Тренажёр для операторов парового котла ТГМ-84 и турбоагрегата ПТ-65/75-130/13 КТЦ Уфимской ТЭЦ-4

На Уфимской ТЭЦ-4 «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-4 снабжает энергоресурсами промышленную площадку филиала ПАО АНК «Башнефть» – «Башнефть-Уфанефтехим», в непосредственной близости от которого и располагается. Предприятие отпускает электрическую, а также тепловую энергию в паре и горячей воде. Установленная электрическая мощность – 270 МВт, тепловая – 792 Гкал/ч. Основное топливо – природный газ, резервное – мазут.

Моделью компьютерного тренажёра охвачено всё автоматизированное оборудование, а также существующая неэлектрифицированная арматура парового котлоагрегата ТГМ-84, 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, надёжности, 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 тренажёра

• 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 тренажёра

• 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 её хода, анализа ошибочных действий и «работы над ошибками» (повторение тренировки из точки, предшествующей ошибочным действиям).

Вспомогательные функции АСУ ТП тренажёра

• 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 ТГМ-84, 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 АО «ТЭСТ», и установлены на АРМ инструктора.

Во 2-й (средний) уровень системы входят:

• виртуальные имитаторы контроллеров из состава КТК «ТРОПА», работающих в существующих АСУ ТП, включая контроллеры подсистем технологических защит, блокировок и регулирования
• вспомогательные виртуальные контроллеры из состава 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 (верхней) 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-х мониторный)
• АРМ оператора-машиниста паровой турбины на базе КТК «ТРОПА» (2-х мониторный)
• Сервер АСУ ТП парового котла на базе КТК «ТРОПА» (2-х мониторный)
• Сервер АСУ ТП паровой турбины на базе КТК «ТРОПА» (2-х мониторный).

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

Информационная мощность

Особенности системы

• Компьютерный тренажёр разработан на базе действующих на Уфимской ТЭЦ-4 автоматизированных систем управления котлом ТГМ-84 ст. №13, турбоагрегатом ПТ-65/75-130/13 ст. №6 и общестанционным оборудованием с повторением динамических мнемосхем и алгоритмов управления, автоматического регулирования, а так же 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 котла ст. №13 и турбины ст. №6. 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 АО «ТЭСТ»
• Запуск тренировки на тренажёре осуществляется с «одной кнопки»
• В ходе разработки тренажёра 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 тренажёра включено оборудование питательно-деаэраторного отделения, циркводоводов, насосной станции, части паропроводов высокого давления, РОУ и растопочной РОУ
• Тренажёр предполагает как общие, так и раздельные тренировки машинистов котла и турбины. Для обеспечения возможности проведения раздельных тренировок предусмотрены стартовые исходные состояния, запускающие тренажёр в режиме работы турбоагрегата от общестанционного парового коллектора, а так же состояния с работой парового котла на общий коллектор (режимы работы с перекрестными связями).

Фирмой «КРУГ» выполнены следующие работы:

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