СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Название продукции.

ПО «СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ»

Информация о правообладателе.

Правообладатель : “ИП Рубашкин В.А.”

ИНН: 772908171103

ОГРНИП : 314774604101578

Назначение продукции.

• первичное обучение, поддержание и повышение квалификации оперативного персонала тепловых электростанций, включая выработку навыков управления оборудованием в сложных нестационарных режимах;

• подготовку оперативного персонала на первую и новую оперативную должность;

• проверку (тестирование) профессиональной квалификации оперативного персонала, в том числе его умения управлять оборудованием в сложных режимах в соответствии с требованиями правил технической эксплуатации (ПТЭ);

• подготовка персонала для ведения режимов пуска и останова;

• работа по диспетчерскому графику, проведение противоаварийных тренировок;

История.

«Система компьютерных тренажеров тепловых электростанций» разрабатывается и активно развивается еще с 80-х годов прошлого века. Первоначально разработчиками были отец и сын Рубашкин А.С. и Рубашкин В.А.

До 1993 года развивались отдельные элементы ПО, например, подсистема расчета термодинамических параметров воды и пара, алгоритмы интегрирования, и некоторые другие подсистемы. Разработка велась вначале еще на больших машинах типа IBM-370, затем под MS-DOS и MS-Windows 2.0

Начиная с 1993 года начался перенос наработанного исходного кода и дальнейшая работа над новым кодом под управлением Unix-подобными операционными системами. Вначале для SCO-Unix, а в дальнейшем весь наработанный исходный код был относительно легко перенесен в ОС Linux.

В настоящее время в исходных кодах ПО все еще есть код, который был написан в 1993 году. Сохранение и бережное обращение с наработанным исходным кодом позволяет на сегодняшний день ПО быть достаточно хорошо отлаженным – оно практически не подвисает даже при долгой и интенсивной работе с ним нескольких групп пользователей.

Рубашкин А.С. в 2006 году защитил в МЭИ докторскую диссертацию «Теоретические основы построения всережимных аналитических моделей тепломеханических процессов и систем управления энергоблоков ТЭЦ».

Изначально и по сей день разработка компьютерных моделей в рамках тренажеров базируется именно на фундаментальных теоретических математических и физических принципах моделирования энергетического оборудования.

После ухода их жизни Рубашкина В.А. в 2014 году дальнейшее теоретическое и практическое развитие моделирования энергетического оборудования взял на себя Рубашкин В.А.

Совершенствование алгоритмов моделирования различных элементов основного теплотехнического оборудования проводится непрерывно с самого начала разработки системы. Для многих подсистем алгоритмы моделирования переписывались многократно, чтобы достичь реальной, а не голословной всережимности. Этому способствуют огромные наработки энергокомпаний России на наших тренажерах (см. ниже) – приходится совершенствовать адекватность моделирования, иначе клиенты могут отказаться от пользования системой.

Что сегодня?

В настоящий момент описываемое ПО состоит из следующих тренажеров:

• газо-мазутная станция с поперечными связями на 130 ата, состоящая из двух котлов ТГМ-96, турбины Т-100 и турбины ПТ-80

• газо-мазутный конденсационный барабанный энергоблок на 210 МВт с котлом ТГМЕ-206 и турбиной К-210

• газо-мазутный конденсационный прямоточный энергоблок на 300 МВт с котлом ТГМЕ-314 и турбиной К-300

• газо-мазутный теплофикационный прямоточный энергоблок на 250 МВт с 8-горелочным котлом ТГМП-314, турбиной Т-250 и АСУТП «ТЕКОН»

• пыле-угольная станция с поперечными связями yна 130-ата в составе 2-х котлов БКЗ-420 с молотковыми мельницами, турбины Т-100 и турбины ПТ-80

• пыле-угольная станция с поперечными связями на 130-ата в составе 4 котлов БКЗ-210 (уголь-ШБМ/газ,попутный газ,доменный газ), котел ТП-87 (уголь/мазут), турбина Т-100, турбина ПТ-65 и турбина Т-60

• пыле-угольная станция с поперечными связями на 90 ата в составе 5 котлов ПК-10п2, турбина Т-86-90/2.5, турбина ПТ-60-90/13, турбина Р-25-90/31 и 2 турбины ПТ-30-40-2.9

• теплофикационный сверхкритический блок 250 МВт в составе двухкорпусной котел ТПП-210 (480 т/ч на корпус) уголь-ШБМ/газ, турбина Т-250/240 (955 т/ч), бездеаэраторная схема, АСУТП – «КВИНТ»

