Тренажер оператора котельной установки

l ВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специализированное наладочное предприятие Мосэнергоналадка и Опытныйзавод средств автоматизации приборов Мосэнерго(54) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ(57) Изобретение относится к тренажерамсистем управления и позволяет повыситьэффективность тренажера путем оптимизации режима его работы. Тренажер содержит пульт оператора (ПО), связанный первыми выходами с первыми входами блокаимитации сигналов воздействия (БИСВ) первыми выходами соединенного с первыми входами блока имитации состояния котельнойустановки (БИСКУ), выходами подключенного к первым входам блока интеграторови блока управления (БУ). БУ вторым выходом связан с первым выходом ПО, вторымвыходом соединенного с вторым входом БИСВ. Вторые выходы ПО соединены с третьими входами БУ, первые выходы БУ связаны с вторыми входами блока интеграторов, выходами соединенного с первыми входами блока ключей, выходами связанного с входами блока отображения информации. Блок коррекции статических характеристик (БКСХ) выходами связан с вторыми входами БИСКУ, выходами соединенного с первыми входами БКСХ и блока оптимизации, вторые выходы которого связаны с первыми выходами блока измерения отклонения статических характеристик, выходы которого связаны с вторыми входами БКСХ, а входы с выходами блока связи с котельной установкой и входами блока измерения отклонения динамических характеристик (БИОДХ), первые выходы которого связаны Ж с первыми входами блока коррекции динамических характеристик, второй выход и вход которого соединены соответственно с вторым выходом и четвертым входом БУ, пятый вход которого связан с третьим вы.ходом пульта инструктора, четвертым вы- Е ходом подключенного к первому входу бло.ка связи с котельной установкой, вторые выходы которого соединены с вторыми выхода- Я ми БИОДХ. Вторые выходы БИСВ через (;,) блок памяти соединены с вторыми входамиблока ключей, 4 з.п. ф-лы, 3 ил.Янь1+ "(, ) 1 =г 35 Блок 2 имитаторо содержит генератор 32, электронный кл реверсивный счетчик вый преобразователь сигналов воздеиствия тактовых импульсов ч 33, коммутатор 34, 35 и цифро-аналого. 5 отоках, - расходы среды по тракта; К, К.,К 50)Системауравнений, кносительноется из при55 конкретныхновки (тип рключенных плирующей а 1 н Изобретение относится к тренажерам опе ратора систем управления и может быть использовано для обучения оператора энергетического объекта, например котельной установки.Цель изобретения - повышение эффек-. тивности тренажера путем оптимизации режима его работы.На фиг., приведены блок-схема тренажера; на фиг. 2 - структурная схема блока имитаторов сигналов воздействия; на фиг. 3 - то же, блока имитаторов состояния котельной установки.Блок-схема тренажера содержит пультоператора, блок 2 имитаторов сигналов воздействия, блок 3 имитаторов состояния котельной установки, блок 4 интеграторов, блок 5 ключей, блок 6 отображения информации, блок 7 памяти, блок 8 управления, содержащий аналого-цифровой преобразователь 9, блоки памяти 10 и 11, коммутатор 12, пульт 13 инструктора, блок 14 коррекции статических характеристик, содержащий блок 15 изменения параметров состояния котельной установки, блок 16 формирования сигналов рассогласования, блок 17 измерения отклонения статических характеристик, блок 18 оптимизации, содержащий блок 19 формирования отклонений от оптимального режима, блок 20 оптимизации тренажера и индикатор оптимального режима 21, блок 22 связи с котельной установкой, блок 23 измерения отклонения динамических характеристик, содержащий генератор случайных сигналов 24, блок 25 и 26 измерения корреляционных характеристик и блок 27 сравнения корреляционных характеристик, блок 28 коррекции динамических характеристик, содержащий блок 29 сравнения динамических характеристик, блок 30 преобразования кода и коммутатор 31. В зависимости от положения органов управления пультаоператора коммутатор производит соединение генератора тактовых импульсов 32 с реверсивным счетчиком 35 и цифро-аналоговым преобразователем 36, формирующим аналоговые сигналы для имитации степени открытия регулирующей арматуры. Кроме того, выходы реверсивного счетчика подключены к адресным входам блока 7 памяти, который формирует управляющие сигналы для соответствующих ключей блока 5. Имитация отказов арматуры производится с пульта 13 инструктора путем воздействия на электронный ключ 33, который разрывает связь между генератором 32 тактовых импульсов и коммутатором 34. Нелинейное статическое преобразование входных воздействий, которое выполняют адекватно технологическому режиму работы котла, может быть разъяснено по структурной схеме блока 3 имитаторов состояния котельной установки на примере формирования импульсов, соответствующих расходам и давлениям среды по тракту котла (фиг. 3),В общем случае статическое распределение расходов и давлений среды по потокам 1 О тракта определяется системой нелинейныхалгебраических уравненийь суР;= Р; - Я;К + К;);с 1 я.