Тренажер оператора котельной установки Советский патент 1987 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к автоматике, может быть использовано для обучения операторов котельной установки и является усовершенствованием изобретения по авт. св. .МЬ 1238136.

Целью изобретения является повышение дидактических возможностей тренажера. На фиг. 1 представлена блок-схема тренажера; 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 нриме1)е расходов и давлений среды по потокам тракта котельной устаноки; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления; на фиг. 5 - функциональные схемы блока коррекции статических характеристик и блока оптимизации; на фиг. 6 - функциональные схемы блока измерения отклонения динамических характеристик и блока коррек- 20 НИИ 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 воз- - действия, блок 3 имитаторов состояния энер- -етического объекта, 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 рас- согласования и узел 28 изменения параметров имитаторов состояния энергетического объекта.

Блок 12 оптимизации (фиг. 5) содержит

Блок 15 коррекции динамических характеристик (фиг. 6) содержит узел 36 сравнения динамических характеристик, узел 37 преобразования кода и коммутатор 38. сУстройство также содержит (фиг. 1) второй блок 39 связи с котельной установкой, дополнительный блок 40 памяти, блок 41 сравнения и индикатор 42 изменения входных параметров.

Блок 17 задания времени отказа (фиг. 7) 10 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 ана- ,;.- логовые 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 групп стандартных функциональных элементов (фиг. 2).

В зависимости от положения органов управления пульта 1 оператора коммутатор 18 производит соединение генератора 22 тактовых импульсов с реверсивным счетчиком 19 и цифроаналоговым преобразователем 20, формируюндим 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 соответствуюплих ключей блока 5, подключающих выходы блока 4 интеграторов к приборам блока 6 отображения информации.

Нелинейное статическое преобразование входных воздействий, которое выполняют адекватно технологическому режиму работы котла, может быть разъяснено по структурной схеме блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта на приме30

40

узел 29 формирования отклонений от опти- ре формирования импульсов, соответствуюмального режима, узел 30 оптимизации тренажера и индикатора 31 оптимального режима.

Блок 14 измерения отклонения динамических характеристик (фиг. 6) содержит

щих 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

генератор 32 случайных сигналов, первый 55 алгебраических уравнений.

узел 33 измерения корреляционных характеристик, второй узел 34 измерения корреля- гиюнных характеристик и узел 35 сравнения корреляционных характеристик.

Система нелинейных алгебраических уравнений, которая подлежит решению относительно расходов и давлений, образуется из приведенной системы путем учета конкрет0

-

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 41 сравнения и индикатор 42 изменения входных параметров.

Блок 17 задания времени отказа (фиг. 7) 0 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 ана- ;.- логовые 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 групп стандартных функциональных элементов (фиг. 2).

В зависимости от положения органов управления пульта 1 оператора коммутатор 18 производит соединение генератора 22 тактовых импульсов с реверсивным счетчиком 19 и цифроаналоговым преобразователем 20, формируюндим 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 соответствуюплих ключей блока 5, подключающих выходы блока 4 интеграторов к приборам блока 6 отображения информации.

Нелинейное статическое преобразование входных воздействий, которое выполняют адекватно технологическому режиму работы котла, может быть разъяснено по структурной схеме блока 3 имитаторов состояния энергетического объекта на приме0

0

Q ре 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 уста.човки (тип работающего насоса, число подключенных потоков среды, положение регулирующей арматуры и т. п.).

Система уравнений решается с помощью 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, регулируюп 1ИЙ клапан па сливе масла из гидромуфты питательного электронасоса, и регулирующие питательные клапаны, соответственно, по потокам А и Б кот- ла, регулирующие клапаны на впрысках в пароперегреватель котла, регулирующие клапаны турбины и преобразуются в выходные сигналы посредством алгебраических и логический операций. С помощью логических операций выбирается канал преобразования, со- ответствующий условиям сборки технологической схемы. Выходные сигналы, соответствующие приборам блока 6 отображения ин- форации: давление на напоре питательного электронасоса, расход среды по потоку .Л кот- ла, давление среды на входе в котел, расход среды на входе в котел - поступают для динамического преобразования в блок 4 интеграторов. Последний выходной сигнал -- расход среды на входе в котел, однозначно определяющий тепловое и гидродинамичес- кое состояние энергетического объекта, и, таким образом, его динамические характеристики, служит входным сигналом блока 8 управления.