• паро-газовый дубль-блок ПГУ-450Т в составе 2 ГТУ ГТЭ-160, 2 котла-утилизатора естественной циркуляции двух давлений П-96, теплофикационная ПТ Т-150/125-7.7

• парогазовый блок ПГУ-240Т в составе ГТЖ-160, КУ принудительной циркуляции двух давлений П-134, Теплофикационная ПТ Т-50/70-6.8-0.12, АСУТП Emerson Ovation

• парогазовый блок ПГУ-247 в составе ГТУ Alstom GT13E2 (184 МВт), КУ естественной циркуляции двух давлений с дожигом Alstom, теплофикационная ПТ Alstom DKZEI-1N33 (63 МВт), АСУТА ABB S800xA и Alstom Alspa 6

• парогазовый блок ПГУ в составе ГТУ GE MS6001B (PG6581B) 43.8 МВт, КУ ПК-79, АСУТП Emerson Ovation

• водогрейный котел ПТВМ-180

• водогрейный котел КВГМ-180

Клиенты, которые в последние 3 года использовали те или иные тренажеры этой системы:

• Байкалэнерго

• Гаспромэнергохолдинг

• Дальневосточная генерирующая компания

• Интер РАО Электрогенерация

• Мосэнерго

• Норильскэнерго

• Русгидро

• Сибирская генерирующая компания

• Т-Плюс

За последние 3 года суммарная ежегодная наработка энергокомпаний России по использованию тренажеров, входящих в «Система компьютерных тренажеров тепловых электростанций» составила более 30000 человеко-часов.

Функциональные характеристики.

• адекватное моделирование динамики физических процессов функционирования основного оборудования

• точное воспроизведение алгоритмов работы АСУТП

• удобный интерфейс пользователя

• работа пользователя с системой через любой стандартный браузер под управлением любой операционной системы

• наличие подсистемы автоматической оценки работы персонала по управлению оборудованием в условиях тренажера по критериям безаварийности и экономической эффективности

Краткое техническое описание.

Все тренажеры, входящие в состав ПО «Система компьютерных тренажеров тепловых электростанций» работают либо под управлением российской РЕД ОС, либо под управлением ОС Fedora Linux. Пользователь арендует время доступа к выбранному тренажеру. Есть 2 способа доступа к серверам:

• через интернет

• внутри локальной сети предприятия, если Заказчик и разработчик договорились, что Заказчик предоставляет сервер внутри своей локальной сети, а разработчик устанавливает свое ПО на этот внутренни для энергокомпании сервер, тем самым внедряя свое ПО внутри локальной сети предприятия

и подключается к серверу, на котором функционирует выбранный тренажер, через интернет с помощью любого стандартного браузера. При этом операционная система у клиентов может быть практически любая, в том числе и российские РЕД ОС, Astra Linux и другие.

ПО поддерживает подключение браузера к системе по желанию пользователя как по надежному шифрованному протоколу https, так и по менее безопасному протоколу http.

На сервере реализуется как высокоадекватная математическая модель основного оборудования (котлов, турбин, паропроводов и т.д.), так и модель алгоритмов АСУТП и модель интерфейса АСУТП с необходимым количеством виртуальных рабочих мест операторов. Как правило, экземпляр системы реализует тренажер на 7 – 9 виртуальных рабочих мест операторов, но при необходимости по желанию заказчика его можно сконфигурировать и на 10 – 30 виртуальных рабочих мест.

Ядром тренажера и самой его наукоемкой частью является подсистема моделирования основного оборудования энергоблока (энергетического котла, паровой турбины, паропроводов и др.). Эта подсистема система имеет следующие свойства:

• моделирование технологических процессов основано на численном решении системы дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающих поведение объекта моделирования с точки зрения законов сохранения вещества, энергии и количества движения. В составе тренажера имеется точная подсистема расчета термодинамических параметров воды и пара.

• для моделирования энергетического котла используются методика, изложенная в руководстве «Нормативный метод расчета котельных агрегатов», Москва, 1973 г. – используются те же формулы, а коэффициенты в формулах рассчитываются на основе номограмм этого руководства.

