虚拟DCS仿真系统解决方案49275.docx
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1、北京大风软件公司、杭州和利时公司虚拟DCS仿真系统技术方案北京恒和大风软软件技术有限限公司 杭州和和利时自动化化有限公司虚拟DCS仿真系统技术方案目 录1.总体111.1仿真总总体原则11.2规范和和标准11.3仿真系系统特点21.4仿真机机实现的总体体目标42.仿真机的的能力42.1工况仿仿真能力42.2图形显显示能力62.3修改能能力62.4仿真机机操作限制63.仿真范围围和程度73.1概况73.2仿真软软件的特性73.3数学模模型形式73.4数学模模型系统组成成83.5锅炉系系统仿真范围围与仿真程度度83.6汽轮机机系统仿真范范围与仿真程程度123.7发电机机-变压器组组及厂用电气气系统
2、仿真范范围及仿真程程度193.8热工控控制系统的仿仿真范围与仿仿真程度233.9集控室室操作台及盘盘台仿真323.10就地地设备仿真324.仿真系统统硬件334.1主计算算机/教练员台334.2DCSS/DEH操操作员站;334.3就地站站334.4工程师师站344.5投影系系统344.6交换机机345.仿真系统统软件345.1系统软软件345.2仿真支支撑平台软件件345.3数学模模型软件355.4教练员员站功能355.5DCSS服务器软件件365.6DCSS工程师站375.7虚拟DDPU软件375.8DCSS/DEH操操作员站功能能375.9就地操操作站功能375.10模型型开发软件(可可
3、选,不在本本供货范围内内)396.性能指标标396.1仿真精精度396.2系统扩扩展417.实施方案案417.1工期进进度417.2质量保保证41杭州和利时自动化有限公司 第3页,共2页1. 总体1.1 仿真总体原则本建议书所描述述的仿真范围围是从锅炉燃燃料设备起至发电电机主变出线线为止(除化化学水处理外外)的整个生生产过程。除常规仿真范围围外,和利时时公司还可提提供以下辅助助仿真系统,可可供用户选择择。l 热网仿真系统;l 脱硫、脱硝仿真真系统;l 除灰、除渣仿真真系统;l NCS(网控)仿仿真系统;本仿真机能真实实模拟现场环环境,并且有有关环境参数数对机组运行行带来的影响响也有真实、正正确
4、的反映。1.2 规范和标准和利时公司具有有多年的仿真真系统设计、生生产、安装经经验,已经具具备规模化、标标准化生产仿仿真系统的能能力,是国内内最具实力的虚拟DPUU仿真系统生生产单位,和和利时公司严严格按照ISSO90000质保体系进进行仿真系统统的开发、调调试,所生产产的仿真系统统能全面满足各各种标准和规规范的要求,具具体执行标准准如下: (1) 质量量管理体系 GB/T 199001 - ISO99001:22000质质量管理体系系要求(2) 产品品制造标准 美国标准:ANNSI/ISSA S77.20-19993火电站仿仿真机的功能能要求 国家能源部19992年899号文件(附附件)大型
5、型火电机组仿仿真培训装置置 技术规范范 能源部电力司198840号文件件附件火电电厂模拟培训训装置规范及及技术要求 火电仿真机:火火电站仿真机机技术规范 本公司企业生产产过程内控标标准:Holllysyss/F-2009和利时公司内内部控制标准准 北京恒和大风公公司、和利时时公司将按以以上标准中的的最高要求执执行(3) 软件件开发标准 国标GB/T 8566-2001信信息技术软件生存期期过程 国标GB 85567-19988计算算机软件产品品开发文件编编制指南 国际标准ISOO 100007:1995质量量管理配置管理指指南(4) 硬件件设备台盘制制造标准 国家机械电子工工业部JB 5777
6、.2-1991,电电力系统二次次电路用控制制及继电保护护屏(框、台台)通用技术术条件; 国家机械电子工工业部JB 5777.3-1991,电电力系统二次次电路用控制制及继电保护护屏(框、台台); 国家机械电子工工业部ZB No.4 0009-1988,工工业自动化仪仪表盘通用技技术条件; 台盘:GB 112056-1989 idtt ISO66548数数据处理过程程计算机系统统和技术过程程之间接口(5) 机房房建造标准 国标GB 93361-19988计算算站场地安全全要求 国标GB 28887-19989计算算站场地技术术条件 国标GB 66650-19986计算算机机房用活活动地板技术术条
7、件 国标GB 500174-11993电电子计算机机机房设计规范范1.3 仿真系统特点(1) 采用具有自主知知识产权、并并达到21世世纪国际先进进水平的高级级仿真支撑软软件(SimmuWorkks)、教练员台台软件(SiimuWorrks)、自动化建建模工具软件件(SimuuBuildder)和模型技术术。它经过了了多年在国内火电电仿真机项目目中的应用,得到到了锤炼和完完善,取得完完全的成功。它它可以支撑仿仿真机系统的的实时运行、在在线修改、远远程培训、控制方案设计计、控制策略略验证等多种种当今世界仿仿真领域最先先进的强大功功能。(2) 采用专门为各种种容量的火电电站仿真机开开发的教练员员台软
8、件,具具有极为灵活活的培训、监监视、控制等等多种功能。它它支撑个性化化、趣味化的的培训方案,能能对受训人员员进行全面、科科学培训,对对学员的实际际操作情况进进行远程监视视与考核,可用于电厂厂运行培训、热热工维护培训训、运行方式式研究、控制制策略研究、控控制逻辑验证证等完全达到到和满足电厂厂培训的要求求。(3) 全面采用具有自自主知识产权权的自动建立立仿真模型的的工具软件。它它具有界面友友好、统一、直直观的特点。它它不仅大大地地提高了仿真真模型软件的的开发效率,而而且还使仿真真机的开发具具有一致性和和连续性,便便于后期的开开发、维护、升升级,同时还还非常容易被被用户方技术术人员所掌握握。(4)
9、采用先进的国际际知名品牌的的硬件系统,具具有极高的可可靠性与稳定定性,在性能能上不仅可以以完全满足用用户方目前的的要求,同时时具有一定的的扩展能力。(5) 采用全物理范围围、全过程、高高精度、高响响应速度的数数学模型,严严格保证仿真真的静态和动动态精度。(6) 控制系统的仿真真采用虚拟DDCS技术,以以真正的DCCS软件及虚虚拟DPU软软件为基础,系统结构、控控制图形组态态、逻辑组态态完全与现场场一致,组态文件可可被直接导入到到仿真机。具有有仿真精度高高、开发周期期短、仿真效效果好的特点点。虚拟DPPU技术是指指将真实DCCS的DPUU虚拟软件化化,开发的虚虚拟DPU软软件能够完全全代替真实D
10、DPU的计算算、通讯功能能,从而降低低用户的使用用与维护成本本。传统仿真真机与虚拟DDCS仿真机机比较如下所所示:图一(传统仿真真机与虚拟DDCS仿真机机比较)(7) 仿真模型软件为为模块化结构构,可便于根根据不同的培培训对象,由由不同的主机机、辅机、控控制系统模块块等构成新的的仿真模型。模型开发过程采用先进的图形化自动建模技术,开发、维护人员只需根据设计图纸进行简单的绘图式建模即可自动完成模型的生成,同传统的手工编程式、填表式、模块式建模相比,图形化自动建模具有建模周期短、工作效率高、通用性强、易于维护与管理的优点。图二(先进的图图形化自动建建模软件)1.4 仿真机实现的总总体目标(1) 具
11、备完善的运行行人员培训功功能,提供向向受训人员展展现正常和故故障情况的实实际现场运行行状态,有效效地提高运行行人员的专业业知识、操作作技能、应变变能力和熟练练程度,使运运行人员经培培训后能熟练练地掌握机组组启停过程和和维持正常运运行的全部操操作,学会处处理异常、紧紧急事故的技技能,提高实实际操作能力力和分析判断断能力,训练练应急处理能能力,确保机机组安全、经经济运行;(2) 具备对岗位运行行人员和技术术管理人员进进行定期轮训训,作为上岗岗、晋升前的的考核手段,客客观地反映实实际操作能力力和分析判断断能力;(3) 具备对机组的故故障原因和结结果进行分析析的能力,通过故障处处理培训和反反事故演习,
12、达到改进运行行操作和提高高制定反事故故对策能力的的目的;(4) 利用仿真机的分分析研究功能能,专业技术术人员可通过过仿真机进行行机组不同方方式、不同工工况下的运行行试验,对控控制系统组态态及参数整定定的试验研究究,取得改进进设备及控制制系统、优化化机组操作的的实际指导。(5) 和利时公司仿真真机由于使用用了真正的DDCS软件,控制软件功能与和和利时公司的的DCS完全全一致,具备备热工人员的的DCS培训训、学习、考考核、研究功功能。 新的仿真系统由由于采用了虚虚拟DCS技技术,可用于于电厂热工人人员的DCSS的使用、维维护培训及练习,从而而提高热工人人员的DCSS使用维护技技能,使热工工人员迅速
13、熟熟悉DCS的的功能与使用用方法。 新的仿真系统可可用于电厂运运行中控制方方案的研究与与优化,通过过仿真系统上上的虚拟实验验,研究机组组不同运行状况下的的控制规律,摸摸索最佳的控控制方法,达达到最佳的运运行效果。 新的仿真系统由由于采用了虚虚拟DCS技技术,因此在在使用、维护护等各个环节节均与现场一一致。热控人人员可在仿真真机上学习DDCS各种功功能的使用、故故障的处理,从从而提高热工工人员的DCCS使用水平平,减少人为为错误的产生生。教练员人可根根据热工人员员的操作步骤骤、执行规范范等对热工人人员进行培训训考核。 新的仿真系统还还可用于DCCS控制逻辑辑的测试、验验证与优化完完善。控制逻逻辑
14、组态在仿仿真系统和DDCS中可相相互转换,使使研究人员可可先在仿真系系统中进行逻逻辑组态,试试验成功后,再再将修改后的的组态文件导导入到真实DDCS软件中中,从而降低低逻辑改变带带来的潜在风风险。2. 仿真机的能力2.1 工况仿真能力和利时公司提供供的仿真机具备正正常工况、特特殊工况和事事故工况的仿仿真能力,在在各个工况下下,仿真系统统的反应现象象均与现场一一致,精度满满足国内国际际行业标准的的要求。具体体仿真工况如如下:2.1.1 正常工况仿真 机组在最大持续续出力下运行行; 机组在额定功率率的50、775、1000工况下下运行; 定压运行方式下下减负荷至最最小; 滑压运行方式下下减负荷至最
15、最小; 复合滑压运行方方式下减负荷荷至最小; 锅炉在最小允许许出力工况下下,汽机停机机、主蒸汽全全部通过旁路路系统; 机组在正常额定定功率下,瞬瞬时增加10015负负荷进行变化化; 机组在正常额定定功率下,以以1、3、5速率率连续变化负负荷。在以上正常工况况下,发生以以下状态变化化或操作时,其其反应均与现现场一致: 煤成分的变化; 燃料热值的变化化; 磨煤机、给煤机机及燃烧器投投停的任意组组合; 送风机和引风机机的任意投切切组合; 吹灰的影响; 汽机阀门试验; 凝汽器单边清洗洗; 高加、低加的任任意投停。2.1.2 自动故障处理工工况仿真(1) 各种情况下引起起的RUNBBACK动作作;(2)
16、 各种情况下引起起的RUN DOWN动动作;(3) 各种情况下引起起的RUNUUP动作;(4) 各种情况下引起起的机组联锁锁动作。2.1.3 启停工况仿真(1) 机组冷态起动至至带满负荷运运行;(2) 机组温态起动至至带满负荷运运行;(3) 机组热态起动至至带负荷运行行;(4) 机组脱扣后再起起动、恢复至至满负荷运行行;(5) 发电机组与电网网同步并列操操作;(6) 厂用电切换操作作;(7) 机组停役操作运运行;(8) 机组滑压停役至至冷态;(9) 锅炉停止、保养养;2.1.4 事故工况仿真事故工况的仿真真是仿真系统统重要的功能能,和利时公公司提供的事事故仿真方案案包括通用故故障和特殊故故障,
17、通用故故障指的是每每一类设备均均可能发生的的故障,提供供的通用故障障类别如下:(1) 某一个电动阀在在指定位置故故障;(2) 某一个电磁阀在在指定位置故故障;(3) 某一个调节阀在在指定位置故故障;(4) 某一台泵脱扣;(5) 某一台风机脱扣扣;(6) 某一台控制器故故障;(7) 某一台变送器在在指定值故障障;(8) 某一台加热器按按指定量泄漏漏;(9) 某一台交换器按按指定量污染染;(10) 某一受热面按指指定量结垢。特殊故障清单见见附录。2.2 图形显示能力仿真系统中的图图形界面包括括操作员站界界面(DCSS和DEH)、就就地站界面、工程师站界面和教练员站界面,除教练员站界面及就地站界面外