= я (+)";я.=я ( - ,)ф;25где Р - давление среды в любой точке тракта;Р; - текущее значение давленияна напорной стороне питательного насоса;Кд - постоянные коэффициенты 30 удельного гидравлическогосопротивления элементовтракта;К; - переменные коэффициентыудельного гидравлическогосопротивления элементовтракта, зависящие от положения регулирующих органов;ЯЬ; - текущее значение производительности питательного насоса40 Ро - максимальное давление, развиваемое насосом;сС - коэффициент, зависящий отрасходной ха рактеристикипитательного насоса;- коэффициенты удельногогидравлического сои роти вле ния по потокам тракта, причем К;= К;+ К- показатель степени.нелинейных алгебраических оторая подлежит решению отрасходов и давлений, образуведенной системы путем учета условий работы котельной устааботающего насоса, число подотоков среды, положение регурматуры и т. и.). Полученнаясистема уравнений решается с помощью аппаратных средств в соответствии со структурной схемой, представлецой ца фиг. 2.Аналоговые сигналы блока 2 имитаторов сигналов воздействия являются входными сигналами для блока 3 имитаторов состояния котельной установки: ц (регулирующий клапан на подводе пара к питательному турбонасосу), р 2 (регулирующий клапан на сливе масла из гидромуфты питательного электронасоса), цз и р (регули- о рующие питательные клапаны соответственно по потокам А и Б котла), ц - р 8 (регулирующие клапаны на впрысках в пароле-, регреватель котла),р (регулирующие клапаны турбины) и преобразуются в выходные сигналы посредством алгебраических и логических операций. С помощью логических операций выбирается канал преобразования, соответствуюций условиям сборки технологической схемы. Выходные сигналы, соответствующие приборам блока 6 отображения информации: р (давление на напоре питател ь ного зле ктронасоса ),(расход среды по потоку А котла), Дл (давление среды на входе в котел), , Д 17 (расход среды на входе в котел, поступают для динамического преобразования в блок 4 интеграторов. 2Последний выходной сигнал р 1 (расход среды ца входе в котел), однозначно определяющий тепловое и гидродинамическое состояние котельной установки и, таким образом, е о динамические характеристики, служит входным сигналом блока 8 управле ция.В блоке 4 осуществляется интегрирование статически преобразованных управляющих и возмучцающих воздействий в соответствии с полученными экспериментально динамическими характеристиками ко- З 5 тельной установки.Блок 8 управления динамическими характеристиками, изменяет постоянные времени олока 4 интеграторов в зависимости от уровня сигнала с выхода блока 3 имитаторов состояния котельной установки, имитирующего нагрузку котельной установки, а также от шгложеиия воганов управления пульта 1 опеатора.ПУльт 13 инструктора слУжит для управления процессом обучения путем воздействия на блок 2 имитаторов сигналов воздействия для имитации отказов арматуры, а такжеа блок 8 управления диамическими характеристиками с целью изменения масштаоа времени работы тренажера и на блок 22 связи с котельцой установкой для корректировки статических и динамических характеристик и для настройки инструктором тренажера ца оптимальный режим работы,Блок 15 изменения параметров имита торов состояния котельной установки представляет собой набор полевых транзисторовв, затворы которых подключены к соответствующим выходам блока 16 формирования сигналов рассогласования, а выводы каналов подключены к соответствующим входам блока 3 имитаторов состояний котельной установки, где происходит изменение параметров модели в соответствии с сигналом рассогласования, формируемым блоком 16.