用于dcs培训与优化的新型仿真系统

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1、用于DCS培训与优化的新型电站仿真系统1电站仿真系统简介1.1什么是电站仿真系统仿真技术是以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用物理效应设备为工具，借助系统模型对实际或设想设备进行动态试验研究的一门综合性技术。仿真的通俗含义还可以描述如下：利用计算机技术，将实际对象的物理规律转化为数学模型，并编制为可在计算机上执行的软件代码，以模拟实际设备和系统的运行。将仿真技术应用于电站所构建的仿真系统就称为电站仿真培训系统，或简称为电站仿真系统，甚至电站仿真机。1.2电厂仿真培训的重要性电力生产的运行过程和飞机、舰船等的运行过程一样，首先应确保生产的安全性。因此运行操作人员必须

2、经过严格的训练才允许上岗操作。50年代之前，电厂的热力系统和电气系统相对比较简单，技术发展和更新比较缓慢，多数工程人员经过一段时间的实际运行操作，取得经验后，可以适应电厂运行技术要求，故对加强人员培训的需求并不强烈。又加上当时的计算机技术水平也不能满足仿真技术的要求，所以电厂人员的技术培训工作采用以师傅带徒弟的办法进行。发展到60年代，先进国家的生产和生活对电力需求量迅速增大，需要更大量、更安全的电力供应和高效的发电设备。因此促进电力系统和发电设备向高参数、大容量发展，如单机500MW～1300MW18的发电容量、超高温超高压以及超临界参数火电机组的出现。随着单机容量越来越大，就要求更

3、多地考虑发电的经济性，使工艺系统设计得非常复杂；相应的控制室操作盘台规模越来越大，监视和操作参数多达数千个，设备的启停过程和事故处理过程越加困难；操作人员不预先经过有效的培训，越加难以掌握运行操作技术。同时由于电子技术的发展，促使电厂自动化程度越来越高，由常规的众多单回路自动控制系统发展为机－炉协调控制。到80年代进而发展为计算机集散控制，大量采用计算机屏幕进行电厂的操作，反过来控制操作盘台又由大规模的仪表和操作设备缩小为小规模盘台，甚至完全精简到没有操作盘台。这些技术上的快速进步，势必造成运行人员对发电设备和生产过程的干预机会减少，使运行人员的技术水平也难以提高。所以运行中一旦发生设

4、备事故或自动控制失灵，运行安全性更难保证。美国联邦能源部1975年3月提出的“安全性专题报告”中说：“电厂的可靠性可以由改善设计和加强维护来改善，但它只占提高可靠性的20％～30％。另外70％～80％依靠于运行人员”。美国核安全信息中心统计：“沸水堆事故的1/8，压水堆事故的1/6是由运行人员过错而造成的”。特别是1979年3月美国三浬岛核电站核泄漏之后，把仿真培训的重要性和仿真技术提高到空前高度；并规定每一个操作员必须在1：1的全范围高逼真度的仿真机上进行培训，合格后方可被录用为值班操作人员。在我国改革开放之后，70年代开始了电力工业第二次迅猛发展，且持续长期发展。仅以第八个和第九个

5、五年计划为例，每年以1500－1800万千瓦装机容量建设新的发电厂。其中火力发电厂燃煤机组占装机容量的75％和发电量的近80％。新机组的大部分运行人员没有实际运行经验，只是经过短期跟班实习，并未完全掌握运行技术就进入了运行岗位。电力工业的培训由70年代之前采用师傅带徒弟方式发展到采用高科技的计算机仿真技术，是有其必然性。而且在发展中是受到三个发展关键因素的影响。第一是发电设备的安全性已经构成对人们的危害，包括对人身、设备和社会的危害。例如核电站由科研阶段发展到在电力工业中普遍得到应用时，它的安全性不仅关系到社会对电力供应的需求，更重要的是关系到核安全对社会造成可怕的危害。因此对运行人员

6、的技术水平、操作技能、应变能力、心理素质、工作态度等都提出了严格的要求。而且要求运行人员必须在上岗之前加以严格的培训，以尽可能在上岗后不致因操作失误而造成严重的后果。第二是发电设备及其相关技术的发展。60年代之后由于社会生产力的快速发展，刺激了电力供求增长，火电机组普遍出现单机容量为600－800MW，甚至出现1300MW的超大容量机组。仅一台300MW18火电机组它的主蒸汽压力和温度分别高达25Mpa和560℃，输入/输出模拟量参数和开关量参数多达3000个，其中监视参数1000多个，操作量2000多个，计算机屏幕上的操作画面达300多幅。这样的复杂系统和工艺过程只依赖于2－3名运行

7、人员操作和监视，难以长时间做到得心应手、头脑清楚地操纵它。因此相应地促进了自动化技术、先进过程控制技术和计算机分散控制系统在发电厂全面应用。在正常运行过程中自动化技术和设备代替人员的操作，运行人员直接参与操作的机会甚少。一旦发生故障和事故时，需要运行人员进行处理，就显得运行知识不足，实际操作经验缺乏，最终导致事故扩大。轻者被迫停机停产，重者设备损坏、人身伤亡。60年代末和70年代初，随着数字式计算机和计算技术的迅猛发展，为电厂仿真培训提供了进一