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电站运行系列虚拟仿真实验室

浏览发布时间:2014-10-20

1、燃煤火电机组仿真实验室
燃煤火电机组仿真系统是模拟电站燃煤发电机组的锅炉设备及系统、汽轮机设备及系统、电气设备及系统流程及特性的一种全范围数字仿真系统。操作员站(实)与相关机组数学模型(虚)相结合,虚拟仿真与实物之间相结合,从而提供与现场相像的运行实习环境。
火电机组仿真系统可实现下述正常操作功能:
(1)从冷态时电气厂用电系统受电开始到温态、热态、极热态直至满负荷的启动操作。
(2)锅炉、汽机、发电机跳闸后恢复到额定负荷。
(3)机组从100%负荷正常停机到滑参数停机状态。
(4)锅炉吹扫、点火、汽机启动和发电机同期并网等其它指定工况的启、停或升、降负荷操作。
(5)设备或系统可靠性试验及联锁保护试验。
(7)500kV系统和厂用电系统的操作。
除上述正常操作训练功能外,仿真系统能模拟和重演机组运行中的异常和故障工况。仿真系统模拟机组运行中发生故障与事故的可能性包括两种:一种是由于运行培训人员(学生)操作不当自然引发的;另一种是在仿真系统上由教练员(指导教师)根据运行培训工况需要,人为设置以后发生。无论是自然引发,还是人为设置的随机故障,其产生的物理现象应当和参考机组反映一致。多重故障可以同时发生。对于各种故障或事故,学生可在操作盘上或操作员站上进行操作处理,这时仿真系统能反映学生的操作处理情况,如果处理合理,故障或事故应逐渐消除,如处理不当,应模拟出事故扩大后的现象与参考机组反映一样。
仿真系统网络结构如图2-3-2所示。
燃煤火电机组仿真实验室如图2-3-3、图2-3-4,它们类似于火电厂机组集控室。
为能涵盖目前国内所有主流火电机组的类型,燃煤火电机组仿真实验室共建设有8个分室。每个分室配置一套仿真系统硬件,每套硬件可运行不同容量、类型的机组模型软件(即一机多模),包括200MW、300MW、600MW(亚临界、超临界)、1000MW(超超临界)、循环流化床机组等各种参数和容量、不同机型和不同DCS控制系统的火电机组仿真系统软件20多套,这些软件全部由我校仿真开发团队自主研发。

火电机组仿真系统网络结构图

火电机组仿真实验室分室1 火电机组仿真实验室分室2

教练员站(台)是仿真系统的控制中心,教练员(学生也可自己使用)通过LCD画面、键盘、鼠标等,控制仿真系统的启动、停止。通过教练员站,可以选择不同的初始条件,不同的事故种类,搭接合理典型的实验项目;手动配置、调节和使用仿真系统进行实训或实验。教练员站对学生操作形成操作记录,对运行参数形成记录,并通过软件分析进行客观成绩评定。
通过在火电机组仿真系统上开展实训,能够让学生对热工基础课程和锅炉、汽轮机、电气设备等专业课程中所学的理论知识达到融会贯通,并完整了解电力生产过程,了解不同机组的特点,掌握机组设备启动停止方法和参数调整等运行技能,熟悉部分典型事故的现象,锻炼其分析、处理事故的能力。
火电机组集控运行仿真实验室开展的发电机组运行实训项目包括:
(1)熟悉系统。
熟悉DCS系统及发电厂生产工艺流程。
(2)机组冷态启动。
模拟机组大小修后的启动操作。即从送电开始,辅机分步试运转,按规程及机组冷态启动曲线进行锅炉点火、升温升压、汽机冲转、发电机并网、直到带满负荷。
(3)运行调整。
模拟机组在不同负荷段范围内进行负荷变化,在手动方式下,调整各个主要参数。要求学生能够熟练掌握燃烧调整、风量调节、汽温调节、给水调节等方法与技巧。
(4)滑参数停机。
模拟机组正常停机的操作。按规程及滑参数停机曲线进行降温、降压、降负荷操作,直至完全停机。
(5)热态启动。
模拟机组临检、调停等状态的启动操作。
(6)事故处理。
掌握事故处理的一般原则,能够根据现象迅速准确分析判断事故,并及时采取措施进行处理,包括锅炉典型事故、汽机典型事故电气典型事故等。

