Цифровой тренажер готовит персонал котлотурбинного цеха Уфимской ТЭЦ-3
На фоне все более усложняющихся технологий и систем управления в энергетике многократно возрастает вероятность совершения ошибок операторами технологических объектов, приводящих к значительным производственным потерям. С целью повышения эффективности управления оборудованием ТЭЦ и снижения аварийной опасности руководством Башкирской генерирующей компании принята программа подготовки оперативного персонала с помощью цифровых технологий.
Уфимская ТЭЦ-3 отпускает электрическую и тепловую энергию на нужды отопления. Основными потребителями являются предприятия нефтеперерабатывающей промышленности – ОАО «Уфаоргсинтез» и Ново-Уфимский НПЗ. Основным видом топлива на ТЭЦ является природный газ, резервным – мазут. Также на ТЭЦ используется технологический и попутный газ с предприятий нефтехимического комплекса. Установленная электрическая мощность ТЭЦ – 113 МВт, тепловая – 633 Гкал/ч.
Цель проекта
Проект нацелен на подготовку оперативного и обслуживающего персонала Уфимской ТЭЦ-3 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 парового котла Е-230, турбоагрегата ПТ-30-90/10 и общестанционного оборудования Уфимской ТЭЦ-3 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 внедренный тренажерный комплекс (цифровой тренажер) 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 при действиях в нештатных ситуациях
- 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 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 не электрифицированную арматуру.
- Моделирование работы вспомогательного оборудования
- 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, расчётные задачи и т.д.)
- Моделирование станций оператора со 100%-ным 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
- 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
- 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
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 парового котла Е-230, турбоагрегата ПТ-30-90/10 и общестанционного оборудования
- модели запорно-регулирующей арматуры
- модели насосов, вентиляторов и других механизмов
Данные модели выполнены с использованием программного обеспечения, разработанного АО «ИТЦ «ДЖЭТ», и установлены на серверах модели АСУ ТП, совмещенных с 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 (верхний) уровень системы входят:
- АРМ оператора-машиниста парового котла на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный)
- АРМ оператора-машиниста паровой турбины на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный)
- Сервер АСУ ТП парового котла на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный) с программным обеспечением «АРМ инструктора», выполняющим функции общего управления тренажёром котельщика
- Сервер АСУ ТП паровой турбины на базе КТК «ТРОПА» (2-мониторный) с программным обеспечением «АРМ инструктора», выполняющим функции общего управления тренажёром турбиниста
Информационная мощность
| Уфимская ТЭЦ-3 | Паровой котёл | Турбоагрегат и общестанционное оборудование |
|---|---|---|
| Моделируемые технологические параметры | 275 | 401 |
| Запорно-регулирующая арматура, включая обратные, предохранительные и стопорные клапаны | 198 | 461 |
| Тягодутьевые механизмы и насосы | 5 | 29 |
| Регуляторы с импульсным выходом | 31 | 31 |
Особенности
Цифровой тренажёр разработан с учетом действующих АСУ ТП на Уфимской ТЭЦ-3 с повторением динамических мнемосхем и алгоритмов управления, автоматического регулирования, а также технологических защит и блокировок, реализованных на базе ПТК КРУГ-2000
Для создания компьютерного тренажёра использовались графические проекты, БД и прикладные программы с реальных АСУ ТП котла и турбины. Заказчик имеет возможность внесения собственными силами изменений в модели АСУ ТП с использованием среды разработки ИСР КРУГОЛ™
В ходе разработки тренажёра исходные проекты АСУ ТП дополнены технологическими параметрами и арматурой, не входящими в состав реальных АСУ ТП, но участвующими в процессе управления котлом и турбиной (ручная арматура, местные показывающие приборы, релейные схемы защит и т.д.). В состав тренажёра также включено оборудование питательно-деаэраторного отделения, циркводоводов, системы подогрева сырой воды, части паропроводов давления 100 ата, 18 ата, 8 ата, бойлерной установки.
Тренажёр предполагает проведение раздельных тренировок машинистов котла и турбины. Для этого предусмотрены стартовые исходные состояния, запускающие тренажёр в режиме работы турбоагрегата от общестанционного парового коллектора, а также состояния с работой парового котла на общий коллектор (режимы работы с перекрестными связями).
Компанией «КРУГ» выполнены следующие работы:
- Разработка модели АСУ ТП тренажёра
- Поставка программного обеспечения
- Инжиниринговые и пусконаладочные работы по модели АСУ ТП тренажёра.
Внедрение компьютерного тренажера в качестве цифрового двойника АСУ ТП котла и турбины Уфимской ТЭЦ-3 позволяет получить навыки надежной и эффективной эксплуатации оборудования, не подвергая опасности персонал и оборудование предприятия в процессе обучения. Теперь операторы и других ТЭЦ Башкирской генерирующей компании регулярно проходят обучение и повышают свою квалификацию с помощью тренажеров, построенных с использованием КТК «ТРОПА».
- Цифровой тренажер операторов котла и турбины Ново-Стерлитамакской ТЭЦ
- Тренажер для операторов котла ТГМ-84 и турбины ПТ-60-130/13 Стерлитамакской ТЭЦ
- Тренажер для операторов газотурбинной электростанции ГТЭС-16ПА ст.№ГТУ-1 Зауральской ТЭЦ
- Тренажёр для операторов парового котла ТГМ-84 и турбоагрегата ПТ-65/75-130/13 КТЦ Уфимской ТЭЦ-4
- Тренажер для операторов котла БКЗ Е-320-140ГМ и турбоагрегата ПТ-65/75-130/13 КТЦ Уфимской ТЭЦ-2
Внедрения:
