Научно-производственное предприятие информационных технологий и тренажерных систем Разработка

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 - 1995 г. – тренажер блока Т-250 для Южной ТЭЦ Ленэнерго; - 1995 -1998 г. г. создание тренажеров для Ленэнерго; - 1998 г. тренажер ТЭЦ с поперечными связями для региональных соревнований «Севзапэнерго» ; - 2001 г. - 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-215 М» для региональных соревнований комплексных бригад блочных станций «Севзапэнерго» ; - 2006 г. - компьютерная тренажёрная система обучения (ТСО) - 2007 г. – 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 Северо. Западной ТЭЦ; - 2014 г. - тренажёры котлов П-90 и ТГМ-80 Б 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 «Интер. РАО 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 «Интер. РАО 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 к. В, четыре ВЛ 330 к. В; - шесть генераторов и блочных трансформаторов; - резервный трансформатор и секции резервного питания 110/6/0, 4 к. В, две ВЛ-110 к - трансформаторы и секции собственных нужд 6 и 0, 4 к. В; - 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 «Интер. РАО 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 «Интер. РАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ» Вычислительный комплекс

Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО «Интер. РАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ» Пример видеограммы операторской станции

Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО «Интер. РАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ» Пример тепло-гидравлической схемы

Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО «Интер. РАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ» Схемы навигации по электрической части

Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО «Интер. РАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ» Главная схема ТЭЦ

Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО «Интер. РАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ» Схема собственных нужд 2 -го блока

Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО «Интер. РАО ЕЭС» «Северо-Западная ТЭЦ» Пример графической модели резервного щита

Тренажерный комплекс ТЭЦ с ПГУ-450 для филиала ОАО «Интер. РАО 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

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, 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 Парка. Горева, 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 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.