18、,其他界面全部与现场使用的图形界面完全一致。教练员界面采用仿真培训系统独有的界面开发技术,所有的界面均为色彩优美,使用方便的图形化界面,使用鼠标即可完成需要的全部操作。图形界面具有如下特点: 能动态调用或更更新LCD上上的显示,供供操作员监视视仿真对象的的运行情况和和运行状态。所所有DCS/DEH站上上的显示画面面均直接采用现场场画面组态文文件,显示画画面效果与功功能自然与现现场完全一致致。 就地站界面也采采用DCS的的图形组态工具具软件绘制,图图形样式、颜颜色和动态均均参考现场习习惯完成。接接地站上除了了可以显示就地设备的状状态和对就地设备进行行操作外,还还可以显示主主控室操作设设备的状态。
19、 画面上任何实时时变量的刷新新时间周期均均不大于1秒秒,与现场DDCS完全一一致。 任何对现场设备备的操作均可可在1秒内完完成,同时反反馈信号在操操作完成后11秒内即可正正确显示,与与现场DCSS完全一致。 可以在2秒内调调出任何一副副画面,同时时调出任何一一副画面的操操作不会超过过3次,与现场场DCS完全全一致。2.3 修改能力强大的图形、逻逻辑及模型修改能力力。和利时的仿真系系统采用的是是和现场一致致的DCS软软件,因此在在图形、逻辑辑修改上完全全和现场使用用的DCS软软件保持一致致。机、炉、电电各专业仿真真模型可根据据客户需求,进进行不断的软软件升级服务务,时刻与现现场各实际设设备运行特
20、性性保持一致。2.4 仿真机操作限制制当仿真系统的某某些参数接近近或接近超出出现用模型的的限制和机组组设备条件限限制时,仿真真系统可以在在教练员台上上发出报警信信号,提醒教教练员已经超超出仿真模型型的使用范围围,仿真结果果可能不可信信,以免对培培训造成不利利的影响。3. 仿真范围和程度度3.1 概况仿真模型软件在在计算机上实实现对被仿真真对象即机、炉炉、电、控制制系统的动态态仿真,同时也包括括对就地设备备操作的仿真真,其仿真范围围和程度的依依据和基础是是用户提供的的技术资料。3.2 仿真软件的特性性(1) 建模模的范围和仿仿真的程度满满足用户的要要求。(2) 数学学模型根据用用户提供的资资料建
21、立。资资料缺乏的情情况下,和利时公司所所采用的经验验公式、方程程及数据将征征得用户同意意。(3) 数学学模型方程遵遵守能量、质质量和动量守守恒定律。(4) 在建建模中所作的的全部假设和和简化原则,经经过多个仿真真项目的验证证,具备合理理性和适用性性,不影响仿真真机的仿真范范围、逼真度度和精度。(5) 因为为采用的是虚虚拟DCS仿仿真机技术,故采用是真正的DCCS软件,包包括DCS服服务器软件、DDCS工程师师站软件、DDCS操作员员站软件、DDCS虚拟DDPU软件。其其功能与真实实DCS完全全一样,即1:1仿真。(6) 采用用的计算方法法合理,满足精度要要求。(7) 采用用的迭代率满满足模型运
22、算算的精度要求求。(8) 全部部模型软件由由高级语言编编写。(9) 模型型软件是模块块化结构,便于模型的的加入、删除除和修改。3.3 数学模型形式(1) 建立立全物理过程程数学模型。机机组启停、正正常运行以及及故障等全部部直接包括在在该模型中,不含该模型型以外的函数数发生器。(2) 每个个电站子系统统有明确的定定义,并由一个或或多个或一组组软件模块来来实现。每个个模块能独立立地加入和取取出,也能借助于于仿真软件支支撑系统方便便地进行修改改。各种软件件模块与相应应的电站子系系统相对应。每每个模块按相相应的电厂功功能的物理特特性来定义。程程序模块典型型地表示物理理上可分割的的电站系统的的子系统或组
23、组件,如果这个子子系统或组件件的功能是复复合的,那么程序模模块可能再进进一步分成程程序子模块,以保证整体体模块的完善善。模型之间间的相互关系系清晰。(3) 在仿仿真支撑软件件支持下,程序设计的的模块化和 自顶向下下 的结构化化程序设计技技术为扩展和和开发提供灵灵活的树形结结构数学模型型。当修改模模型中的任意意参数或程序序,或者更换某某个模块或加加入新的模块块时,能方便、灵灵活地实现并并在线编入软软件运行系统统。因此,在系统设计计时就留下足足够的空间(冗冗余大于400%),为用用户在模拟培培训系统运行行之后,实现变换模模块和扩充模模块的需要。在在本仿真机交交货时,和利时公司向向用户提供计计算机的
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