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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件技术有限公司 杭州和利时自动化有限公司目 录1.总体11.1仿真总体原则11.2规范和原则11.3仿真系统特点21.4仿真机实现总体目的42.仿真机能力42.1工况仿真能力42.2图形显示能力62.3修改能力62.4仿真机操作限制63.仿真范畴和限度73.1概况73.2仿真软件特性73.3数学模型形式73.4数学模型系统构成83.5锅炉系统仿真范畴与仿真限度83.6汽轮机系统仿真范畴与仿真限度123.7发电机-变压器组及厂用电气系统仿真范畴及仿真限度193.8热工控制系统仿真范畴与仿真限度233.9集控室操作台及盘台仿真
2、323.10就地设备仿真324.仿真系统硬件334.1主计算机/教练员台334.2DCS/DEH操作员站；334.3就地站334.4工程师站344.5投影系统344.6互换机345.仿真系统软件345.1系统软件345.2仿真支撑平台软件345.3数学模型软件355.4教练员站功能355.5DCS服务器软件365.6DCS工程师站375.7虚拟DPU软件375.8DCS/DEH操作员站功能375.9就地操作站功能375.10模型开发软件（可选，不在本供货范畴内）396.性能指标396.1仿真精度396.2系统扩展417.实行方案417.1工期进度417.2质量保证411. 总体1.1 仿真总体
3、原则本建议书所描述仿真范畴是从锅炉燃料设备起至发电机主变出线为止（除化学水解决外）整个生产过程。除常规仿真范畴外，和利时公司还可提供如下辅助仿真系统，可供顾客选取。l 热网仿真系统；l 脱硫、脱硝仿真系统；l 除灰、除渣仿真系统；l NCS（网控）仿真系统；本仿真机能真实模仿现场环境，并且关于环境参数对机组运营带来影响也有真实、对的反映。1.2 规范和原则和利时公司具备近年仿真系统设计、生产、安装经验，已经具备规模化、原则化生产仿真系统能力，是国内最具实力虚拟DPU仿真系统生产单位，和利时公司严格按照ISO9000质保体系进行仿真系统开发、调试，所生产仿真系统能全面满足各种原则和规范规定，详细
4、执行原则如下： (1) 质量管理体系 GB/T 19001 - ISO9001：质量管理体系规定(2) 产品制造原则 美国原则：ANSI/ISA S77.20-1993火电站仿真机功能规定 国家能源部1992年89号文献（附件）大型火电机组仿真培训装置 技术规范 能源部电力司198840号文献附件火电厂模仿培训装置规范及技术规定 火电仿真机：火电站仿真机技术规范 我司公司生产过程内控原则：Hollysys/F-和利时公司内部控制原则 北京恒和大风公司、和利时公司将按以上原则中最高规定执行(3) 软件开发原则 国标GB/T 8566-信息技术软件生存期过程 国标GB 8567-1988计算机软件
5、产品开发文献编制指南 国际原则ISO 10007：1995质量管理配备管理指南(4) 硬件设备台盘制造原则 国家机械电子工业部JB 5777.2-1991，电力系统二次电路用控制及继电保护屏（框、台）通用技术条件； 国家机械电子工业部JB 5777.3-1991，电力系统二次电路用控制及继电保护屏（框、台）； 国家机械电子工业部ZB No.4 009-1988，工业自动化仪表盘通用技术条件； 台盘：GB 12056-1989 idt ISO6548数据解决过程计算机系统和技术过程之间接口(5) 机房建造原则 国标GB 9361-1988计算站场地安全规定 国标GB 2887-1989计算站场地
6、技术条件 国标GB 6650-1986计算机机房用活动地板技术条件 国标GB 50174-1993电子计算机机房设计规范1.3 仿真系统特点(1) 采用品有自主知识产权、并达到21世纪国际先进水平高档仿真支撑软件（SimuWorks）、教练员台软件（SimuWorks）、自动化建模工具软件（SimuBuilder）和模型技术。它通过了近年在国内火电仿真机项目中应用，得到了锤炼和完善，获得完全成功。它可以支撑仿真机系统实时运营、在线修改、远程培训、控制方案设计、控制方略验证等各种当今世界仿真领域最先进强大功能。(2) 采用专门为各种容量火电站仿真机开发教练员台软件，具备极为灵活培训、监视、控制等
7、各种功能。它支撑个性化、趣味化培训方案，能对受训人员进行全面、科学培训，对学员实际操作状况进行远程监视与考核，可用于电厂运营培训、热工维护培训、运营方式研究、控制方略研究、控制逻辑验证等完全达到和满足电厂培训规定。(3) 全面采用品有自主知识产权自动建立仿真模型工具软件。它具备界面和谐、统一、直观特点。它不但大大地提高了仿真模型软件开发效率，并且还使仿真机开发具备一致性和持续性，便于后期开发、维护、升级，同步还非常容易被顾客方技术人员所掌握。(4) 采用先进国际知名品牌硬件系统，具备极高可靠性与稳定性，在性能上不但可以完全满足顾客方当前规定，同步具备一定扩展能力。(5) 采用全物理范畴、全过程
