Тренажер оператора котельной установки
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. со ;& о 05 ел
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (ss) 4 G 09 В 9/00
1с
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1238136 (21) 4016236/24-24 (22) 28.01.86 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (71) Опытный завод средств автоматизации и приборов (72) С. И. Магид, С. С. Токаев и Е. Н. Архипова (53) 681.3.071 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1128286, кл. G 09 В 9/00, 1983.
Авторское свидетельство СССР № 1238136, кл. G 09 В 9/00, 1984.
„„Я0„„1319065 А 2 (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.
1319065
50 с5
Изобретение относится к автоматике, может быть использовано для обучения операторов котельной установки и является усовершенствованием изобретения по авт. св. .% 1238136.
Целью изобретения является повышение дидактических возможностей тренажера.
На фиг. 1 представлена блок-схема трена>ксра; на фиг. 2 -- функциональная 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; HB 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 обьекта, блок 4 интеграторов, блок 5 ключей, блок 6 отображения информации, первый блок 7 памяти, блок 8 управления, пульт 9 инструктора, блок 10 коррекции 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 !
0 !
2()
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 " 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 регулирующей арматуры, а также дискретные сигналы, имитирующие срабатывание концевых выключателей электропривода запорной арматуры.
Блок 2 имитаторов сигналов воздействия состоит из одинаковых групII стандартных функциональных элементов (фиг. 2).
В зависимости от положения органов управления пульта оператора коммутатор 18 производит соединение генератора 22 тактовых импульсов с реверсивным счетчиком 19 и цифроаналоговым преобразователем 20, формирующим 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 соответствуюгцих ключей блока 5, подключающих выходы блока 4 интеграторов к приборам блок" 6 отображения информации.
Нелинейное статическос преобразование входных воздействий, которое выполняют адекватно технологи вескому режиму работы котла, может быль раз.ьяснено по структурной схеме блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта 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 конкретных условий работы котельной уcT2}IO})K}I (тип работающего насоса, число подключс;— ных потоков среды, положение регулирующей арматуры и т. и.).
Система уравнений решается с помо«;ью аппаратных средств в соответствии со структурной схемой, представленной на фиг. 3.
Аналоговые сигналы блока 2 имитаторов сигналов воздействия являются входными сигналами для блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта: регулирующий клапан на подводе пара к питательному турбонасосу, регулирующий клапан на сливе масла из гидромуфты питательного электронасоса, и регулирующие питательные клапаны, соответственно, по потокам А и Б котла, регулирующие клапаны на впрысках Б пароперегреватель котла, регулирующие клапаны турбины и преобразуются в выходные сигналы посредством алгебраических и логический операций. С помощью логических операций выбирается канал преобразования, соответствующий условиям сборки технологической схемы. Выходные сигналы, соответствующие приборам блока 6 отображения инфорации: давление на напоре питательно}о электронасоса, расход среды по потоку Л котла, давление среды на входе в котел, расход среды на входе в котел — поступают д»я динамического преобразования в блок 4 интеграторов. Последний выходной сигнал — расход среды на входе в котел, однозначно определяющий тепловое и гидродинамичсское 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 соответствии с полученными эксперимента»ьно динамическими характеристиками энергет}}ческого объекта.
Блок 8 управления динамическими характеристиками изменяет постоянные времени 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»a 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}I! 0 <(О!»ЧС!
-:,I (:I (}:,;! Г;I К }К(}» И
I I Ã(0((i() З" .Г".> >.1 !!!
P
