Тренажер для обучения оператора энергетического объекта Советский патент 1984 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к тренажёр оператора систем управления и может быть использовано для обучения оператора энергетического объекта, например энергетического блока электростанции. Известен тренажер для обучения операторов систем управления, содер жащий последовательно соединенные пульты обучаемых и преподавателя, подключенные к блоку моделирования системы управления и цифровой вычислительной машине ij . Наиболее близким, к изобретению является тренажер для обучения . оператора энергетического объекта, содержащий пульт оператора, подключенный к последовательно соединенным между собой блокам имитаторов механизмов и арматуры, логико-динам , ческого преобразователя, представля ющего собой электронно-вычислительную машину (ЭВМ), систему OToei ame. ння информации и пульт инструктора, подключенный к логико-динамическому преобразователю и блоку имитаторов механизмов и-арматуры 2j . Недостатком известных тренажеров является их сложность, что вызвано сложностью моделирования технологических режимов объектов управления, которое осуществляется с привлечени ем самых мощных ЭВМ с максимально возможньтмн ресурсами. На ЭВМ осуществляется решение при переменных управляющих и возмущающи воздействиях дифферен циальных уравне ний, описывающих нестационарные термо . динамические процессы в движущихся сплошных средах, в результате чего осуществляется одновременное статическое и динамическое преобразование входных управляющих сигналов в сигналы, передаваемые системе . отображения информации. Вследствие сложности адекватных моделей энерго блока 1 ограниченных возможное- . тей современных ЭВМ крайне затруднительным является достижение требу емой точности моделирования в реаль ном и ускоренном масштабах времени Целью изобретения является упрощение тренажера. Поставленная цель достигается тем, что в тренажердля обучения оператора энергетического объекта, содержащий пульт оператора, блок имитаторов сигналов воздействия, блок отображения информации и пуль инструктора, первый выход которого подключен к одному из входов блока имитаторов сигналов воздействия, другие входы которого соединены с выходами первой группы пульта onepf&TOpa, введены блок управления, блок интеграторов, блок ключей, первый блок памятии блок имитаторов состояния энергетического объекта, входы которого соединены с выходами первой группы блока имитаторов сигналов воздействия, выходы - с входами первой группы блока интеграторов, а один,из выходов подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами пульта инструктора, другие входы подключены к выходам второй группы пульта оператора, а выходы блока управления соединены с входами второй группы блока интеграторов, выходы которого соединены с входами первой группы блока ключей, выходы которого соединены с входами блока отображения информа.ции, а входы второй группы соединены с выходами первого блока памяти, входы которого соединены с выходами второй группы блока имитаторов сигналов воздействия. При этом блок управления содержит второй и третий блоки памяти, коммутатор и аналого-цифровой преобразователь,, вход которого является первым входом блока, а выходы подключены к входам первой группы второго блока памяти, входы второй группы которого являются группой входов блока, а выходы соединены с входами первой группы коммутаторов, вход которого является вторым входом блока, выходы являют.ся выходами блока, а входы второй группы коммутатора Соединены с выходами третьего блока памяти, вход которого является третьим входом блока. Такое конструктивное выполнение тренажера обеспечивает адекватное статическое преобразование сигналов входных управляющих и возмущающих воздействий на основе системы нелинейных алгебраических уравнений, описывающих состояние энергоблока, а затем преобразование по адекватным динамическим характеристикам моделируемых технологических параметров, полученных путем предварительного решения на ЭВМ системы дифференциальных уравнений, и аппаратно реализованным по аппроксимированным сравнительно простым зависимостям. . Таким образом, предлагаемое устройство не требует при адекватно преобразовании входных сигналов .решения системы дифференциальных уравнений и является альтернативой к использованию мощных ЭВМ с повыше ным быстродействием в логико-динами ческом преобразователе. На.фиг. 1 представлена блок-схем тренажера для обучения оператора энергетического объекта; на фиг. 2 функциональная схема имитатора состояния энергетического объекта отображающая нелинейное статическое преобразование входных воздействий на примере расходов и давлений сред по потокам тракта энергетического объекта котла)} на фиг. 3 функциональная схема блока управления. Тренажер содержит пульт 1 операто ра, блок 2 имитаторов сигналов воздействия, блок 3 имитаторов состояния энергетического объекта, блок 4 интеграторов, блок 5 ключей, блок 6 .отображения информации, блок 7 управления, блок 8 памяти и пульт 9 инструктора. Блок 7 управления содержит комму татор 10, блоки 11 и 12 памяти и аналого-цифровой преобразователь Блок 2 .имитаторов сигналов воздействия в зависимости от положения органов управления пульта 1 операто ра формирует аналоговые сигналы, имитирующие степень открытия регули рующей арматуры, а также дискретные сигналы, имитирующие срабатывание концевых выключателей электропривод запорной арматуры. Аналоговые сигналы блока 2 имитаторов сигналов .воздействия поступают на входы блок 3 и:итаторов состояния энергетическ го, объекта, а цифровые - на адресные входы блока 8 памяти, который формирует управляющие сигналы для соответствующих ключей блока 5, под ключающих выходы блока 4 интеграторов к приборам блока 6 отображения информации. В блоке 5 осуществляется интегрирование статически преобразованных управляющих и возмущающих воздействий в соответствии с полученными экспприментально динамически864ми характеристиками объекта управления. Блок 7 управления управляет динамическими характеристиками, измег няя 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 I оператора. Пульт 9 инструктора служит для управления процессом обучения путем воздействия ,на блок 2 имитаторов сигналов воздействия для имитации отказов арматуры, а также на блок 7 управления динамическими характерис-. тиками с целью изменения масштаба времени работы тренажера. Нелинейное статическое преобразование входных воздействий, которое вьшолняют адекватно технологическому режиму работы энергоблока, может быть разъяснено по структурной схеме блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта на примере формирования импульсов, соответствующих расходам и давлениям среды по тракту котла(фиг. 2). В общем случае статическое распределение расходов и давлений . среды по потокам тракта определяется системой нелинейных алгебраических уравнений: РгРигОГ / сл ;); л г (1 У иг i,n 3 04-. ригРо Р г«а;. Q-. QH; . . . де Р - давление среды в любой точке тракта; - текущее значение давле на напорной стороне питательного насоса; постоянные коэффициенты удельного гидравлического сопротивления элементов тракта; - переменные коэффициенты удельного гидравлического сопротивления элементов тракта, зависящие от положения регулирующих органов, текущее значение производительности .питательного насоса.; максимальное давление, раз-г виваемое насосом; коэффициент, зависящий от расходной характеристики пита тельного насоса; расходы среды по потокам тракта; коэффициенты удельного гидрав лического сопротивления по потокам тракта, причем K i(Kci (uO показатель степени. Снстема нелинейных алгебраически уравнений, которая подлежит решению относительно расходов и давлений, образуется из приведенной системы путем учета конкрет,ых условий рабо ты энергоблока(тип работающего насоса, число подключенных потоков среды, положение регулирующей.арма туры и т.п.) . Полученная система уравнений решается с помощью аппар ных средств.в соответствии со струк турной схемой (фиг. 2). Аналоговые сигналы блока 2 имитаторов сигналов воздействия являю ся входными сигналами для блока 3 имитаторов состояния энергетическо объекта: (U,- (регулирующий клапан на подводе пара к питательному турбонасосу), (Ц(регулирующий клап на сливе масла из гидромуфты питаг тельного электронасоса) П)(регулирующие питательные клапаны, соответственно, по потокам А и Б котЛа), jUj (lig (регулирующие клапаны на впрысках в пароперегрев тель котла) , jU (регулирующие кЛапа турбины, и преобразуются в выходны сигналы посредством алгебраических и логических операций. С помощью логических операций выбирается канал преобразования, соответствующий условиям сборки, технологичес кой схемы. Выходны.е лигналы, соответствующие приборам блока 6 отобр жения информации: (давление на 6. напоре питательного электронасоса), PJ (расход среды по потоку А котла), р давление среды на входе в . котел, ... i, (расход среды на входе в котел) - поступают для динамического преобразования в блок 4 интеграторов (фиг. |) . . Последний выходной сигнал f, (расход среды на входе котел), однозначно определяющий тепловое и гидродинамическое состояние энергетического объекта, и, таким образом, его динамические характеристики служат входным сигналом блока 7 управления динамическими характеристиками. Блок 7 управления динамическими характеристиками изменяет постоянные времени интеграторов при различных режимах работы тренажера. По сигналу с пульта 9 инструктора коммутатор 10 подключает входы управления постоянными времени блока 4 интеграторов к выходам блока 12 памяти, при этом устанавливаются мальш значения постоянных времени, соответствующие статическому режиму работы тренажера. При динамическом режиме работы тренажера коммутатор 10 подключает входы управления пластрянными блока 4 интеграторов к выходам блока 11 памяти, которым определяются постоянные времени в этом pekuMe и изменяются в зависимости от сигнала, пропорционального нагрузке на последнем выходе блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта и преобразованного аналого-цифровым преобразователем 13, выходы которого подключены к адресным входам блока 11 памяти. Выбор значений постоянных времени осуществляется воздействием органов управления пульта I оператора на другие адресные входы блока I1 памяти. Использование предлагаемого тренажера для обучения оператора энергетического объекта упрощает; процесс получения эталонных характеристик моделируемого энергоблока. Моделирование может быть осуществлено с помощью средств аналоговой техники или микро-ЭВМ, что. по сравнению с применением мощных ЭВМ приведет к существенному снижению затрат на проектирование, изготовление, наладку и эксплуатацию тренажера.