• для всех основных теплоносителей энергоблока (пар/вода, воздух, дымовые газы) теплообмен с металлом (котла, паропроводов, трубопроводов, турбин, подогревателей и т.д.) считается на основе критериальных уравнений теплообмена

• формулы теплообмена включают в себя реальную толщину стенки металла в конкретном элементе

• отдельно считается теплообмен от греющей среды к металлу и от металла к нагреваемой среде

• в котле подробно моделируются не только поверхности теплообмена, расположенные внутри обогреваемой зоны котла, но и не обогреваемые поверхности (коллектора, подводящие и отводящие трубы), расположенные вне пределов обогреваемой зоны

• применяемые формулы моделирования учитывают изменение теплоемкости и теплопроводности металла элементов энергоблока при изменении температуры

• топка котла моделируется на основе радиационного теплообмена

• для поверхностей нагрева, висящих над топкой, в горизонтальном газоходе, поворотной и опускном газоходе котла считается как конвективный, так и радиационный теплообмен

• для поверхностей нагрева, расположенных на стенках котла, считается только радиационный теплообмен

• в 3 ~ 4 точках газового тракта котла по ходу газов из топки до дымовой трубы считаются и учитываются присосы воздуха в эти точки тракта

• в нескольких точках газо-воздушного тракта котла считаются и учитываются перетоки воздуха из воздушного тракта в газовый

• в поверхностных подогревателях независимо моделируется металл трубок, по которым течет вода; пар греет металл трубок, металл трубок в свою очередь греет воду, протекающую внутри металла

• модель сосудов (барабан котла, подогреватели турбины и др.) является неравновесной

• вскипание уровня в барабане (барабанах) котла моделируется за счет моделирования изменения аккумуляции воды в циркуляционном контуре

• в модель каждого насоса и/или вентилятора закладывается его индивидуальная напорно-расходная характеристика

• модели всех элементов энергоблока «понимают», что давление теплоносителя в элементе является функцией в том числе и подведенного или отведенного к нему тепла, а не только функцией баланса подвода и отвода теплоносителя

• горение топлива рассчитывается с использованием всех стандартных компонентов описания состава топлива (Q рабочее низшее, процентное содержание углерода, азота, серы и т.д.)

• по количеству подаваемого в данный момент времени на горение топлива, модель считает теоретически необходимое для горения количество воздуха, и зная это, рассчитываются мгновенные значения избытков воздуха

• для расчета теплоотдачи в газоходах котла от дымовых газов к металлу нагревательных пакетов в подсистему моделирования заложены термодинамические таблицы теплоемкостей компонентов дымовых газов

В тренажерах кроме основного оборудования также моделируются следующие подсистемы (элементы) энергооборудования:

• маслосистемы смазки, гидравлического регулирования, вало-поворотное устройство турбины;

• насосы – конденсатные, питательные и др. (моделируются расходы, давления, температуры, токи);

• необходимые БРОУ и РОУ;

• сетевые подогреватели, если имеются;

• деаэраторы;

• схема собственных нужд энергоблока, элементы которой относятся к моделируемым агрегатам; моделируются расходы, давления и температуры;

• подсистема автоматической оценки действий обучаемых на тренажере, в которую закладываются объективные критерии надежности работы оборудования, которые используются при эксплуатации реального оборудования;

• подсистема расчета технико-экономических показателей работы смоделированного оборудования в условиях тренажера;

Функциональные характеристики моделирующей системы.

Модель объекта в тренажерах построена таким образом, что моделируются элементы оборудования (котел, паровая турбины, конденсатор, деаэратор, насосы и т.д.) и связи между ними, а не переходные процессы на оборудовании. Элементы оборудования и их связи моделируются таким образом, что переходные и стационарные процессы (пуски, остановы, изменение нагрузки и т.д.) воспроизводятся адекватно естественным путем, как результат правильного моделирования элементов оборудования.

Модель объекта в тренажерах естественным образом реализует следующие общеизвестные глобальные свойства теплотехнического оборудования, например (но не только):

• объемный расход теплоносителя между точками А и Б при неизменном гидравлическом сопротивлении тракта пропорционален квадратному корню из перепада давлений между точками;

• при снижении нагрузки котла или турбины коэффициент полезного действия (КПД) оборудования снижается;

• уменьшение дросселирования воды и/или пара приводит к увеличению КПД смоделированной установки;

• увеличение параметров острого пара (давления и температуры) приводит к увеличению КПД установки;

• при работе с не полностью включенной регенерацией КПД установки понижается;

• повышение температуры охлаждающей воды конденсатора турбины ведет к понижению нагрузки турбины;

• в статическом режиме работы турбины температура основного конденсата за любым работающим поверхностным подогревателем должна быть на 3-7 градусов С ниже температуры насыщения в корпусе этого подогревателя.