Блок 20 оптимизации тренажера представляет собой вычислительное устройство, непрерывно производящее расчет отклонения от оптимального коэффициента полезного действия нетто котельной установки по данНым модели, формируемым на выходах блока 3 имитаторов процессов котельной установки. Отклонение от оптимального коэффициента полезного действия нетто котельной установки определяется по соотноиецию видаб+где а- коэффициент избытка воздуха вуходяцхих газах;- нагрузка котельной установки;- тонина помола угля;--- соотношение скоростей первичного Чьи вторичного воздуха;1, - -температура питательной воды; МО. - содержание окислов азота в уходящих газах;- функция параметра оптимизации.Блок 22 связи с котельной установкой представляет собой совокупность нормирующих преобразователей входных и выходных переменных котельной установки.Величина изменения статических характеристик, например увеличение аэродинамического сопротивления конвективных поверхностей нагрева котельной установки при шлаковании их или заносе летучей золой, измеряется в блоке 7 измерения отклонения статических характеристик, представляющем собой совокупность измерительных преобразователей.1(орректировка параметров модели котельной установки, содержащихся в блоке 3 имитаторов состояния котельной установки, осуществляется блоком 14 коррекции статических характеристик.Блок 14 коррекции статических характеристик содержит блок 16 формирования сигналов рассогласования, формирующий насвоих выходах разностный сигнал, характеризующий величину отклонения статической характеристики элемента котельной установки.Для непосредственного изменения параметров модели в зависимости от сигнала рассогласования предназначен блок 15 изменения параметров имитаторов состояния котельной установки, изменяющий параметрымодели до выравнивания соответствующихвыходных сигналов блока 3 имитаторов состояния котельной установки и блока 17 измерения отклонения статических характеристик.Для коррекции изменяющихся в процессе эксплуатации динамических характеристик котельной установки служат блок23 измерения отклонения динамических характеристик и блок 28 коррекции динамических характеристик,Блок 23 измерения отклонения динамических характеристик содержит генератор случайных сигналов 24, блоки 25 и 26измерения корреляционных характеристик иблок 27 сравнения корреляционных характеристик,Первый блок 26 измерения корреляционных характеристик служит для определения взаимной корреляции входных и выходных сигналов котельной установки. Дляопределения автокорреляционных функцийслужит второй блок 25 измерения корреляционных характеристик.Блок 27 сравнения корреляционных характеристик формирует сигнал, пропорциональный изменяющимся постоянным времениэлементов котельной установки по соотношениям вида: йг(Л)= 5 К(0) Е,-,(Л -- О) сО;о вй(0)=К(0) с 0;оТ= - . - 1 о -1 (Ы- О)1 0,И 11 (О)где К - взаимная корреляционная функция;Й - автокорреляционная функция; ЛИ - непрерывный аргумент корреляционной функции;К(0) - импульсная функция;й (О) - переходная функция;Т - постоянная времени.и - кратность корня в уравнении передаточной функции.Блок 28 коррекции динамических ха 1 актеристик содержит блок 29 сравнения динамических характеристик, который осуществляет сравнение значений постоянных времени соответствующих каналов модели, содержащихся во втором блоке 10 памяти и котельной установке, определенных блоком 23 измерения отклонения динамических характеристик и в случае отличия соответствующих постоянных времени вырабатывает управляющий сигнал для коммута. тора 31, подключающего в этом случае выходы блока 30 преобразования кода к соответствующим адресным входам второго блока О памяти и блока 8 управления ди намическими характеристиками, в результатечего производится коррекция динамических характеристик модели.Б.пок 18 оптимизации предназначен длявыработки у обучаемого оператора навыков видения оптимального режима, а также 10 для непосредственной оптимизации режимаработы котельной установки. Критерий оптимизации представляет собой миниум изменения оптимального коэффициента полезного действия нетто котельной установки, т. е.5оЛ Ч н-гп 1 п,при этом блок 19 формирования отклонения от оптимального режима и блок 20 оптимизации режима тренажера реализую 1 соотношение одного видаЛ =) 1 а+дп+ М,о Я Яоа 6 Р 6 К+ ,вЮо,+ Я 30где а - коэффициент избытка воздуха в уходящих газах;Р - нагрузка котельной установки;К тонина помола угля;%ь- соотношение скоростей первичного з 5 ь и вторичного воздуха;1 в ь - температура питательной воды; ХО. - содержание окислов азота в уходящих газах,с той разницей, что блок 19 формирования отклонений от оптимального режима при реализации указанного уравнения базируется на данных котельной установки, а в блоке 20 оптимизации режима тренажера расчет производится по данным модели.