Цифровой тренажер операторов котла и турбины Ново-Стерлитамакской ТЭЦ

Повышение уровня безопасности производства, надежности и безотказности работы оборудования – стратегический курс руководства Башкирской генерирующей компании, который был принят несколько лет назад и охватывает все ТЭЦ компании. За это время было реализовано множество компьютерных тренажеров, нацеленных на повышение уровня квалификации персонала компании, а значит, повышение безопасности ведения технологических процессов в целом.

Ново-Стерлитамакская ТЭЦ входит в Башкирскую генерирующую компанию (ПАО «Интер РАО»).
Ново-Стерлитамакская ТЭЦ является основным источником тепловой энергии для системы централизованного теплоснабжения города Стерлитамака. Установленная электрическая мощность – 255 МВт или 5 % от общей мощности электростанций региона, тепловая – 1511,2 Гкал/ч. В качестве основного топлива используется магистральный природный газ, в качестве резервного – мазут.

Цель проекта

Проект нацелен на подготовку оперативного и обслуживающего персонала Ново-Стерлитамакской ТЭЦ к работе на реальном технологическом оборудовании, на поддержание навыков безопасного и эффективного управления оборудованием в сложных, переходных и аварийных режимах, а также оценку квалификации персонала.

Цифровой двойник котла БКЗ-420-140 НГМ ст.№4 и турбины ПТ-60-130/13 ст. №1 Ново-Стерлитамакской ТЭЦ создан с использованием КТК ТРОПА® производства компании «КРУГ» и полностью соответствует тепловой схеме основного технологического оборудования.

Автоматизация этих объектов выполнена на базе программно-технического комплекса КРУГ-2000® (ПТК КРУГ-2000®), и тренажерный комплекс полностью повторяет функционал ПТК.

Цели создания цифрового тренажера

  • Подготовка оперативного персонала различного уровня квалификации:
    • начальное обучение
    • поддержание навыков управления технологическим процессом
    • повышение квалификации персонала
  • Выработка навыков безопасного и экономичного управления оборудованием, в том числе в сложных переходных режимах связки котел-турбина
  • Повышение психологической устойчивости оперативного персонала во время нештатных ситуаций
  • Снижение значения человеческого фактора и, как следствие, – повышение уровня безопасности, надежности, безотказности работы оборудования, сохранности имущества, здоровья и жизни персонала
  • Оценка профессиональной квалификации оперативного персонала, в том числе его умения управлять оборудованием в сложных режимах в соответствии с требованиями правил технической эксплуатации (ПТЭ) и производственных инструкций.

Функции тренажера

Информационные и управляющие функции

Комплексное моделирование технологического процесса, моделирование технологического оборудования, подсистем и элементов АСУ ТП во всех режимах, предусмотренных эксплуатационными инструкциями оборудования, в т.ч.:

  • Моделирование исполнительных механизмов, включая как электрифицированную (управляемую из АСУ ТП), так и неэлектрифицированную арматуру
  • Моделирование работы информационных и управляющих контроллеров АСУ ТП со 100%-ным повторением алгоритмов действующих АСУ ТП (применяются реальные прикладные программы: алгоритмы регулирования, ТЗ и ЗБ, управление арматурой, расчетные задачи и т.д.)
  • Моделирование работы серверов БД АСУ ТП со 100%-ным 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%-ным повторением графического интерфейса и функционала (используются реальные графические проекты: внешние виды экранных форм, видеокадры, приборы управления, диалоговые окна, сигнализация, протокол событий и т.д.)
  • Моделирование аварий и отказов оборудования с отклонениями от нормальных режимов эксплуатации
  • Аттестация операторов с выставлением оценки и формированием экзаменационного протокола.

Специализированные функции

  • 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
    • возобновления тренировки из любой промежуточной точки имеющейся истории
    • сохранения и загрузки 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 АСУТП с использованием штатной для АСУ ТП среды разработки
  • Регистрация персонала, осуществляющего вход в систему.

Архитектура

Компьютерный тренажерный комплекс «ТРОПА» позволяет создавать цифровые тренажеры различных структур. Например, в данном тренажере моделирование работы технологического оборудования осуществляется на виртуальном контроллере (имитаторе СРВК) посредством языка КРУГОЛ™, что позволит Заказчику в будущем с легкостью адаптировать модель тренажера под возможные изменения техпроцесса.

Тренажер имеет трехуровневую архитектуру.

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

  • модель технологических агрегатов котла ст. №4
  • модель технологических агрегатов турбины ст. №1 и общестанционного оборудования.

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 реальных контроллеров, работающих в существующих АСУ ТП, включая контроллеры подсистем технологических защит, блокировок и регулирования
  • устройства и линии связи, обеспечивающие обмен информацией в цифровом виде.

Имитаторы реальных контроллеров запускаются в виде виртуальных машин на АРМ машиниста котла и АРМ машиниста турбины.

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 тренажером
  • АРМ оператора-машиниста АСУ ТП котла №4 на базе КТК «ТРОПА» (4-мониторный)
  • АРМ оператора-машиниста АСУТП турбины №1 на базе КТК «ТРОПА» (4-мониторный).

Особенности

Компьютерный тренажер разработан с учетом особенностей действующих АСУ ТП котла и турбины с повторением динамических мнемосхем и алгоритмов управления, автоматического регулирования, а также технологических защит и блокировок, реализованных на базе ПТК КРУГ-2000. Применяемые в составе тренажера пульты управления в точности повторяют пульты на объекте, что позволяет оператору работать на тренажере как на реальной АСУ ТП.

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.

Информационная мощность

Ново-Стерлитамакская ТЭЦ Котел ст. №4 Турбина ст.№1
Моделируемые технологические параметры 1710 1119
Запорно-регулирующая арматура 301 163
Технологические защиты 35 17

Внедрение компьютерного тренажера в качестве цифрового двойника АСУ ТП котла и турбины Ново-Стерлитамакской ТЭЦ позволяет в полной мере получить навыки надежной и эффективной эксплуатации оборудования, не подвергая опасности персонал и оборудование предприятия в процессе обучения. Теперь операторы Ново-Стерлитамакской ТЭЦ и других ТЭЦ Башкирской генерирующей компании регулярно проходят обучение и повышают свою квалификацию с помощью тренажеров, построенных с использованием КТК «ТРОПА».