火电机组仿真机学员评价系统的设计与应用

论文总字数：24633字

摘 要

通常，由于经济性和安全性的考虑，各大电力系统以及各高校通常采用仿真机模拟的方式进行学员操作培训，这种方式既可以合理的模拟电站的现实操作环境，也可以方便教练员在整个过程中实时监视学员的各项操作。传统的学员评价中，由于电厂实际运行操作很复杂，想通过一个相对固定的评分标准去评价运行人员的整个操作过程实属不易。然而，随着对仿真系统的不断进步，学员评价系统也亟待提高。火电厂仿真系统的学员评价功能依托于教练站界面，由教练员操作，用于评价学员操作水平、检验学员培训效果，实时监视并记录学员的每一个操作步骤以及整体操作过程，评价学员的操作过程和结果。

本文以连云港虹洋火电机组仿真系统为对象，根据所学的锅炉原理、热力发电厂以及单元机组集控运行等专业知识，以及相对应的机组仿真技术、实际机组的热力系统和运行规程等相关知识，结合连云港虹洋热电厂实际机组（仿真对象）的运行标准和操作规范，以及运行安全性、经济性要求，在图形化建模与仿真支撑系统环境下，从运行动态曲线、重要工况条件、报警等方面，设计了一套能够合理考核学员在仿真机上操作水平的评价软件，并且在仿真机上采用实际运用情况做实例，得到了考核评分结果并做了相对应的分析。

关键词：火电机组、仿真机、学员评价系统

Design and application of the student evaluation system of the thermal power unit simulator

03011313 Dongrong Xin

Supervised by Wei Leng

Abstract：At present, thermal power units not only to obtain greater unit capacity as the goal, but put forward new focus on the development of: high efficiency, low energy consumption, low pollution, more economical power generation equipment and new clean coal combustion power generation technology. This also put a higher requirement for those plant operators and college students who are ready to enter the power plant. Therefore, how to effectively improve the operation level of the students has become a hot topic in the pre job training of power plant.

Usually due to economic and safety considerations, the major power system as well as the university is usually used an analog computer simulation operation training for students, this way can not only simulate the realistic operational environment perfectly, but also bring convenience to coaches that they will monitor the operation of the students in the whole process. Traditional student evaluation, because of the complexity of the actual operation of the power plant operation to evaluate the operation personnel of the whole operation process is not easy by a relatively fixed score standard. However, with the continuous progress of the simulation system, the evaluation system of the students is also urgent to improve. Relying on a function of the simulation system of thermal power plant in the interface of coach station, operated by the coaches to evaluate operation level, examine the effect of training, real-time monitor and record the students each of the steps and the whole operation process, to evaluate the operation procedures and results.

Based on the simulation system of Lianyungang Hong Yang thermal power unit as the object, according to the study of the principles of boiler, thermal power plant and the unit set control operation and other professional knowledge, and unit simulation technology, corresponding to the actual unit of thermal power system and operating procedures and other related knowledge, the practical machine combined Lianyungang Hong Yang power plant (the simulation object) the operation standards and standardized operation, and operation safety, economic requirements, in the graphical modeling and simulation support system environment, running from the dynamic curves, important conditions, alarm and so on, design a reasonable assessment of student evaluation operation level in the simulator software, and the actual use of the situation an example in the simulator, the evaluation result and make the corresponding analysis.

