Интеллектуальная система моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования

 

Полезная модель относится к области вычислительной техники для обработки информации о функционировании сложных технологических и производственных объектов, более конкретно, к интеллектуальным системам моделирования и контроля за работой теплоэнергетического оборудования и может найти применение при разработке и исследовании автоматических систем управления тепловых процессов (АСУТП) оборудования ТЭС и АЭС, а также в практике тренажерного обучения специалистов в области эксплуатации теплоэнергетического оборудования.

Решаемой задачей является создание интеллектуальной системы адаптивного моделирования, контроля и исследования режимов работы сложных видов теплоэнергетического оборудования и теплоэнергетических комплексов, в частности, таких как энергоблоки ТЭС и АЭС. Дополнительными задачами являются использование системы при модернизации ПТК для АСУТП и создание современных тренажерных полигонных комплексов для эффективного обучении персонала работе с указанным оборудованием с учетом оперативной ситуации в реальном масштабе времени.

Указанная задача решается тем, что в интеллектуальной системе моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования, содержащей блоки формирования математической модели объекта и системы управления, связанные с АСУТП и операторскими станциями для отображения результатов моделирования, ввода параметров объекта и контроля системы управления режимами его работы, согласно полезной модели,, интеллектуальная система дополнительно содержит программно-технический комплекс с библиотекой стандартных программ, блоки редактора и эмулятора программ, причем программно-технический комплекс соединен двухсторонними связями с библиотекой стандартных программ, через АСУТП - с моделируемым объектом, через блок формирования математической модели объекта - с блоком редактора программ и через блок эмулятора программ - с блоком редактора программ, соединенного с операторскими станциями

Кроме того, программно-технический комплекс с библиотекой программ и блок формирования математической модели объекта, кроме стандартных, может содержать дополнительные программы, включающие программы временных срезов параметров оперативной ситуации, программы изменения временных масштабов процессов и протоколов действий операторов в режимах тренажера, полигонного и реального управления.

Описание на 4 л., ф-ла 2 пп., фиг. на 1 л.

Полезная модель относится к области вычислительной техники для обработки информации о функционировании сложных технологических и производственных объектов, более конкретно, к интеллектуальным системам моделирования и контроля за работой теплоэнергетического оборудования и может найти применение при разработке и исследовании автоматических систем управления тепловых процессов (АСУТП) оборудования ТЭС и АЭС, а также в практике тренажерного обучения специалистов в области эксплуатации теплоэнергетического оборудования.

Известна система для моделирования предсказуемости поведения устройств в условиях неадекватного функционирования элементов, содержащая блоки задания информационных параметров элементов, обработки информации и формирования функций принадлежности (см. патент РФ №49637, БИПМ №33, 2005 г.).

Известная система не может использоваться для моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования из-за отсутствия в ней характерных блоков, содержащих информационно-технологический комплекс АСУТП с библиотекой программ и математических моделей систем управления объектами такого рода.

Известна также система информационного обеспечения диагностики аналоговых параметров технологических процессов, включающая блоки измерения и отображения параметров, атрибутов их принадлежности и преобразования в реальном времени, блоки ручного и автоматического управления (см. патент РФ №53472, БИПМ №13, 2006 г.).

Известная система информационного обеспечения предназначена для контроля и диагностики технологических процессов, связанных с оценкой электротехнических параметров продукции, и не может быть переориентирована для использования в АСУТП и соответствующих программно-технических комплексов (ПТК), в том числе, для моделирования режимов работы теплоэнергетического оборудования.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является система моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования, содержащая блоки математической модели объекта и системы управления объектом, связанные с персональным компьютером для ввода параметров и режимов работы теплоэнергетического оборудования и отображения результатов моделирования (см. Рубашкин А.С. Компьютерные тренажеры для операторов электростанций, ж. Теплоэнергетика, 1995 г., №10 - прототип).

Такая система использует известные математические модели объекта и модулей управления в автономном режиме независимо от функционирования реального объекта и, по этой причине, не обеспечивает адаптивное моделирование и исследование влияния множества возникающих факторов на текущие режимы работы сложного энергетического оборудования в реальном масштабе времени. В режиме обучения на тренажере, оснащенном известной системой, элементы управления объектом и необходимые параметры представляются в нем на динамических схемах, по которым невозможно учесть временные срезы параметров оперативной ситуации, а также их сохранение и изучение последствий при анализе режимов работы теплоэнергетического оборудования.

Решаемой задачей является создание интеллектуальной системы адаптивного моделирования, контроля и исследования режимов работы сложных видов теплоэнергетического оборудования и теплоэнергетических комплексов, в частности, таких как энергоблоки ТЭС и АЭС. Дополнительными задачами являются использование системы при модернизации ПТК для АСУТП и создание современных тренажерных полигонных комплексов для эффективного обучении персонала работе с указанным оборудованием с учетом оперативной ситуации в реальном масштабе времени.

