файл презентации тренажёров и технологий ИТТС.

Научно-производственное предприятие информационных
технологий и тренажерных систем
Разработка компьютерных
тренажеров для подготовки
оперативного персонала
теплоэлектростанций
Апрель 2014
Ленинградская обл.
г.Сосновый Бор
ИТ
ТС
Научно-производственное предприятие
информационных технологий и
тренажерных систем.
Основано в августе 1992
г Т-250 для Южной ТЭЦ Ленэнерго;
- 1995 г. – тренажер блока
- 1995-1998 г.г. создание тренажеров для Ленэнерго;
- 1998 г. тренажер ТЭЦ с поперечными связями для региональных
соревнований «Севзапэнерго»;
- 2001г. - тренажерный комплекс для Самарской ТЭЦ с поперечными
связями (3 БКЗ-420, 2 Т-100, 1 ПТ-60, 2 ТВФ-120, 1 ТВФ-60);
- 2003 г. - тренажерный комплекс машиниста энергоблока мощностью
215 МВт Псковской ГРЭС;
- 2005 г. тренажер «ТК-215М» для региональных соревнований
комплексных бригад блочных станций «Севзапэнерго»;
- 2006 г. - компьютерная тренажёрная система обучения (ТСО)
- 2007г. – тренажеры «ИТТС» используются на 18 энергопредприятиях, в
том числе ТГК-1, ТГК-2, ТГК-9, Оренбургская ТГК, Волжская ТГК, ПЭИПК;
- 2010 г. – тренажерный комплекс Северо-Западной ТЭЦ;
- 2012, 2013 г. – модернизация тренажерного комплекса СевероЗападной ТЭЦ;
- 2014 г. - тренажёры котлов П-90 и ТГМ-80Б и турбоагрегата Т-100.
- 2014 г. – тренажёр парогазового блока ПГУ-450.
- 2015 г. - тренажёр электрической части ТЭЦ с двумя блоками ПГУ-450.
Ленинградская обл., г. Сосновый Бор,
2015 г.
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для
филиала ОАО «ИнтерРАО ЕЭС»
«Северо-Западная ТЭЦ»
Состав:

математическая модель оборудования и систем;

эмулятор системы Teleperm-ME;

модель операторской станции ОМ-650;

база данных по всему комплексу моделируемого оборудования;

система внесения корректировок основных параметров в
математическую модель;

автоматизированная система оценки работы персонала

система постобработки.
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для
филиала ОАО «ИнтерРАО ЕЭС»
«Северо-Западная ТЭЦ»
Математическая модель двух энергоблоков ПГУ-450 с
общестанционными системами.
Каждый энергоблок в составе:
- две ГТ V-94.2, два КУ П-90, ПТ Т-150-7.7, теплофикационная
установка и вспомогательное оборудование;
Электрическая часть ТЭЦ в составе:
- главная схема, ОРУ 330 кВ, четыре ВЛ 330 кВ;
- шесть генераторов и блочных трансформаторов;
- резервный трансформатор и секции резервного питания
110/6/0,4 кВ, две ВЛ-110 к
- трансформаторы и секции собственных нужд 6 и 0,4 кВ;
- системы и устройства РЗА.
Удалённые общестанционные системы, управление которыми
производится с БЩУ в том числе: ЦНС, градирни, ППГ;
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для
филиала ОАО «ИнтерРАО ЕЭС»
«Северо-Западная ТЭЦ»
Объем моделирования:

теплогидравлическая сеть с двухфазными средами с учетом
неконденсирующихся газов - 7500 участков;

арматура (электрифицированная и ручная) – 4992 единиц;

насосы – 260;

электрические сети – 188 участков, 78 узлов;

аналоговые параметры – более 7000;

дискретные параметры – более 140 000;

индивидуальные отказы – 250;