Key words: thermal power unit; simulator unit; student evaluation system

目 录

1 绪论 ……………………………………………………………………………………………1

1.1 火电机组仿真机学员评价系统的研究背景和意义 ………………………………………1

1.2火电机组仿真机运行评价系统的研究状况 …………………………………………………2

1.3论文的研究内容 ……………………………………………………………………………3

2 学员评价系统简介 …………………………………………………………………………4

2.1学员评价系统概述 …………………………………………………………………………4

2.2学员评价系统主界面 ……………………………………………………………………4

2.3动态曲线 ……………………………………………………………………………………5

2.4状态条件 ……………………………………………………………………………………9

2.5报警 …………………………………………………………………………………………10

2.6历史考核查询 ………………………………………………………………………………11

3 仿真系统冷态启动 …………………………………………………………………………13

3.1启动前的准备 …………………………………………………………………………13

3.2锅炉上水 …………………………………………………………………………13

3.3外来蒸汽加热 …………………………………………………………………………13

3.4点火前的准备工作及注意事项 ……………………………………………………………14

3.5锅炉点火 …………………………………………………………………………14

3.6锅炉的升温升压过程 ………………………………………………………………………15

3.7锅炉启动时的监视 ………………………………………………………………………16

4 学员评价参数设置 …………………………………………………………………………18

4.1动态曲线特性 …………………………………………………………………………18

4.2状态条件 …………………………………………………………………………18

4.3报警条件 …………………………………………………………………………19

5 操作实例与分析 …………………………………………………………………………22

5.1动态曲线分析 …………………………………………………………………………22

5.2状态条件分析 …………………………………………………………………………30

5.3报警分析 …………………………………………………………………………30

5.4改进方案 …………………………………………………………………………31

6 结论 …………………………………………………………………………………32

致谢 …………………………………………………………………………………33

参考文献 ………………………………………………………………………………34

火电机组仿真机学员评价系统的设计与应用

1、绪论

1.1火电机组仿真机学员评价系统的研究背景和意义

自第三次工业革命，或者说是信息革命以来，信息产业，以新型的计算机技术为代表，以惊人的速度发展，在各个领域都展现出了其富有生命力的一面。这也是第一次知识这种意识形态的要素充分涌流，超越了以往的物质资本等普通的成产要素，显示出其强大的创造能力，把人类社会的发展代入了新的时代——知识经济时代。^[1]在这个对知识产力要求极高的新型时代，人们获取知识的方式也产生了极大的改变，从以往的面传口授进化到了如今的远程教育以及多媒体教育。这不仅代表了教育方式的飞跃，也符合现如今的时代精神。在此背景之下，仿真这一方式应运而生，在各个领域发挥出了它的作用。

若深究仿真技术的定义，我们可以认为其是一种通过建立模型，拟合现实装置，从而开展模拟、实验的技术，达到学习、培训等目的。^[2]对比其他技术，仿真技术拥有以下优点：安全性强、相对可控、经济性好、节约时间、能够数次重复，其应用相当广泛，涵盖航空航天、电力、国防、化工、原子能、航海、农业、冶金、医学等领域，不仅可以实现科学研究的目的，同样能够起到培训相关人员、模拟现实环境、故障分析、数值计算、操作考核等作用。^[3]由以上分析我们可以得出，仿真技术作为一种适应时代需求、特性良好、用途广泛的新型技术，在工程中有着不可替代的作用。^[4]本文主要针对火电站仿真机进行分析。

本文中，火电机组仿真技术的仿真对象为连云港虹洋热电厂的发电机组，涵盖面较广，针对性较强。在众多仿真系统中，大型火电机组的仿真模拟要求较高，系统复杂，专业性强，要完成完整的模拟需要大量的拟合计算工作，同时需要根据厂房提供的实际数据进行调整。大型火电机组仿真系统是根据发电机组的实际设备、系统及其运行过程来设计并建立相对应的数学模型，以大量的计算机运算为基础。^[5]其内容涉及面广，以控制系统、计算机技术、热能动力、电气系统、数学、电工电子及仪表等多专业、多学科的理论为基础，以多种物理设备以及计算机技术为工具，对实际电站的发电机组进行仿真。^[6]例如，本文中讨论的连云港虹洋热电厂大型燃煤发电机组，其主要部分包括发电机、汽轮机、锅炉三大主系统，其内部设置包括：送风机、引风机、密封风机、给煤机、磨煤机、循环水泵、除氧器、等离子点火器、高压加热器、低压加热器、润滑油泵、减温减压系统、供热系统等设备。^[7]

自进入21世纪以来，我国电力行业系统中，乃至各大高校相关专业，都已经大范围的采用仿真技术。究其原因，由于近些年来电力系统地高速发展，新型电站的大量投入运行，操作系统的进一步更新，这些因素都对电厂的操作运行人员提出了更高的要求。毕竟在整个电站运行的过程中，大部分的事故都是与机组人员的不正确操作有关。^[8]因此，无论是从机组经济性角度、机组运行安全角度、抑或是整个电网的平稳运行角度来看，提高电站操作运行人员的操作技术无疑是运行工作中最值得注意的一环。^[9]而面对运行中复杂多变的工况，甚至是各种故障或者报警的情况，实际机组显然不能满足操作培训的需要。每一次特殊工况，无论是机组启停、跳闸还是报警，都伴随着巨大的经济效益和利益。^[10]因此，火电机组仿真技术在此的优势就极大凸显。我们可以通过仿真系统来模拟各种工况，设置故障或者特定数据，满足各种操作需要，在提升机组人员操作水平的同时，也保证了整个电力系统的经济利益和安全性、稳定性需求。^[11]但在看到仿真机优势的同时，也应注意其不足，包括以下几点

（1） 仿真系统的通用性

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