Подсистема расчета технико-экономических показателей работы оборудования за каждый час работы смоделированного оборудования будет рассчитывать:

• суммарное потребление каждого вида топлива;

• количество взятого конденсата на подпитку цикла;

• количество затраченной электроэнергии на собственные нужды;

• количество МВт отгруженной электроэнергии;

• удельный расход условного топлива на 1 КВт отпущенной электроэнергии.

Степень моделирования оборудования автоматизации и КИПиА.

В тренажере моделируются все электрифицированные клапаны и задвижки, необходимые для ведения любого моделируемого режима работы блока. Им всем выставляются индивидуальные времена хода. Каждая задвижка может иметь индивидуальную настройку концевиков (задвижка кажется закрыта, но имеет пропуск). Каждый клапан имеет реальный и измеренный указатель положения (УП), значения которых могут не совпадать (клапан кажется закрыт, но имеет пропуск).

Все датчики в тренажере имеют индивидуальную процедуру первичной обработки, которая преобразует реальное значение, рассчитываемое тренажером, в физическое значение, как это измерение представляется в АСУТП. В эту процедуру инструктор может вносить различные «нарушения», например, подмену реального значения.

Модель АСУ в тренажере состоит из следующих имитационных моделей:

• интерфейса оператора, который визуально похож на интерфейс реальной АСУ;

• управляющих алгоритмов АСУ;

• исполнительных органов энергоблока (клапана, задвижки и т.д.).

Модель интерфейса оператора воспроизводит:

• видеограммы (до 50 штук), которые активно используются в управлении смоделированным энергоблоком;

• активные элементы на видеограммах (показания датчиков, мнемонические символы задвижек, клапанов, насосов и т.д.) будут располагаться в тех же местах, что и в реальной АСУ;

• всплывающие блочки управления (ВБУ), с которых производится управление арматурой в реальной АСУ; на ВБУ будут реализованы те же элементы управлении объектом и те же измерения, что и в аналогичном ВБУ реальной АСУ; блочки реального АСУ, предназначенные для отображения справочной и отладочной информации по объекту и по АСУ, в тренажере не воспроизводятся;

• систему перехода между видеограммами.

Модель управляющих алгоритмов АСУ, которая строится на предоставляемом Заказчиком описании АСУПТ, и которая воспроизводит:

• действия защит на останов котла и турбины, включая уставки срабатывания, выдержки времени, выполняемые действия;

• действия блокировок, реализованных на смоделированном оборудовании;

• действия локальных защит на отключение части оборудования;

• реализованные на смоделированном оборудовании регуляторы, при этом алгоритм регулирования в тренажере совпадает с алгоритмом регулирования соответствующего реального регулятора;

• имеющиеся на реальном оборудовании сигнализации.

Перечень моделируемых режимов работы оборудования.

• работу по сложным диспетчерским графикам, в ходе которой в любой момент времени могут осуществляться любые включения/ отключения/переключения/изменения параметров работы любого смоделированного элемента оборудования;

• пуски энергоблока из различных тепловых состояний, в том числе пуски из горячего состояния после кратковременного простоя или останова в горячий резерв, пуски из промежуточных тепловых состояний (теплые), пуски из холодного состояния с необходимыми подготовительными и вспомогательными операциями (подготовка систем, прогрев стопорных клапанов паровой турбины и т.п.), начиная от момента, когда котел и регенеративная система турбины заполнены водой;

• остановы с различными режимами расхолаживания, в том числе разными для котла и турбины, и без расхолаживания (в том числе, останов в горячий резерв) в течение любого времени с фиксацией итогового состояния в качестве исходного для последующего пуска;

• основные аварийные ситуации, при которых сохраняется возможность удержать оборудование в работе при ограниченной нагрузке и ограниченном составе, или временно сохранить его в работе.

Обобщенный перечень моделируемых нештатных ситуаций/неисправностей.

• самопроизвольное отключение/включение/потеря сцепления в любой момент времени любых электродвигателей в любом составе;

• самопроизвольное открытие / закрытие / заклинивание / ограничение открытия / ограничение закрытия в любой момент времени любых клапанов и задвижек в любом составе;

• сбой работы любого аналогового или дискретного датчика;

• работа предохранительных клапанов;

• срабатывание защит, отключающих часть оборудования

• разрывы труб котла, паропроводов и трубопроводов – до 20 точек разрыва

Возможности АРМа Оператора/Руководителя занятий.

