Тренажёр для подготовки персонала цеха АСУ ТП Уфимской ТЭЦ-4

На Уфимской ТЭЦ-4 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 ТГМ-84 Е-420-140ГМ ст.№13 и турбоагрегата ПТ-60-130/13 ст.№6. Существующие АСУ ТП данного оборудования выполнены на базе программно-технического комплекса КРУГ-2000^®.

Уфимская ТЭЦ-4 отпускает электрическую энергию, а также тепловую энергию в паре и в горячей воде на нужды отопления, в том числе – для ОАО «Уфанефтехим». Основным видом топлива на ТЭЦ является природный газ, резервным – мазут. Также на ТЭЦ сжигается технологический и попутный газ с соседних предприятий нефтехимического комплекса. Установленная электрическая мощность – 270 МВт, тепловая – 792 Гкал/ч.

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 КРУГОЛТМ 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 Уфимской ТЭЦ-4

Информационная мощность

Моделируемые ТЗиБ котла

• Повышение уровня в барабане котла до I предела
• Понижение уровня в барабане котла до I предела (разгрузка)
• Отключение одного из двух ДВ, одного из двух ДС, одного из двух РВП
• Невоспламенение или погасание факела растопочных горелок в полутопках №1 и №2
• Погасание факела в полутопках №1 и №2
• Понижение Т перегретого пара в паропроводе
• Отключение дутьевых вентиляторов, дымососов, всех РВП
• Понижение давления мазута перед котлом
• Понижение/повышение давления газа перед котлом
• Понижение/повышение уровня в барабане котла до II предела.

Моделируемые контуры регулирования котла

• Регулятор питания котла, с воздействием на РПК-1, РПК-2 и РПК аварийный
• 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 топлива – газ и РК топлива – мазут
• Регулятор непрерывной продувки
• Регулятор давления газа за ГРП.

Моделируемые ТЗиБ турбины

• Понижение температуры пара перед турбиной в паропроводах №1 и №2
• Понижение давления масла на смазку
• Повышение частоты вращения ротора
• Осевой сдвиг турбины
• Повышение вибрации подшипников ТГ
• Внутренние повреждения генератора
• Дистанционное отключение турбины
• Повышение давления в конденсаторе
• Понижение расхода воды на газоохладители генератора
• Отказ контроллеров ЭГСР
• Повышение уровня в ПВД-5, в ПВД-6, в ПВД-7.

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 отсоса пара с уплотнений
• Регулятор давления пара на обогрев фланцев и шпилек
• Регуляторы давления пара в производственном и теплофикационном отборе
• Регулятор частоты вращения ротора
• Регулятор мощности
• Регулятор уровня в ОБ-3
• Регулятор температуры основного конденсата
• Регулятор температуры масла за маслоохладителями
• Регулятор уровня в бойлере охладителе ПН-90
• Регуляторы давления за БРОУ и температуры за БРОУ.

Особенности системы

• Компьютерный тренажёр разработан на базе действующих на Уфимской ТЭЦ-4 АСУ ТП котла ТГМ-84 Е-420-140ГМ ст.№13 и ПТ-60-130/13 ст.№6 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 и пусконаладочные работы.