В блоке 4 осуществляется интегрирование статически преобразованных управ- ляющих и возмущающих воздействий в соответствии с полученными экспериментально динамическими характеристиками энергетического 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 характеристика- ми с целью изменения масщтаба 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 инструк- тора подключается второй блок 39 связи с котельной установкой для индикации изменения входных воздействий и прогнозирования реакции модели тренажера и реаль

5

t5 0 ,, о

5

0 5

0

5

11(М() ( .. С: : i i SM 0)1011 IU Л Г;1КЖО Л, 1Я

прогиоз;;р; ) по.-;:слствий дойстшп оператора liu vcTpaiioiinK) аварийной ситуации.

Блоки 13 и 39 представ.: я ют coooii совокупность iiopM i|y -K)iunx 1;реобразо1 ;п о. входных и выхо.чных переменных эиер1 ети- ческого об ьекта.

Величина sONJeiieiiMH статических характеристик эпергетическ.чч) , например увеличение азродяиамнчеекого сопротив.че- ния KOHBeKTiuuii.ix поиер.хпостей нагрева ко- ге, 1ыюй yeraiiOBK i прг: шлаковапии их и. ш заносе летучей золой, измеряется в блоке 11 измерения отклонения статических характеристик, предетав,1ЯК);ием собой совокупность измерительпих преоб|1азователей. Корректировка параметров модели энергетического объекта, содержанг..хся в блоке 3 имитаторов состояния siiepreTi 4ecKoro объекта осуществляется 6.:u)K;;Ni К) коррекции статических характерис: К.

Блок 10 к()р ;ок;1И -; статичес нх характеристик содержит ).сл 27 формирования сигналов рассогл; ,с(1Г;а111 я, формируюп1.их на своих выходах p;Ki;iocTiu n сигнал, характеризующий Be.iii -iniiy 1)тк, статической характеристик . юмента энергетического об ьекта.

Для иепос 1едственного из енения параметров . П в за15иси юсти от сигна.ча рассогласования нре;;па:3н; чен узе, 1 28 изме- нения параметра нмитаторо состояния энергетического оГп.-е-л а, изменяюпип параметры мо.аел ;io выравнивания соответствующих выходных сигналов блока 3 имитаторов состояния чнер гетического об ьекта и блока 11 измере::ия отклонения статических характеристшч.

Узе,:| 28 из . емеиия параметров имита- торо.ч состояния :-}пер|-ет1«ческого об ьекта содержит liaOop половых тра:1зисторов. затворы KOTOpi)ix подк. 1И) -:ены к соответствуюпи м выходам уз, ;а 27 -формирования сигналов рассогласова -П, а ш иэоды каналов подключены к соответот ую и м входам блока 3 и. и та то ров состоятся энергетического об ьекта, где происходит изменение параметров ;-,Оде. 1и в ооотнегствин с сип алом рассогласования. ti )n-pM;ipye i5iM ) з.1ом 27.

/1ля корреккн:; из.меняющнхея в процессе эксплуатащи дииамических характеристик энергетпчееко .ч) оГгьект; . блок 14 измег еиия o r.i(i;iOHn . динамических ха- i5 ) динамио ;ия отклонения дппами- 4ecKiix характерноi liK оодержит генератор 32 в, ;. ,,лы 33 и 34 измерения :;u;aK i e ii;o riiK и узел 35 viUiiOiiHbix характеристик.

Первьи: зел оЛ изл ереиия корре. шцноп- ных харакI epiiOTiis служит для опреде.чения взаимной корре, ;ицни входных и выходных сигналов энерге П чео -ц;го обьекга. 71; определения автоко Х ::::М о;1иы ф нк11ий civ5

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 вредящего тренажер в 1)ежим 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 осунгествляет сравнение значений сигналов входных воздействий., поступающих из втомени соответствующ.их каналов модели, со- 1(1 рого блока 39 связи с энергетическим объекдержащихся в узел 24 памяти и в энергетическом объекте, определенных блоком 14 измерения отклонения динамичесих характеристик, и в случае отличия соответствующих постоянных времени вырабатывает управляющий сигнал для коммутатора 38, подключающего в этом случае выходы узла 37 преобразования кода к соответствуюпдим адресным входам узла 24 памяти блока 8 управления динамическими характеристиками, в результате чего производится коррек- 20 ция 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 25 оптимизации представляет из себя минимум изменения коэффициента нолезного действия нетто энергетического объекта, например котельной установки. При этом узел 29 формирования отклонения от оптимального

том, со значениями расчетных (щтатных) 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 объектом к входам воЗлТействий окружающей среды в энергетический объект.

