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1、 項(xiàng)目背景介紹

國能集團(tuán)永州電廠位于湖南省永州市東安縣蘆洪市鎮(zhèn)，是國家能源集團(tuán)在湘實(shí)施“一南一北、統(tǒng)籌發(fā)展”布局的先行項(xiàng)目，全省能源安全保障戰(zhàn)略的重點(diǎn)項(xiàng)目，同時(shí)也是全省重點(diǎn)實(shí)施的十大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目之一；

國能集團(tuán)永州電廠因儲(chǔ)備人員培訓(xùn)力度不足、人員技能評(píng)定手段單一等問題，亟需一套全范圍仿真系統(tǒng)來解決此一系列需求；

2020年4月于和利時(shí)簽訂合同，采購一套針對(duì)于永州發(fā)電廠的定制開發(fā)仿真系統(tǒng)，并采用先進(jìn)的激勵(lì)式虛擬DPU電廠仿真技術(shù)，項(xiàng)目規(guī)模龐大對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)運(yùn)行及通訊功能提出挑戰(zhàn)，項(xiàng)目就地閥門數(shù)據(jù)庫6400個(gè)閥門，仿真范圍內(nèi)108個(gè)控制站，通信硬點(diǎn)數(shù)據(jù)量6.1萬，中間數(shù)據(jù)通信量3萬，OPC總數(shù)據(jù)吞吐量9.1萬，模型數(shù)據(jù)庫：95萬；最終通過和利時(shí)工程實(shí)施將電腦CPU運(yùn)算從90%降低到40%，通信響應(yīng)由7s提高至300ms，完美實(shí)現(xiàn)了邏輯驗(yàn)證、運(yùn)行/熱控人員雙系統(tǒng)培訓(xùn)、故障演練等功能，收獲用戶一致好評(píng)。

2、 項(xiàng)目目標(biāo)與原則

本項(xiàng)目以永州發(fā)電廠一期工程2×1050MW超超臨界燃煤機(jī)組#1機(jī)組為對(duì)象，開發(fā)一套全范圍、高逼真度的仿真系統(tǒng)，包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電氣系統(tǒng)、脫硫脫硝系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、凝結(jié)水凝處理系統(tǒng)、化水系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)及全廠公用系統(tǒng)等，尤其需要指出的是：本項(xiàng)目需要實(shí)現(xiàn)國華永州發(fā)電廠機(jī)組級(jí)自啟停系統(tǒng)的全過程仿真。本仿真培訓(xùn)系統(tǒng)具備完善的培訓(xùn)管理功能，提供向受訓(xùn)人員展現(xiàn)正常、異常和緊急狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，經(jīng)培訓(xùn)后能夠熟練地掌握機(jī)組啟停過程和維持正常運(yùn)行的全部操作，學(xué)會(huì)處理異常、緊急事故的技能，訓(xùn)練應(yīng)急能力，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

3、 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用情況

（1）永州電廠仿真項(xiàng)目范圍包含：

汽機(jī)鍋爐、電氣、脫硫、脫硝、輸煤、除塵、除灰、化水（精處理）、NCS；

（2）永州電廠仿真項(xiàng)目功能包含：

邏輯驗(yàn)證、正常操作、典型事故、自動(dòng)評(píng)分、分組培訓(xùn)、盤臺(tái)硬手操、多媒體火焰；

（3）項(xiàng)目全流程及各節(jié)點(diǎn)時(shí)間如下：

2020年7月：項(xiàng)目啟動(dòng)；

2020年8月：相似機(jī)安裝；

2021年5月：項(xiàng)目硬件出廠；

2021年7月：硬件開箱；邏輯驗(yàn)證。

2021年12月：軟件出廠；

2022年4月：項(xiàng)目驗(yàn)收；

（4）項(xiàng)目特點(diǎn)：

工藝特點(diǎn)：目前為止國內(nèi)最南端“煙塔合一”項(xiàng)目，百萬機(jī)組單汽泵系統(tǒng)，十抽汽回?zé)崞啓C(jī)機(jī)組；脫硫廢水工藝采用的是廢水三效零排放工藝，此工藝流程廠，控制閥門多；針對(duì)此工藝在實(shí)施過程中專門開發(fā)新的算法模塊，來實(shí)現(xiàn)此工藝仿真功能。

項(xiàng)目規(guī)模：就地閥門數(shù)據(jù)庫6400個(gè)閥門，仿真范圍內(nèi)共有108個(gè)控制站，通信硬點(diǎn)數(shù)據(jù)量6.1萬，中間的數(shù)據(jù)通信量3萬，OPC總數(shù)據(jù)吞吐量9.1萬，模型數(shù)據(jù)庫：95萬；