количество видеокадров отображения информации – более 500, из них по
системе ОМ-650 второго блока – 230.
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала
ОАО «ИнтерРАО ЕЭС»
«Северо-Западная ТЭЦ»
Вычислительный комплекс
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО
«ИнтерРАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ»
Пример видеограммы операторской станции
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала
ОАО «ИнтерРАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ»
Пример тепло-гидравлической схемы
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО
«ИнтерРАО ЕЭС»«Северо-Западная ТЭЦ»
Схемы навигации по электрической части
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала
ОАО «ИнтерРАО ЕЭС»«Северо-Западная ТЭЦ»
Главная схема ТЭЦ
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала
ОАО «ИнтерРАО ЕЭС»«Северо-Западная ТЭЦ»
Схема собственных нужд 2-го блока
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО
«ИнтерРАО ЕЭС»
«Северо-Западная ТЭЦ»
Пример графической модели резервного щита
Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала
ОАО «ИнтерРАО ЕЭС»«Северо-Западная ТЭЦ»
Пример реализации схем РЗА
Ввод отказов и аварий
Ввод отказов и аварий
Примеры типов аварийных режимов:
• разрывы трубопроводов;
• аварийные присосы воздуха в теплообменное
оборудование и агрегаты;
• обводнение жидкого топлива;
• отказы регуляторов и приводов арматуры;
• аварийные изменения частоты и напряжения в
энергосистеме с распространением влияния на
все потребители ТЭЦ;
• потеря возбуждения генератора с переходом в
асинхронный режим и возможностью
ресинхронизации на резервном возбудителе;
• короткие замыкания в электросети и
электрооборудовании.
Тренажёрная система обучения
управлению турбогенератором
Состав:

тренажер турбогенератора и ЭЧ (турбина, генератор, система
возбуждения, сеть СН, главная схема, РЗА);

информационно-справочная подсистема (учебные пособия, НТД,
типовые инструкции);

подсистема тестирования (входной экзамен, допуск к работе);

подсистема обучения (пооперационное обучение, контроль ошибок,
анализ последствий нарушений требований НТД, действия в аварийных
ситуациях);

подсистема постобработки для анализа и документирования результатов
обучения.
Тренажёрная система обучения управлению
турбогенератором
Тренажёрная система обучения управлению
турбогенератором
Тренажёрная система обучения управлению
турбогенератором
Математическое моделирование



Тренажеры ИТТС созданы на основе разработанных НПП ИТТС
пакетов программ моделирования оборудования и процессов.
Основу моделей составляют законы физики в виде
дифференциальных уравнений: законы сохранения массы,
количества движения и энергии, законы Кирхгофа для
электрической цепи и система дифференциальных уравнений
Парка-Горева для генератора.
Основные математические модели проверены на
экспериментальных данных ЦКТИ, ВТИ и на данных
электростанций.
Математическое моделирование
Разветвленная тепло-гидравлическая сеть



двухфазная многосредная гидравлика;
взаимосвязанная система магистралей;
среды: вода, пар, пароводяная смесь, воздух, природный газ,
водород, дымовые газы и их смеси, а также мазут и масло.
На каждом участке ведется расчет:








расходов по средам;
температуры, энтальпии сред;
плотности каждой среды и обобщённой плотности;
весовых долей каждой среды;
нивелирного напора;
гидравлических потерь;
передачи тепла в другой контур и окружающую среду;
давления на входе и выходе участка.
Математическое моделирование
Двухфазная, многосредная, неравновесная гидродинамика и
тепло-гидравлика, которая позволяет рассчитывать
стратификацию и противоположное по направлению
движение фаз в потоке.
Примеры расчетных режимов:
прогрев и остывание трубопроводов с конденсацией пара и
скоплением воды в низких точках
Математическое моделирование
Двухфазная, многосредная, неравновесная
гидродинамика и тепло-гидравлика , которая позволяет
рассчитывать стратификацию фаз в потоке.
Примеры расчетных режимов
Заполнение трубопроводов с вытеснением воздуха
или образованием воздушных «пузырей»
Математическое моделирование
Интерактивный ввод данных расчета гидравлики
Компрессор ГТУ
Вычисляется по каждой
ступени:

температура среды,

давление среды,

плотности газов,

момент
сопротивления,

КПД процесса,

температуры металла
конструкций.
Для первых 4-х ступеней
расчет параметров
ведется с учетом
положения ВНА.
Камера сгорания
вычисляется:

адиабатная температура в
ядре горения,

температуры, давления,
плотности газов на выходе,

количество сгоревшего
топлива,

КПД процесса горения,

состав уходящих газов,

температуры металла
конструкций.
Учитывается способ
приготовления топливной
смеси.
Ленинградская обл. г. Сосновый Бор,
2011 г.
Газовая турбина
Вычисляется по каждой ступени:

давление,

температуры,

расходы,

адиабатные перепады по
среде,

коэффициент полезного
действия процесса
расширения и срабатывания
газа,

движущие моменты, моменты
сопротивления.
Температуры корпуса и лопаток
вычисляются с учетом их
охлаждения.
Котёл-утилизатор
На каждом расчетном участке
вычисляется:

температура газов на выходе;

тепловой поток от горячих газов к
трубкам поверхностей теплообмена,

температура металла трубок;

температура обмуровки котла и
потери тепла в окружающую среду.

расход в различных точках газового
тракта.