гт

J 3

3

#

J

е. /

JU

I

Г

Ч. (am n ifamiimilrammvmI

f

/J

1.ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА, содержащий пульт оператора, блок имитаторов сигналов воздействия, бло1. отображения информации и пульт инструктора, первый выход которого подключен к.одному из входов блока имитаторов сигналов воздействия, другие входы которого соединены с выходами первой группы пульта оператора, отличающийся тем, что, с целью упрощения тренаже ра, в него введены блок управления, блок интеграторов, блок ключей, первый блок памяти и блок имитаторов состояния энергетического объекта, входы которого соединены с вьйсодами первой группы блока имитаторов сигналов воздействия, выходы - с входами первой группы блока интеграторов, а один из выходов подключен к первому входу блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым и третьим выходами пульта инструктора, другие входы подключены к выходам второй группы пульта о.рератора, а выходы блока управления соединены с входами второй группы блока интеграторов, выходы которого соединены с входами первой группы блока слючей, выходы которого соединены с входами блока отображения информации, а входы второй группы соединены с выходами первого блока памяти, входы которогосоединены с выходами второй группы блока имитаторов сигналов воздействия. 2. Тренажер по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что блок управления содержит второй и третий блоки памяти, коммутатор и аналого.цифровой преобразователь, вход которого является первым входом блока, а иыходы подключены к входам первой группы второго блока памяти, входы второй группы которого HsnHJOtся группой входов блока, а выходы соединены с входами первой группы коммутатора, вход которого является вторым входом блока, выходы являются выходами блока, а входы второй группы коммутатора соединены с выходами третьего блока памяти вход которого является третьим входом блока.

I 7

/

з:

fe