)»ОК I i 3 }I,).! II I)С, }СTЯ В, I H IOT <. O!)Of C(? HOк",пность Ho»xi! Вход}}ых и Выходных ii(р("(!(! Бых эн(рг(ти-1 CKOI О О(Г} СКТ":. (>Е, (}l I I! }! 2 !! 3,i< i!(. .:< И С ГЯТII Ч(<СКI! . < Х}1 Р<3 }Х Г< P ÈÑ} Hi h ЭH(*1) i i !1 !((К()! 0 0()"(>C}СI }I, f1 }3 П Р И )1СР , }3(I HЧБН ИС 112<>Р;. H i! 2. 1}! Ч(С} О! 0 СО!}Н()ТH B. l(НИЯ }(ОНВ(КТI!}>}f! I . < >БС"" НO< 3 (И НЯГР(!3<3 КО }В>»ЬНРИ . (ГЯ }}ОБ КИ !! jP i! }l}» Я КОНЯ НИ li И Х 1}, I }I 3< }}ОС(» (. CX(}С}3 ЗО, 10}! ИЗ МС})яс Г< Л !3 ОГ!ОК(> 1 изм(ренин отк»<и<скип статичеcKiix характеристик, представ»як)щ(м собой совокупность ! 5 изх1ери с» biil>}x iip(об!(ЯзоватслеЙ. КОрр(liTHровка пярамстрОБ li) Ic»è энсрг(тического объекта, co (:.ржа:.iи«i}cя Б Г)»окс 3 имитатоРОВ COCТОЯНИ 3 . Н(})Гстi! I(СКОГО 00bCКТЯ ОСЪ<щсстБ»яется ".. 0}o).2 10 коррск«ии ст(3т}!<} cКИХ X2PHKTCPHC .:,. 20 Блок 10 коррс. и i! статических характеpI1cT}I K сО дсрж
<. Б 0 И ." Б Ы < 0 ДЯ Х P ! 11 С t Г Н 2;1, X Я Р 2 K (>f) !;ii. Ю!«Ii И 13(»Н:: }}: (0)! .,1 ОН(>НИH СТ;! ТИ Ч(СКОИ ХЯ,;IКТЕОИСTHliH, ",, М(}IT2 BHC !)Г(Т}!Ч« КОГО объекта. ,1.:!я il(носрсдс.! }3сн}}о!.о измене}}ия napuv1(Т!)013 . >10;}СГ}H Б 3< I>}i CH МОСТI} ÎT < И Г}}ЯГI Я ряссог»асования нпсднЯзначсн хзсг! 28 изме}I(}}ИЯ 1! Я РЯ МС ТРОВ li
30 >и Pl <. (}i } <. кОГo c)i I . ".! 2, изх! Hk}101!1101 i} <3 Ðà ;}стры модели,ii }H., i!);}I)}I }! f32 }i è H соотвст<".ТИХ }О! ЦИ . ВЫ ХО,I. Ы Х С i I Г 1 1 ЯЛОВ О. 1 0 hß 3 И Х}ИТЯ— торов cocTOHi! i! }I - .I". ãcòlt D»oê2 1 из}<<(p(
35 2(XI 2О !laр} C< i!!I(<. KO}0 Об b«KTH СОДержит набор I!O.,c!3 >ix т!)Яi!;!HOГОрОБ. л 1 } ВО)k>i ЕОТОГ)ЫХ IIO }h. II(":.<>БЫ h (.ООТБ(<ТСТI)VIOII(li)1 ВЫ ХО <2 М "3, <3 (.) P М)1,)0B21! И Б < }I ГН<} }ОБ РBÑCО}ХЗЯСОБ)l! IlH, !>ÜIÂO. \bi Каiiа.ЗОБ НОД40 кг}lоч(}iы к сООT Бс < i тpх ю}! I!Iм Бхо;32 xt б»0hа 3 ИМИ "<)TOPOB СОСТ(О<Як }! .i 2!IPP! ИЧ(СКОГО обьскт2, Где нро;" дит изменсни(парам TРО}3 :(1ОДС 1 И E> (. 00 . !З < . 0Ò1311 1« . С}1! }2, } 0 М РЯ С— ()ОГ;12 сОВЯ ни я. "(,. < (l!l!, с и ы м < 3. 1 ox! 2 (,1»Я кОР!)Ск:.i:::.:!2.",:-",}H}o«kkixck} Б t}Po«ecсе экснлуат2«нн д:}:-н}:ичсски. харahòåpHcэl}сргcTii !(ch»: . <)() Hc, (2 c» > жат (),10K 4 И < ;<: С ((< i ! я i ) . К . ; i (! . (1 I<,", . i . .(: И l (< Ii H X X -1ра ктср}:стi! i, !!,, }(01)рс кц}:.и ди н;) мичсс к}:!. . <;1РЯ к Ti; Г:1, (! (;. Ь»}ОК ! H. i I:I .f 0 K»OH<. II!IH,I«1!ЯМИчсск}}х ха !)2 ктс9 !. ; i !! i с() l „ жи} I сll(pa Top 32 сл }2!Iiiьb;х «..к;: Б, з»н} 33 и, 34 Hi 3)}срсния корре.}1!«}х," ". ср! .ñ:.èк и x 2(л 35 СРЯБ. I(Н!IЯ 1 ОР >С, }OII }IЫX >„ 1!)2}iТ P!I< ТИli 55:1с!)Вн:}:., -;0» .;,- .<мер(ч}ия коорс iH!tlfo}iНЫХ Х;102 }С Pi«i ): .:К Х! СЖИT i H i)!!pi Ä(Х ICНИ Я B32IIмн0и кОР1)с.ifil!HH }ход}>1>!х !i БыхО IHbix сигна»ОБ э)}сг)} стн:."..".;,;: 0 О(. b(}.;,. ". iH Опрсде»ения авт !K(1) ). ".};:.Н Формула изобретения 5 жит 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 устройства с той разницей, что узел 29 формирования отклонений от оптимального режима при реализации указанного уравнения базируется на данных энергетического объекта, формируемых на выходах блока. 1! 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, и также для выработки управляк>щего сигнала для коммутатора 23, перево5 10 55 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 нормирующих 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 об.ьекта 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 слу.жит 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. 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 из! 7 менения 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 срав319065 8 нения 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. с»с с о Ь у ц.E а Ъ< с с СЪ Е э о 1319065 m Ь ада блока У имиватора1 свсп аяния певческого объекта 0m плыло. 1 0 ®л иост,оукт yg блок У омищаяоро3 состояния энергетического обьerma В ffa &ок 36 cpa&ews донатчес я уоак ои! Q vga т > с Ъ Ъ Е 1Ъ 1 Ъ инструктора Фиг.Ф t ф ч> r © Ф: ь да &ок Х определения бремени отказа На Елок 4 ьнпедгатпРо3 0m &ока И сра5нений 5мднбя Ооздейстйй Llm дихооо8 ХлокпР— имитаторо8 состояния энергетического объекта 1319065 Фа 8m0pau олок юаюяли m дыхооо/ пюрого олока ЯФ мяти Рыходоо олока Ы аонения корреляции анхарактерислик Qua б ого длока гтзи Составитель О. Болдырев Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов Заказ 25!6!45 Тираж 433 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугпская наб., д. 4, 5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с 1 сс С> а 8о т сь На Блок 56 сра3нения 0инами ческих характеристик 2 з Ъ о g с а фф ь> Ъ 4« <) Ф) %4
