Тренажер оператора котельной установки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19 9) 51) 4 6 09 В 9/О с г: с; ум ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 24-223од сре в автоматиза С. Токаев тво СССРО, 1983.о СССРО, 1984. етельс 9 В 9/ ельств 9 В 9/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРыти А ВТОРСКОМЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА КОТЕЛЬНОИ УСТАНОВКИ(57) Изобретение относится к автоматике, может быть использовано для обучения операторов котельной установки и является усовершенствованием изобретения по авт. св.1238136. Цель изобретения - повышение дидактических возможностей тренажера. Введение в устройство блока 17 задания времени отказа, второго блока 39 связи с котельной установкой, блока 41 сравнения, блока 40 памяти и индикатора 42 изменения входных параметров позволяет прогнозировать последствия действий оператора по устранению аварийных ситуаций. 7 ил.50 с 5 Изобретение относится к автоматике, может быть использовано для обучения операторов котельной установки и является усовершенствованием изобретения по авт, св. Ло 1238136.Целью изобретения является повышение дидактических возможностей тренажера.На фиг. 1 представлена блок-схема тренаксра; на фиг. 2функциональная схема блока имитаторов сигналов воздействия; на фиг. 3 - функциональная схема имитатора состояния энергетического объекта, отображающая нелинейное статическое преобразование входных воздействий на примере расходов и давлений среды по потокам тракта котельной устаноки; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления; ца фиг. 5 функциональные схемы блока коррекции статических характеристик и блока оптимизации; на фиг. 6 - функциональные схемы блока измерения отклонения динамических характеристик и блока коррекции динамических характеристик; на фиг. 7 - функциональные схемы блока измерения отклонения входных воздействий и блока времени отказа.Тренажер (фиг. 1) содержит пульт 1 оператора, блок 2 имитаторов сигналов воздействия, блок 3 имитаторов состояния энергетического об ьекта, блок 4 интеграторов, блок 5 ключей, блок 6 отображения информации, первый блок 7 памяти, блок 8 управления, пульт 9 инструктора, блок 10 ко 1)- рекции статических характеристик, блок 11 измерения отклонения статических характеристик, блок 12 оптимизации, первый блок 13 связи с котельной установкой, блок 14 измерения отклонения динамических характеристик, блок 15 коррекции динамических характеристик, котельная установка и блок 17 времени отказа.Блок 2 имитаторов сигналов воздействия (фиг. 2) содержит коммутатор 18, реверсивный счетчик 19, цифроаналоговый преобразователь 20, электронный ключ 21 и генератор 22 тактовых импульсов. Блок 8 управления (фиг. 4) содержит коммутатор 23, узлы 24 и 25 памяти и аналого-цифровой преобразователь 26. Блок 10 коррекции статических характеристик (фиг. 5) содержит узел 27 формирования сигналов рассогласования и узел 28 изменения параметров имитаторов состояния энергетического объекта.Блок 12 оптимизации (фиг, 5) содержит узел 29 формирования отклонений от оптимального режима, узел 30 оптимизации тренажера и индикатора 3 оптимального режима.Блок 14 измерения отклонения динамических характеристик (фиг. 6) содержит генератор 32 случайных сигналов, первый узел 33 измерения корреляционных характеристик, второй узел 34 измерения корреляционных характеристик и узел 35 сравнения корреляционных характеристик. 5 О 5 20 25 30 35 40 45 Блок 15 коррекции динамических характеристик (фиг. 6) содержит узел 36 сравнения динамических характеристик, узел 37 преобразования кода и коммутатор 38.Устройство также содержит (фиг. 1) второй блок 39 связи с котельной установкой, дополнительный блок 40 памяти, блок 4 сравнения и индикатор 42 изменения входных параметров.Блок 17 задания времени отказа (фиг. 7) содержит узел 43 определения времени отказа и индикатор 44 времени отказа.