки газа. Существующая АСУ ТП данного оборудования выполнена на базе программно-технического комплекса КРУГ-2000^® и программно-технических средств «Siemens».

Тренажерный комплекс произведен на принципах создания «цифрового двойника»:

• выполнена параметрическая идентификация реального технологического процесса по историческим и экспериментальным данным;
• полностью повторены системные и прикладные алгоритмы АСУТП, как уровня станции оператора, так и уровня контроллеров;
• построена математическая модель технологического оборудования, запорной и регулирующей арматуры, насосного и тяго-дутьевого оборудования.

В Башкирской генерирующей компании планомерно ведется внедрение компьютерных тренажерных комплексов для подготовки и повышения квалификации оперативного персонала с использованием КТК «ТРОПА» производства НПФ «КРУГ».

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, технологического оборудования, подсистем и элементов АСУ ТП во всех режимах, предусмотренных эксплуатационными инструкциями оборудования
• Моделирование аварий и отказов в режиме работы технологического оборудования с отклонениями от нормальной эксплуатации
• Моделирование исполнительных механизмов, включая как электрифицированную, так и неэлектрифицированную арматуру
• 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, расчетные 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, расчетные 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 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

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 КРУГОЛ™ в виртуальном контроллере.

Тренажер имеет трехуровневую архитектуру.

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

• модели технологических агрегатов (газотурбинная электростанция, газовая компрессорная установка, котел-утилизатор и общестанционное оборудование)
• модели регуляторов
• модели насосов и других механизмов.

Математическая модель реализована на базе прикладного программного обеспечения КТК «ТРОПА» и работает в имитаторе контроллера. Имитатор контроллера запускается в виде «виртуальной машины» на Сервере модели тренажера.

Во 2-й (средний) уровень системы входят:

• виртуальные имитаторы контроллеров, работающих в существующих АСУ ТП, включая контроллеры подсистем технологических защит, блокировок и регулирования
• устройства и линии связи, обеспечивающие обмен информацией в цифровом виде
• модели запорно-регулирующей арматуры.

Имитаторы контроллеров запускаются в виде «виртуальных машин» на АРМ машиниста АСУ ТП ГТЭС.

В 3-й (верхней) уровень системы входят:

• АРМ инструктора, на котором установлены графический клиент КТК «ТРОПА» и программное обеспечение «АРМ инструктора», выполняющее функции общего управления тренажером
• АРМ оператора-машиниста АСУ ТП ГТЭС на базе КТК «ТРОПА» (2 мониторный)
• АРМ оператора-машиниста САУ ГТЭС на базе КТК «ТРОПА».

Особенности системы

• Компьютерный тренажер разработан на базе действующих на Зауральской ТЭЦ АСУ ТП ГТЭС и САУ ГТЭС 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, базы данных и прикладные программы с реальных АСУ ТП. Заказчик имеет возможность внесения собственными силами изменений в модели АСУ ТП с использованием среды разработки ИСР КРУГОЛ™
• Модель объекта управления создана с использованием средств КТК «ТРОПА»
• Запуск тренировки на тренажере осуществляется с «одной кнопки».

Информационная мощность

В Башкирской генерирующей компании планомерно ведется внедрение компьютерных тренажерных комплексов для подготовки и повышения квалификации оперативного персонала с использованием КТК «ТРОПА» производства НПФ «КРУГ».