Указанная задача решается тем, что в интеллектуальной системе моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования, содержащей блоки формирования математической модели объекта и системы управления, связанные с АСУТП и операторскими станциями для отображения результатов моделирования, ввода параметров объекта и контроля системы управления режимами его работы, согласно полезной модели, интеллектуальная система дополнительно содержит программно-технический комплекс с библиотекой стандартных программ, блоки редактора и эмулятора программ, причем программно-технический комплекс соединен двухсторонними связями с библиотекой стандартных программ, через АСУТП - с моделируемым объектом, через блок формирования математической модели объекта - с блоком редактора программ и через блок эмулятора программ - с блоком редактора программ, соединенного с операторскими станциями.

Кроме того, программно-технический комплекс с библиотекой программ и блок формирования математической модели объекта, кроме стандартных, может содержать дополнительные программы, включающие программы временных срезов параметров оперативной ситуации, программы изменения временных масштабов процессов и протоколов действий операторов в режимах тренажера, полигонного и реального управления.

Такое выполнение устройства позволяет решить поставленную задачу создания интеллектуальной системы моделирования и исследования работы компонентов и блоков теплоэнергетического оборудования в рабочем, исследовательском и обучающем режимах за счет введения в нее программно-технического комплекса с полной библиотекой стандартных и вспомогательных программ, блоков редактора и эмулятора программ, которые особым образом связаны между собой с АСУТП и операторскими станциями для адаптивного моделирования и контроля объекта управления.

При этом блок формирования математической модели объекта не включает в свой состав, как это принято в системных аналогах-тренажерах, модулей управления, реальных алгоритмов управления и средств диалога с операторами. В предложенной системе сформированная математическая модель объекта, при посредстве редактора программ, является неотъемлемой частью эмулятора, ПТК и АСУТП.

Это обеспечивает необходимую адаптацию модели к изменяющимся условиям эксплуатации объекта, гибкость и универсальность применения системы. Как следствие, одним из основных преимуществ данной интеллектуальной системы является то, что любые текущие изменения, реально происходящие в объекте и АСУТП, автоматически в виде протоколов событий становятся составной частью программного обеспечения математических моделей объекта моделирования, создавая тем самым виртуальный прототип реального объекта.

При эксплуатации данной системы пользователь операторской станции, в необходимых случаях тренажерного или полигонного управления, может не подозревать о том, что он работает с виртуальным, а не реальным объектом. В результате внедрения в предложенную интеллектуальную систему известных систем тренажеров операторских станций и эмуляторов ПТК АСУТП на базе ПТК «Квинт» было достигнуто практически абсолютное соответствие интерфейсов операторских станций, алгоритмов управления, систем автоматических защит и блокировок для работы с объектами моделирования в реальном масштабе времени.

На фиг.1 приведена блок-схема интеллектуальной системы моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования.

Интеллектуальная система содержит программно-технический комплекс (ПТК) 1 с библиотекой 2 стандартных программ для обеспечения функционирования объекта, а также АСУ ТП 3, операторские станции 4 для отображения результатов моделирования, ввода параметров объекта и контроля за режимами его работы, блок 5 формирования математической модели объекта, блок 6 редактора программ и блок 7 эмулятора программ. Объект моделирования, например, в виде энергетического котла ТП-87 обозначен на блок-схеме поз.8. В качестве объектов моделирования в данной системе могут быть использованы, в том числе, современные турбины, энергоблоки и другие, более сложные, объекты технологического процесса энергетических систем, в том числе, ТЭС и АЭС.

На блок-схеме ПТК 1 соединен двухсторонними связями с библиотекой 2 стандартных программ, через АСУТП 3 - с моделируемым объектом 8, через блок 5 формирования математической модели объекта - с блоком редактора 6 программ и через блок 7 эмулятора программ - также с блоком 6 редактора программ, соединенного с операторскими станциями 4.

Интеллектуальная система моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования функционирует следующим образом.

ПТК 1 оснащают полной архивной библиотекой 2 стандартных программ и алгоритмов управления объектом 8 моделирования, например, энергетического котла ТП-87. Блок 5 формирования математических моделей объекта 8 обеспечивает объективно-ориентированную информационную среду, позволяющую внедрять в свой состав новые типы алгоритмов для формирования адаптированных к реальным ситуациям математических моделей, соответствующих штатной или нештатной работе котла ТП-87.