Функция 1 обычно известна для каждой котельной установки, так как является результатом экспериментально-наладочных работ и регламентируется для каждой котельной установки в виде режимной карты.Индикатор оптимального режима 21представляет собой дисплей, устанавливае мый в непосредственной близости с блоком6 отображения информации, и служит для визуального контроля за ходом процесса оптимизации, производимого оператором с помощью воздействия на ключи управления пульта 1 оператора.55формула изобретения1. Тренажер оператора котельной установки, содержащий пульт оператора, связанный первыми выходами с первыми входами блока имитаторов сигналов воздействия, первыми выходами соединенного с первыми входами блока имитаторов состояния котельной установки, выходами подключенного к первым входам блока интеграторов и блока управления, вторым входом связанного с первым выходом пульта оператора, вторым выходом соединенного с вторым входом блока имитаторов сигналов воздействия, вторые выходы пульта оператора 10 соединены с третьими входами блока управления, первые выходы которого связаны с вторыми входами блока интеграторов, выходами соединенного с первыми входами блока ключей, выходами связанного с входами блока отображения информации, и блок памяти, отличающийся тем, что, с целью повыгцения эффективности тренажера путем оптимизации режима его работы, в него введены блок коррекции динамических характеристик, блок связи с котельной установкой, блок измерения отклонения статических характеристик, блок оптимизации и блок коррекции статических характеристик, выходами связанный с вторыми входами блока имитаторов состояния котельной установки, выходами соединенного с первыми 2 входами блока коррекции статических характеристик и блока оптимизации, вторые входы которого связаны с первыми выходами блока измерения отклонения статических характеристик, вторые выходы которого связаны с вторыми входами блока коррекции ЗО статических характеристик, а входы с выходами блока связи с котельной установкой и входами блока измерения отклонения динамических характеристик, первые выходы которого связаны с первыми входами блока коррекции динамических характеристик, вто- З 5 рой вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом и четвертым входом блока управления, пятый вход которого связан с третьим выходом пульта инструктора, четвертым выходом подключенного к первому входу блока связи с котельной установкой, вторые входы которого соединены с вторыми выходами блока измерения отклонения динамических характеристик, при этом вторые выходы блока имитаторов сиг налов воздействия через блок памяти соединены с вторыми входами блока ключей.2. Тренажер по и. 1, отличающийся тем, что блок измерения отклонения динамических характеристик содержит блоки измерения корреляционных характеристик, генератор случайных сигналов и блок сравнения коррекционных характеристик, входы которого связаны с входами соответствуюгцих блоков измерения корреляционных характеристик, а выход генератора случайных чисел связан с входом первого блока измерения корреляционных характеристик.3. Тренажер по п. 1 отличающийся тем, что блок коррекции динамических характеристик содержит блок преобразования кода, блок сравнения динамических характеристик и коммутатор, первыми входами связанный через блок преобразования кода и блок сравнения динамических характе. ристик со своим вторым входом.4. Тренажер по п, 1, отгичающийся тем, что блок коррекции статических характеристик содержит блок изменения параметров имитаторов состояния котельной установки и блок формирования сигналов согласования, соединенных последовательно.5. Тренажер по и. 1, отличающийся тем, что блок оптимизации содержит блок формирования отклонений от оптимального режима, блок оптимизации тренажера и индикатор оптимального режима, входы которого соединены с соответствуюгцими выходами блоков оптимизации тренажера и формирования отклонений от оптимального режима.,тсп лил ли Ер конравоваКорре11 олпкомитета ССоткрытий