температура теплоносителя на
выходе из участка;

тепловой поток от трубок
поверхностей теплообмена к
теплоносителю;

расход теплоносителя в различных
точках тракта;

давление теплоносителя в различных
точках тракта.

Учтены:

химический состав дымовых газов;

вид теплообмена;

направление движения сред
(прямоток, противоток);

свойства металла поверхностей
теплообмена.
Цилиндр паровой турбины
Вычисляется:

расходы через ступени и
в отборы;

давления, энтальпии,
температуры и энтропии
рабочего пара на входах
и выходах каждой
ступени;

влажность (сухость)
пара;

к.п.д. ступени в
зависимости от режима
работы;

адиабатные перепады и
движущие моменты.
Расчет тепло-механических величин турбины:





температур металла ротора,
корпуса (верх, низ), фланцев,
шпилек;
абсолютных и относительных
расширений цилиндров;
прогиба ротора;
осевого сдвига;
вибрации.
Деаэратор
Модель обеспечивает:

расчет давлений при
текущих расходах по
воде и пару;

расчет выпара;

расчет запаса воды
(уровня в
деаэрационном баке);

расчет
тепломассообмена
между питательной
водой, горячим
конденсатом и греющим
паром в деаэрационной
колонке;

тепломассообмена
между конденсатом в
деаэрационном баке и
барботируемым паром;

вскипания воды при
резких изменениях
давления.
Подогреватель
Модель обеспечивает расчет:

теплообмена на трубчатке и
параметров воды основного
конденсата;

конденсации пара в условиях
присутствия
неконденсируемых газов;

давлений и температур в
корпусе ПНД;

запаса конденсата и его
параметров;

потерь в окружающую среду
Конденсатор





расчёт теплообмена на трубчатке и параметров охлаждающей воды;
расчёт конденсации пара в условиях присутствия неконденсируемых
газов;
расчёт присосов воздуха;
расчёт давлений, температур, долей воздуха в отдельных зонах
охлаждения;
расчёт запаса конденсата и его параметров.
Моделирование электрогенератора
Математическая модель генератора описывает
основные нормальные и аварийные режимы
энергоблока, включая специальные:
асинхронный и моторный режимы и работу
генератора на собственные нужды.
В основе модели электромагнитных процессов
генератора лежит система уравнений ПаркаГорева, записанная в системе координат d и q.
Входами системы уравнений являются:

напряжение ротора,

скорость вращения ротора,

напряжение и частота энергосистемы.
Выходами системы уравнений являются:

активная и реактивная мощность генератора,

ток и напряжение статора генератора,

механический момент сопротивления
генератора.
Модель системы возбуждения генератора


моделирует основные элементы системы и функции в
соответствии с её схемой. Наиболее подробно моделируется
автоматический регулятор возбуждения.
Выходом модели системы возбуждения является напряжение
возбуждения.
Моделирование теплового состояния генератора
Входами модели являются:

ток статора;

расходы и температуры
охлаждающих сред;

скорость вращения ротора;

температура воздуха в
машзале.
Выходами модели являются
значения температуры меди и
стали статора в местах их
измерения.
Электрическая сеть



Расчет электрической сети основан на использовании первого
и второго законов Кирхгофа для однопроводной
электрической цепи с сосредоточенными параметрами в виде
уравнений, записанных для токов ветвей и напряжений между
их концами. Сеть состоит из элементарных ветвей.
На каждой элементарной ветви может находиться
выключатель, до 2-х разъединителей и до 4-х заземлителей.
На каждой ветви рассчитывается величина тока, а в узлах –
напряжение и частота.
Пример расчетной схемы сети собственных нужд блока
Моделирование РЗА


РЗА моделируется
графически в виде
упрощённых логических
схем.
Логика РЗА
представляется в виде
динамических
интерактивных схем с
отображением
прохождения сигналов и
состояния устройств.
Сервисное программное обеспечение
Регистрация и постобработка
Позволяет создавать и хранить архив
информации в виде протокола событий и
графиков процессов по каждому включению
тренажера.
Позволяет автономно анализировать
зарегистрированную (архивную) информацию
в любое время.
Сервисное программное обеспечение
Постобработка
Сервисное программное обеспечение
Управляющие
воздействия
Модель
Алгоритмы анализа:
•пусковые режимы;
•переключения;
•аварийные режимы;
•общий контроль
параметров.
Формирование
оценок
Автоматизированная оценка работы персонала
Вывод на экран
В протокол
Сервисное программное
обеспечение
Автоматизированная оценка работы персонала
Ленинградская обл.
г.
Сосновый Бор, 2015 г.