Блок 17 задания времени отказа служит

режима и узел 30 оптимизации тренажера для индикации времени, которым располапредставляют 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 11 измерения отклонения статических характеристик, а в узле 30 оптимизации тренажера расчет производится по данным модели, формируемых на выходах блока 3 имитато35

гает оператор энергетического объекта для ликвидации аварийной ситуации при изменении входных воздействий со стороны окружающей средьи и состоит из узла 43 определения времени отказа и индикатора 44 времени отказа.

Узел 43 определения времени отказа представляет собой многоканальный коммутатор и служит д.чя передачи временных характеристик процессов, достигающих в

45

ров состояния энергетического объекта. 40 энергетическом объекте критических значе- Индикатор 31 оптимального режима пред-ний, в индикатор 44 времени отказа, при

ставляет 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 индикации отклонения воздействий среды 55 можностей тренажера, в него введены блок на энергетический объект от расчетных зна- задания времени отказа, второй блок связи чений, а также для выработки управляющего сигнала для коммутатора 23, перево50

этом канал критического параметра определяется свзяью е блоком 6 отображения информации.

Индикатор 44 времени отказа служит для предъявления информации оператору о времени, которым он располагает для принятия рещения и действия по устранению аварийной ситуации, и представляет собой многоканальное средство отображения информации.

Формула изобретения

Тренажер оператора котельной установки по авт. св. NO 1238136, отличающийся тем, что, с целью повышения дидактических возс котельной установкой, блок сравнения, до- полнительнь й блок памяти и индикатор издящего тренажер в 1)ежим 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 осунгествляет сравнение значений сигналов входных воздействий., поступающих из второго блока 39 связи с энергетическим объектом, со значениями расчетных (щтатных) 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 объектом к входам воЗлТействий окружающей среды в энергетический объект.

Блок 17 задания времени отказа служит

для индикации времени, которым располадля индикации времени, которым распола

гает оператор энергетического объекта для ликвидации аварийной ситуации при изменении входных воздействий со стороны окружающей средьи и состоит из узла 43 определения времени отказа и индикатора 44 времени отказа.

Узел 43 определения времени отказа представляет собой многоканальный коммутатор и служит д.чя передачи временных характеристик процессов, достигающих в

можностей тренажера, в него введены блок задания времени отказа, второй блок связи

этом канал критического параметра определяется свзяью е блоком 6 отображения информации.

Индикатор 44 времени отказа служит для предъявления информации оператору о времени, которым он располагает для принятия рещения и действия по устранению аварийной ситуации, и представляет собой многоканальное средство отображения информации.

Формула изобретения

Тренажер оператора котельной установки по авт. св. NO 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, до- полнительнь й блок памяти и индикатор из7

менения входных параметров, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами блока сравнения, входы первой и второй групн- 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

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.

i

HanepSbiu

памяти §

--I

: «о

9 инструктора Фиг.2

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

КЗ Х70

От пумта 1

Надлок 36 сравнения

динамичесии)( Айрактеристик

От пульта 9

инструктора

От пдльта 9

Фиг,М

инструктора

От §Ы)(ода блока 3 ими- таторад сосшоянир

энергетического оЬъекта.

На 5АО к. 5

опредвленая бремени отказа

На 5АокЦ

шпогоатород

OmdMHa J сра&пения входнь/)(

доздейсглВий

2a

7 7

Ha SAOK 3 амитатороВ состояния энергетического объекта

Фиг, 5

От вь/xodoS локо UMumamopoS сос- то)ния энергетического объекта

На 5лок 36 сравнения динамически), характеристик

I

С.|

1

&

le 3 &

о $

с ; S: - I

о

S

:S

На второй 5лок памяти

От bbiwdoS Второго блока 24- памяти.

От длока 35 сравнения корреляцион- ных. характеристик

Фиг. 6