АРМ оператора воспроизводит:

• видеограммы для получения информации о состоянии оборудования и управления им;

• активные элементы на видеограммах (показания датчиков, мнемонические символы задвижек, клапанов, насосов и т.д.);

• всплывающие блочки управления (ВБУ), с которых производится управление арматурой;

• окно последовательности сообщений оператору (ПСО);

• систему перехода между видеограммами.

АРМ руководителя занятий реализует специальные функции, необходимые для организации работы на тренажере, а именно:

• загрузка исходного состояния оборудования (из которого будет проводиться работа обучаемых) из базы состояний;

• остановка (замораживание) процесса вычислений;

• возобновление вычислений;

• сохранение текущего состояния моделируемого оборудования в базе;

• задание режима вычислений (реальное время, ускоренное, замедленное);

• инициирование аварийных ситуаций;

• изменение граничных условий;

• изменение свойств объектов (например, время хода исполнительного механизма (ИМ), настройки концевиков ИМ, минимальный пропуск арматуры, настройки первичного обработчика датчиков, настройки ПИД-регуляторов и т.д.).

В остальном АРМ руководителя обладает всеми свойствами АРМ оператора.

Технические требования по подключению.

ПО представляет собой интернет сервис, дополнительных требований по установке программы со стороны пользователя не требуется.

От пользователя требуется только подключиться к экземпляру ПО. Для подключения к экземпляру ПО (тренажеру) вам понадобится:

• доступ в интернет со скоростью 3 Мбит/сек на каждое рабочее место

• один или несколько компьютеров под управлением практически любой ОС, например, РЕД ОС, Astra Linux, Windows и др.

• каждый компьютер может иметь от 1 до 4 подключенных мониторов; суммарное количество мониторов всех компьютеров не должно превышать суммарное количество рабочих мест, на которое сконфигурирован данный экземпляр ПО; стандартно экземпляры ПО конфигурируются на 7 рабочих мест, но можно заказать и больше

Ниже приведены ссылки на пробный экземпляр ПО, к которому можно подсоединиться в режиме «только просмотр» без возможности управления. Этот экземпляр сконфигурирован на 7 рабочих мест.

http://vrsims.ru:5811/vnc.html?bell&reconnect&resize=scale&password=readonly

http://vrsims.ru:5812/vnc.html?bell&reconnect&resize=scale&password=readonly

http://vrsims.ru:5813/vnc.html?bell&reconnect&resize=scale&password=readonly

http://vrsims.ru:5814/vnc.html?bell&reconnect&resize=scale&password=readonly

http://vrsims.ru:5815/vnc.html?bell&reconnect&resize=scale&password=readonly

http://vrsims.ru:5816/vnc.html?bell&reconnect&resize=scale&password=readonly

http://vrsims.ru:5817/vnc.html?bell&reconnect&resize=scale&password=readonly

Если вы пытаетесь подключиться и не получаете доступ к экземпляру ПО изнутри локальной сети электростанции, то скорее всего служба безопасности предприятия заблокировала доступ в интернет для компьютеров локальной сети по нестандартным номерам портов, а данное ПО использует именно нестандартные с точки зрения служб безопасности номера портов. В таком случае надо запросить службу безопасности предприятия открыть вашему компьютеру (или компьютерам) внешний доступ к необходимым портам на необходимом сервере.

Подключение к системе на договорной основе.

При подключении к системе для работы на договорной основе правообладатель создает на одном из своих серверов экземпляр ПО, параметры которого согласованы с заказчиком. Для доступа на договорной основе согласуются следующие параметры:

• тренажер какого оборудования будет использоваться

• сколько рабочих мест нужно заказчику

• расписание доступа – даты и периоды времени работы

Созданный экземпляр ПО будет работоспособным в согласованные даты и время. По окончании последнего дня доступа, или в согласованный сторонами день, все ресурсы данного экземпляра освобождаются и все наработанные за время доступа данные теряются. Поэтому если заказчику необходимо по окончании доступа иметь информацию о том, как проходила работа с системой, то необходимо заблаговременно позаботится о сохранении необходимой информации на внешних носителях.

Документация.

Инструкции по эксплуатации ПО можно скачать здесь.

Техническая поддержка.

Поддержка ПО осуществляется через электронную почту varuba@mail.ru

Стоимость аренды.

Стоимость аренды использования ПО рассчитывается на почасовой основе и зависит от:

• необходимое количество рабочих мест

• количество человек, которые будут работать за тренажером

• тип тренажера, который будет использоваться

• будет ли доступ чез интернет, или надо внедрить ПО в локальную сеть предприятия

Для определения стоимости аренды ПО пишите запрос на e-mail varuba@mail.ru