·  運(yùn)算數(shù)據(jù)量龐大而造成高配置計(jì)算器無法運(yùn)轉(zhuǎn)，通過打破常規(guī)配置，配置不同模型任務(wù)，做到區(qū)別分類，精簡合并，最終將電腦CPU運(yùn)算從90%降低到40%。

·  虛擬控制器和OPC通訊軟件（原本合并),拆分安裝，將模型站和OPCS通訊軟件安裝到同一臺(tái)電腦，虛擬控制器和工程師站安裝到一起，分別訪問本機(jī)通信接口，降低交換機(jī)交叉通信量，通信響應(yīng)由7s提高至300ms。

4 、 效益分析

（1）強(qiáng)大的邏輯驗(yàn)證功能，保證現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)

在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)前期，仿真系統(tǒng)作為最有利的邏輯驗(yàn)證和校驗(yàn)工具，對(duì)國華永州現(xiàn)場(chǎng)APS（Automatic Plant Start-up and Shut down System:火力發(fā)電廠自動(dòng)啟/停機(jī)控制系統(tǒng)）邏輯進(jìn)行了驗(yàn)證，共計(jì)發(fā)現(xiàn)371條邏輯問題，并具備修改后邏輯驗(yàn)證功能，從而確保實(shí)際生產(chǎn)中APS系統(tǒng)能夠直接調(diào)用如SCS、MCS、BMS、DEH、CCS等的各種熱工控制系統(tǒng)，全工況、全過程、全自動(dòng)地參與機(jī)組啟停控制，完成復(fù)變系統(tǒng)的調(diào)控。

（2）運(yùn)行/熱控人員雙系統(tǒng)培訓(xùn)，維護(hù)成本低

本項(xiàng)目采用和利時(shí)激勵(lì)式虛擬DPU電廠仿真技術(shù)采用數(shù)學(xué)模型+虛擬DPU+真實(shí)DCS軟件構(gòu)成，使用與國華永州現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)控制系統(tǒng)完全一致的 DCS歷史站軟件、DCS工程師站軟件、DCS操作員站軟件，使用模擬控制單元 DPU 的仿真軟件來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)分散控制系統(tǒng)的控制器運(yùn)算功能，直接導(dǎo)入DCS工程師站實(shí)際的控制組態(tài)工程，下裝運(yùn)算邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的完全仿真。在具有傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)運(yùn)行人員的基礎(chǔ)培訓(xùn)功能外，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電廠熱控人員的DCS軟件的組態(tài)、維護(hù)等培訓(xùn)；實(shí)現(xiàn)后期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝的邏輯改造進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)收，并將控制策略組態(tài)測(cè)試結(jié)果直接導(dǎo)入現(xiàn)場(chǎng)DCS使用等高級(jí)功能。

不但可以滿足用戶運(yùn)行人員的使用要求，還可以滿足熱工人員的培訓(xùn)要求，同時(shí)在DCS組態(tài)文件調(diào)試時(shí)期，可先于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)DCS控制測(cè)量進(jìn)行仿真校驗(yàn)和驗(yàn)證，提前規(guī)避控制風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化控制方案。同時(shí)在造價(jià)成本上和傳統(tǒng)仿真系統(tǒng)相差甚微，且在后期項(xiàng)目維護(hù)上，因現(xiàn)場(chǎng)普通熱控人員本身具備對(duì)仿真系統(tǒng)中DCS部分的系統(tǒng)維護(hù)和組態(tài)升級(jí)，因此也具有極大的成本優(yōu)勢(shì)。

永州仿真項(xiàng)目采用和利時(shí)公司基于HOLLiAS MACS系統(tǒng)產(chǎn)品自主開發(fā)的、國際領(lǐng)先的虛擬DPU軟件，在仿真系統(tǒng)中使用真正的工業(yè)DCS軟件和虛擬主控軟件（VDPU）有機(jī)結(jié)合。以保證操作員功能及界面、工程師功能及界面、數(shù)據(jù)服務(wù)功能、報(bào)警和日志功能、運(yùn)行畫面、控制方案等與真實(shí)機(jī)組完全一致，亦可用于DCS控制邏輯優(yōu)化，真實(shí)控制工程隨時(shí)進(jìn)行組態(tài)更新，操作與真實(shí)DCS完全一致。

VDPU軟件運(yùn)行在計(jì)算機(jī)純軟件環(huán)境中，不需要使用任何主控硬件，和利時(shí)激勵(lì)式虛擬DPU仿真系統(tǒng)采用了和現(xiàn)場(chǎng)DCS同樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和全局?jǐn)?shù)據(jù)庫，虛擬DCS中的點(diǎn)和實(shí)際DCS中的點(diǎn)是嚴(yán)格的一對(duì)一映射關(guān)系。可以將實(shí)際DCS中的數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到虛擬DCS中回放和分析，實(shí)現(xiàn)控制策略研究、模型校驗(yàn)、故障分析等功能。