Формирование математических моделей в блоке 5 и внедрение в информационную среду новых программ и алгоритмов обеспечивается интеллектуальной системой за счет использования разработанного силами НПО «ЭнергоНаука» программного комплекса ES RedAcTOR, реализованного в блоке 6 редактора программ и позволяющего связать математические модели блоков 2, 5 с блоком 7 эмулятора программ, а также с ПТК 1, АСУТП 3 и операторскими станциями 4.

Работа объекта 8 (котла ТП-87) в штатном режиме связана с необходимым функционированием его основных систем (линий теплоносителя, работой задвижек, датчиков контроля параметров и т.п.). Указанные данные кодируются в блоках 3, 1 для использования при создании ситуационных математических моделей объекта 8 в блоке 5.

Блок 6 редактора программ обеспечивает интегрирование математических моделей объекта 8, сформированных посредством блока 5 и с помощью блока 7 эмулятора программ, для создания, адекватного реальному, виртуального образа объекта 8. Информационные потоки в данной интеллектуальной системе моделирования и контроля режимов работы объекта 8 обеспечиваются указанным образом за счет функционального взаимодействия блоков 2, 1, 5, 6, 7 по информации от блоков 3, 4.

Взаимодействие пользователя операторской станции 4 с выходными данными АСУТП 3, ПТК 1, блока 5 формирования математической модели объекта 8 и блока 6 редактора программ обеспечивают необходимые функции контроля оператора за работой реального или виртуального объекта 8, возможности моделирование или исследования рабочих и нештатных ситуаций, полигонного управления или обучение персонала в режиме тренажера.

Такое выполнение интеллектуальной системы моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования позволяет решить комплекс задач, связанных с современной модернизацией работы ПТК и АСУТП с целью оптимизации функционирования компонентов и блоков теплоэнергетического оборудования в рабочем, исследовательском и обучающем режимах.

Введения в систему программно-технического комплекса с полной библиотекой стандартных и вспомогательных программ, блоков редактора и эмулятора программ, интегрированных с АСУТП и операторскими станциями обеспечивают моделирования и контроль при управлении теплоэнергетическим оборудованием в реальном времени в штатном или аварийном режимах. Это обеспечивает также необходимую адаптацию модели к изменяющимся условиям эксплуатации объекта, гибкость и универсальность применения системы.

К преимуществам данной интеллектуальной системы можно также отнести то, что любые текущие изменения, реально происходящие в АСУТП, автоматически становятся составной частью программного обеспечения математических моделей объекта моделирования, создавая тем самым виртуальный прототип реального объекта.

В результате включения в предложенную интеллектуальную систему известных систем тренажеров операторских станций и эмуляторов ПТК АСУТП на базе ПТК «Квинт», а также разработанного силами НПО «ЭнергоНаука» программного комплекса ES RedAcTOR, было достигнуто практически абсолютное соответствие интерфейсов операторских станций, алгоритмов управления, систем автоматических защит и блокировок для работы с объектами моделирования в реальном масштабе времени.

1. Интеллектуальная система моделирования и контроля режимов работы теплоэнергетического оборудования, содержащая блоки формирования математической модели объекта и системы управления, связанные с АСУТП и операторскими станциями для отображения результатов моделирования, ввода параметров объекта и контроля системы управления режимами его работы, отличающаяся тем, что интеллектуальная система дополнительно содержит программно-технический комплекс с библиотекой стандартных программ, блоки редактора и эмулятора программ, причем программно-технический комплекс соединен двухсторонними связями с библиотекой стандартных программ, через АСУТП - с моделируемым объектом, через блок формирования математической модели объекта - с блоком редактора программ и через блок эмулятора программ - с блоком редактора программ, соединенного с операторскими станциями.

2. Интеллектуальная система по п.1, отличающаяся тем, что программно-технический комплекс с библиотекой программ и блок формирования математической модели объекта, кроме стандартных, содержат дополнительные программы, включающие программы временных срезов параметров оперативной ситуации, программы изменения временных масштабов процессов и протоколов действий операторов в режимах тренажера, полигонного и реального управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к специальным устройствам, предназначенным, преимущественно, для рихтовки в поперечном направлении крановых путей мостовых кранов

Полезная модель относится к области подъемно-транспортной техники и может быть использована в системах управления и защиты от перегрузок мостовых и козловых электрических кранов при использовании их во взрывоопасных зонах

Интеллектуальная независимая система мониторинга и оценки качества научно-технических документов относится к области вычислительной техники, в частности, к интеллектуальной системе, предназначенной для автоматизированного вычисления оценки качества научно-технических документов

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, оборудования АЭС, и касается теплоизоляции корпусов крупногабаритного высокотемпературного оборудования (теплообменных аппаратов и сосудов) высокого давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для определения радиальных зазоров между торцами лопаток вращающегося ротора и корпусом турбины при экспериментальных исследованиях и доводке газотурбинных двигателей (ГТД)
Наверх