Блок 2 имитаторов сигналов воздействия в зависимости от положения органов управления пульта 1 оператора формирует аналоговые сигналы, имитирующие степень открытия регули 1)ующей арматуры, а также дискретные сигналы, имитирующие срабатывание концевых выключателей электропривода запорной арматуры.Блок 2 имитаторов сигналов воздействия состоит из одинаковых групп стандартных функциональных элементов (фиг. 2).В зависимости от положеция органов управления пультаоператора коммутатор 8 производит соединение генератора 22 тактовых импульсов с реверсивным счетчиком 19 и цифроаналоговым преобразователем 20, формирукашим аналоговые сигналы для имитации степени открытия регулирующей арматуры. Кроме того, выходы реверсивного счетчика 19 подключены к адресным входам первого блока 7 памяти, который формирует управляющие сигналы для соотетствующих ключей блока 5.Имитация отазов арматуры производится с пульта 13 инструктора путем воздействия на электронный ключ 21, который разрывает связь между генератором тактовых импульсов и коммутатором.Аналоговые сигналы блока 2 имитаторов сигналов воздействия поступают на входы блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта, а цифровые на адресные входы блока 7 памяти, который формирует управляющие сигналы для соответствуюних ключей блока 5, подключающих выходы блока 4 интеграторов к приборам блока 6 отображения информации.Нелинейное статическос преобразование входных воздействий, которое выполняют адекватно технологическому режиму работы котла, может быть раз ьяснено по структурной схеме блока 3 имитаторов состояния энергетическогообъекта на примере формирования импульсов, соответствующих расходам и давлениям среды по тракту котла, представленной на фиг. 3.В общем случае статическое распределение расходов и давлений среды по потокам тракта определяется системой нелинейных алгебраических уравнений.Система нелинейных алгебраических уравнений, которая подлежит решению относительно расходов и давлений, образуется из приведенной системы путем учета конкрет ных условий работы котельной установки (тип работающего насоса, цисло цодключс;)- ных потоков среды, положение регулирующей арматуры и т. и.).Система уравнений решается с помоцьюаппаратных средств в соответствии со структурной схемой, представленной ца фиг. 3.Аналоговые сигналы блока 2 имитаторовсигналов воздействия являются входными сигналами для блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта: регулирующий клапан на подводе пара к питательному турбонасосу, регулирующий клапан ца сливе масла из гидромуфты питательного электро- насоса, и регулирующие питательные клапаны, соответственно, по потокам А и Б котла, регулирующие клапаны на впрысках в пароперегреватель котла, регулирующие клапаны турбины и преобразуются в выходные сигналы посредством алгебраических и логический операций. С помощью логицеских операций выбирается канал преобразования, соответствующий условиям сборки технологической схемы. Выходные сигналы, соответствующие приборам блока 6 отображения ицфорации: давление на напоре Питательноо электронасоса, расход среды по потоку А котла, давление среды на входе в котел, расход среды на входе в котел - поступают для динамического преобразования в блок 4 ицтеграторов. Последний выходкой сигнал - расход среды на входе в котел, однозначно определяющий тепловое и гидродицамицсское состояние энергетического объекта, и, таким образом, его динамические характеристики, служит входным сигналом блока 8 управления.В блоке 4 осуществляется интегрирование статически Преобразованных управляющих и возмущающих воздействий в соот- ВЕтСтВИИ С ПОЛУЧЕННЫМИ ЭКСЦЕРИМСснтагЬ 51 С) динамическими характеристиками энергет 1- ческого объекта.Блок 8 управления динамическими характеристиками изменяет постоянные времеи блока 4 интеграторов в зависимости от уровня сигнала с выхода блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта, имитирующего нагрузку энергетического объекта, а также от положения органов управления пульта 1 оператора.