8、、高精度、高响应速度数学模型，严格保证仿真静态和动态精度。(6) 控制系统仿真采用虚拟DCS技术，以真正DCS软件及虚拟DPU软件为基本，系统构造、控制图形组态、逻辑组态完全与现场一致，组态文献可被直接导入到仿真机。具备仿真精度高、开发周期短、仿真效果好特点。虚拟DPU技术是指将真实DCSDPU虚拟软件化，开发虚拟DPU软件可以完全代替真实DPU计算、通讯功能，从而减少顾客使用与维护成本。老式仿真机与虚拟DCS仿真机比较如下所示：图一（老式仿真机与虚拟DCS仿真机比较）(7) 仿真模型软件为模块化构造，可便于依照不同培训对象，由不同主机、辅机、控制系统模块等构成新仿真模型。模型开发过程采用先进
9、图形化自动建模技术，开发、维护人员只需依照设计图纸进行简朴绘图式建模即可自动完毕模型生成，同老式手工编程式、填表式、模块式建模相比，图形化自动建模具备建模周期短、工作效率高、通用性强、易于维护与管理长处。图二（先进图形化自动建模软件）1.4 仿真机实现总体目的(1) 具备完善运营人员培训功能，提供向受训人员呈现正常和故障状况实际现场运营状态，有效地提高运营人员专业知识、操作技能、应变能力和纯熟限度，使运营人员经培训后能纯熟地掌握机组启停过程和维持正常运营所有操作，学会解决异常、紧急事故技能，提高实际操作能力和分析判断能力，训练应急解决能力，保证机组安全、经济运营；(2) 具备对岗位运营人员和技
10、术管理人员进行定期轮训，作为上岗、晋升前考核手段，客观地反映实际操作能力和分析判断能力；(3) 具备对机组故障因素和成果进行分析能力，通过故障解决培训和反事故演习，达到改进运营操作和提高制定反事故对策能力目；(4) 运用仿真机分析研究功能，专业技术人员可通过仿真机进行机组不同方式、不同工况下运营实验，对控制系统组态及参数整定实验研究，获得改进设备及控制系统、优化机组操作实际指引。(5) 和利时公司仿真机由于使用了真正DCS软件，控制软件功能与和利时公司DCS完全一致，具备热工人员DCS培训、学习、考核、研究功能。 新仿真系统由于采用了虚拟DCS技术，可用于电厂热工人员DCS使用、维护培训及练习
11、，从而提高热工人员DCS使用维护技能，使热工人员迅速熟悉DCS功能与用法。 新仿真系统可用于电厂运营中控制方案研究与优化，通过仿真系统上虚拟实验，研究机组不同运营状况下控制规律，摸索最佳控制办法，达到最佳运营效果。 新仿真系统由于采用了虚拟DCS技术，因而在使用、维护等各个环节均与现场一致。热控人员可在仿真机上学习DCS各种功能使用、故障解决，从而提高热工人员DCS使用水平，减少人为错误产生。教练员人可依照热工人员操作环节、执行规范等对热工人员进行培训考核。 新仿真系统还可用于DCS控制逻辑测试、验证与优化完善。控制逻辑组态在仿真系统和DCS中可互相转换，使研究人员可先在仿真系统中进行逻辑组态
12、，实验成功后，再将修改后组态文献导入到真实DCS软件中，从而减少逻辑变化带来潜在风险。2. 仿真机能力2.1 工况仿真能力和利时公司提供仿真机具备正常工况、特殊工况和事故工况仿真能力，在各个工况下，仿真系统反映现象均与现场一致，精度满足国内国际行业原则规定。详细仿真工况如下：2.1.1 正常工况仿真 机组在最大持续出力下运营； 机组在额定功率50、75、100工况下运营； 定压运营方式下减负荷至最小； 滑压运营方式下减负荷至最小； 复合滑压运营方式下减负荷至最小； 锅炉在最小容许出力工况下，汽机停机、主蒸汽所有通过旁路系统； 机组在正常额定功率下，瞬时增长1015负荷进行变化； 机组在正常额定
13、功率下，以1、3、5速率持续变化负荷。在以上正常工况下，发生如下状态变化或操作时，其反映均与现场一致： 煤成分变化； 燃料热值变化； 磨煤机、给煤机及燃烧器投停任意组合； 送风机和引风机任意投切组合； 吹灰影响； 汽机阀门实验； 凝汽器单边清洗； 高加、低加任意投停。2.1.2 自动故障解决工况仿真(1) 各种状况下引起RUNBACK动作；(2) 各种状况下引起RUN DOWN动作；(3) 各种状况下引起RUNUP动作；(4) 各种状况下引起机组联锁动作。2.1.3 启停工况仿真(1) 机组冷态起动至带满负荷运营；(2) 机组温态起动至带满负荷运营；(3) 机组热态起动至带负荷运营；(4) 机
14、组脱扣后再起动、恢复至满负荷运营；(5) 发电机组与电网同步并列操作；(6) 厂用电切换操作；(7) 机组停役操作运营；(8) 机组滑压停役至冷态；(9) 锅炉停止、保养；2.1.4 事故工况仿真事故工况仿真是仿真系统重要功能，和利时公司提供事故仿真方案涉及通用故障和特殊故障，通用故障指是每一类设备均也许发生故障，提供通用故障类别如下：(1) 某一种电动阀在指定位置故障；(2) 某一种电磁阀在指定位置故障；(3) 某一种调节阀在指定位置故障；(4) 某一台泵脱扣；(5) 某一台风机脱扣；(6) 某一台控制器故障；(7) 某一台变送器在指定值故障；(8) 某一台加热器按指定量泄漏；(9) 某一台互换器按指定量污染；(10) 某一受热面按指定量结垢。特殊故障清单见附录。2.2 图形显示能力仿真系统中图形界面涉及操作员站界面（DCS和DEH）、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，其她界面所有与现场使用图形界面完全一致。教练员界面采用仿真培训系统独有界面开发技术，所有界面均为色彩优美，使用以便图形化界面，使用鼠标即可完毕需要所有操作。图形界面具备如下特点： 能动态调用或更新LCD上显示，供操作员监视仿真对象运营状况和运营状态。所有DCS/DEH站上