Пульт 9 инструктора служит для управления процессом обучения путем воздействия на блок 2 имитаторов сигналов воздействия для имитации отказов арматуры и на блок 8 управления динамическими характеристиками с целью изменения масштаба времени работы тренажера, а также на блок 13 для корректировки статических и динамических характеристик модели и для настройки инструктором тренажера на оптимальный режим работы, кроме того, с пульта 9 инструктора подключается второй блок 39 связи с котельной установкой для индикации изменения входных воздействий и прогнозирования реакции модели тренажера и реаль ЦС . 0)О СС31 с.1 сцц Х;1 Г;1 жс 1,Я ПГ)0:"С 312,)В)с):)ц 5 ПС)СЛс 1 СГ 13 ПИ "ССИСТцц ОПС.Рс 1 Т)Рс) С) с:Т 1).с 1)К) 1132 П 11 ЙНОс 1 С 1 ТМс 11 С 11:1.,1 ля цецосрсдстсццо).о Измес)Ия цараМСТ)ОБ МО;1)Х)Ц лсБИСЦ МОСТИ ОТ СИГНЗГ 12 рзссог;)асовяция црсдцялцясСц узел )8 цзмс.- ЦСЦИ 51 ЦЯРЗМСТРОЦ.1 ЦТЯТОРОСОСТОЯНИЯ 30 НАГ)гстц)1 сссОГР 0)", ьл , 2, ил.1 сНЯ 10 цсцц пЗРа;стры модели дэ ыраццяция соотвстстВмк)цих Выход 1) ых сц ГцалОБ О,Окя 3 имитаторов сс)стс)яцц) -) .Гстццсского объекта и ОГ 10 кз1 и 3 смсрс:) с 1 Отк Онсн 1151 с 1;)тцчсс- КИХ ХЯРс)КТСПЦС35 лс,1 20 И 3)с цс. ия;12 рзмс 1 роцмита 10 ро состОяцИ 51 эцсргстцчсскОГО Объссктс) сО- ДЕРЖИТ ЦабОР ЦО.,СВЫХ Т)сз 3 ИСГОРОБ. Лс 11 ВОПЫ КОТОГ)ЫХ ПОДЬ, ЦС":.сЦЫ К СООТБСсТСТБОЦП 1 М ВЫХО )ЯМ 3 Г)с 113 Ь)РМ 11,)ОЗс)ЦИЯ СЦГЦс 1 ГС)Б РЯССО)ЛЯ 0;1сц, ) )ЛЬ)ВОДЫ КЯ)ЦЯЛОБ ЦОД к.10 чсцы к соогсг,т)уюцгцм Входам б)лОкс 1 3ИМИТЗТОРОБ СОс.Т 051 Ц)1 ЭЦЕРГС.; ИЧССКОГО Об ),ектс), Г )С црС)1 СХ,)дсцт ц;3 ХС)1 СсццС царях 1 Сст- рО 3,"Одслц 13 соот)стстцц с сцНзлОм ряс- с ОГ;12 совс) ли Я, С 1)0 31)1, х ех ь 1 м хз,ом 2/.5жит второй узел 34 измерения корреляционных характеристик.Узел 35 сравнения корреляционных характеристик формирует сигнал, пропорциональный изменяющимся постоянным времени элементов энергетического объекта.Блок 15 коррекции динамических характеристик содержит узел 36 сравнения динамических характеристик, который осуществляет сравнение значений постоянных времени соответствующих каналов модели, содержащихся в узел 24 памяти и в энергетическом объекте, определенных блоком 14 измерения отклонения динамичесих характеристик, и в случае отличия соответствуощих постоянных времени вырабатывает управляющий сигнал для коммутатора 38, подключающего в этом случае выходы узла 37 преобразования кода к соответствук цим адресным входам узла 24 памяти блока 8 управления динамическими характеристи ами, в результате чего производится коррекция динамических характеристик модели.Блок 12 оптимизации предназначен для выработки у обучаемого оператора навыков ведения оптимального режима, а также для непосредственной оптимизации режима работы энергетического объекта. Критерий оптимизации представляет из себя минимум изменения коэффициента полезного действия нетто энергетического объекта, например котельной установки. При этом узел 29 формирования отклонения от оптимального режима и узел 30 оптимизации тренажера представляют собой вычислительные уст. ройства с той разницей, что узел 29 формирования отклонений от оптимального режима при реализации указанного уравнения базируется на данных энергетического объекта, формируемых на выходах блока. 11 измерения отклонения статических характеристик, а в узле 30 оптимизации тренажера расчет производится по данным модели, формируемых на выходах блока 3 имитаторов состояния энергетического об ьекта.Индикатор 31 оптимального режима представляет собой дисплей, устанавливаемый в непосредственной близости с блоком 6 отображения информации, и служит для визуального контроля за ходом процесса оптимизации, производимого оператором с помощью воздействия на ключи управления пульта 1 оператора.Оптимизация режима работы энергетического объекта производится оператором путем воздействия на органы управления энергетического объекта, устанавливая их аналогично оптимальному положению ключей управления пульта 1 оператора.Блок 41 измерения отклонения входных воздействий предназначен для определения и индик"ции отклонения воздействий среды на энергетический обьект от расчетных значений, а также для выработки управляк- щего сигнала для коммутатора 23, перево дящего тренажер в режим работы с малыми постоянными времени и дающего, таким образом, возможность прогнозирования реакции модели тренажера и реальность объекта на упомянутое отклонение, а также для прогнозирования последствий действий оператора по устранению аварийной ситуации.Блок 41 сравнения входных воздействий осуществляет сравнение значений сигналов входных воздействий. поступаюгцих из второго блока 39 связи с энергетическим объектом, со значениями расчетных (штатных) входных воздействий, содержащихся в блоке 40 памяти и при наличии разницы в сигналах вырабатывает управляющий сигнал для коммутатора 23 и с помощью блока 11 измерения отклонения статических характеристик и блока 10 коррекции статических характеристик изменяет параметры модели в блоке 3 имитаторов состояния энергетического объекта в соответствии с новыми значениями входных воздействий. Изменение входных воздействий индицируется на индикаторе 42 изменения входных воздействий, представляющего собой дисплей, устанавливаемый вблизи блока 6 отображения информации.Включение блока 39 осуществляется с пульта 9 инструктора путем подсоединения нормируюших преобразователей с энергетическим объекгом к входам воздействий окружающей среды в энергетический объект.Блок 17 задания времени отказа служит для индикации времени, которым располагает оператор энергетического обьекта для ликвидации аварийной ситуации при изменении входных воздействий со стороны окружающей среды и состоит из узла 43 определения времени отказа и индикатора 44 времени отказа.Узел 43 определения времени отказа представляет собой многоканальный комму- татор и служит для передачи временных характеристик процессов, достигающих в энергетическом объекте критических значений, в индикатор 44 времени отказа, при этом канал критического параметра определяется свзяью с блоком 6 отображения информации,Индикатор 44 времени отказа служит для предъявления информации оператору о времени, которым он располагает для принятия решения и действия по устранению аварийной ситуации, и представляет собой многоканальное средство отображения информации. Формула изобретения 5 30 15 20 30 35 40 45 50 55 Тренажер оператора котельной установки по авт. св.,М 1238136, отличающийся тем, что, с целью повышения дидактических возможностей тренажера, в него введены блок задания времени отказа, второй блок связи с котельной установкой, блок сравнения, дополнительный блок памяти и индикатор из7менения входных параметров, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами блока сравнения, входы первой и второй групп которого соединены соответственно с выходами дополнительного блока памяти и второго блока связи с котельной установкой, управляющий вход которого соединен с пятым выходом пульта инструктора, выходы блока срав 3190 б 58нения подключены к информационным входам блока измерения отключения статических характеристик, а управляющий выход подключен к вторым входам блока управления, выходы первой группы которого подключены к управляющим входам блока задания времени отказа, информационные входы которого соединены с выходами блока отображения информации,1319065 Рт бьвода алака У имиватораб состоянияпвческого объекта От пульпт 1 Опюсщру 0 о олок У омищаяоро 3состояния энергетического обьеыпа иг/й 7 Рлок Яб срйненоя динамичес юракаерц-с : 3 тЦрЪ инспруюораФиг.Ф даолок Х,определениядремею отказаНа ГлакФьнпедг апюро 3 Ол олока ИсраЬений охоРоздейоцйй п дихоао 8 ХлокпР имитоторо 8 сосщоинця знергетиеского одъекто1319065 На алак Б сравненияЗинами ческий харакщерцстик оф ь,/1 а Юлпрюолок юаюяли го дло иг.7Редактор Г. ВолковаЗаказ 25 645ВНИИПИ Государс11303Производственно-п Составитель ОТехред И. ВереТираж 433венного комитета СССР по, Москва, Ж - 35, Раугнсклиграфическое предприятие быходоРрого олока Ммяти оыходоР олока Ымнения корреляцихарактерцслцк лдыревКорректор А. ЗимокосовПодписноеелам изобретений и открытийя наб., д. 45г. Ужгород, ул. Проектная, 4