2、燃气蒸汽联合循环机组实验室

作为一种清洁、高效发电技术,燃气蒸汽联合循环发电近年来在我国发展较快,为使学生有机会接受此类发电机组运行实训,中心通过与国信淮安燃机发电有限公司合作,自主开发了9E级燃气蒸汽联合循环发电机组仿真系统。
燃气蒸汽联合循环机组仿真实验室开展的实验(实训)项目包括:
(1)联合循环机组辅助系统启动过程训练。
电气送电过程、机组公用系统投运、燃气轮机辅助系统投运、汽机辅助系统投运、余热锅炉辅助系统投运。
(2)燃气轮启动、停止过程训练。
燃气轮机启动过程、 燃气轮机发电机并网、余热锅炉升温升压过程、汽轮机冲转、发电机并列、燃气轮机升负荷过程、燃气轮机燃烧方式切换过程、IGV调节过程、机组协调控制过程、燃气轮机停机过程、燃气轮机离线水洗过程、机组停机过程、机组热态启动等。
(3)联合循环机组故障处理训练。
燃气轮机主要事故处理过程、余热锅炉、汽轮机、 电气系统主要事故处理过程等。

燃机仿真系统

3、核电站仿真实验室
核电站仿真实验室由核电站仿真模拟器(实)、工作站和核电站数学模型(虚)构成。核电站模型包括1200MW压水堆核电厂总体模型、AD600型先进压水堆核电厂总体模型、压水堆功率调节系统演示板、压水堆燃料组件结构模型、汽水分离再热器结构模型、压水堆蒸汽发生器结构模型、稳压器结构模型、压水堆冷却剂泵本体模型和压水堆控制驱动机构模型等。利用上述模型,可以对真实核电厂发电机组进行运行过程的仿真。
核电站运行仿真实验室率先构建了目前市场或高校稀缺的核电站模拟系统。本实验室结合实验进行核电站认识及仿真运行实习,能够让学生对核电站的生产流程,设备与系统的试验、参数的调整等有一个较完整的认识和理解。

核电站运行仿真系统操作界面1 核电站运行仿真系统操作界面2

核电站仿真实验室目前开展的实验项目包括:
(1)核反应堆运行操作。包括反应堆热备用到冷停堆的全程操作,热备用到低功率运行的过程操作。
(2)核电汽轮机的冲转、升速。
模拟核电站汽轮机按规程进行冲转、升速等生产过程操作。
(3)电气并网/脱扣。
模拟核电站电气并网和脱扣操作过程。
(4)核电站运行过程的参数调整与控制运行。
模拟核电站运行过程中的各种操作过程,可进行在线的参数调整,控制核电站的运行过程。
4、火电机组脱硫系统仿真实验室
为满足热能动力、环境工程专业学生实训需求,以谏壁电厂300MW机组为原型,开发了脱硫仿真系统。
该系统开展的实验(实训)项目包括:
(1)公用系统投运过程。
(2)脱硫辅助系统投运过程、石灰石浆液制备过程、吸收塔注浆及循环系统投运过程、烟气系统投运过程、浆液排出系统投运过程、真空皮带脱水系统投运过程。
(3)脱硫系统运行参数调整。
(4)脱硫系统停用过程。
(5)脱硫系统事故处理。

脱硫仿真系统

5火力发电厂生产过程CAI实训室
火力发电厂生产过程CAI实训室集文字、图形、图像、动画、音频、视频等多种媒体手段于一体,把火力发电厂的知识最大限度地全面展现在学生面前。层次清晰,路径明确,操作简便,具备充分的表现力、吸引力、易读性和趣味性。实训过程中注重导航策略和交互功能,既使实训内容结构复杂、涵盖知识面广,又能赋予学生较大的学习自由度,使他们可以在各种信息间跳转,快速简捷地找到所需要的信息,使整个学习过程变得更加灵活顺利,更加具有个性化。
通过课件的学习,能够充分掌握火力发电厂的生产过程以及热力系统和热力设备,降低了实习经费,明显提高了教学实习和相关专业课程的教学质量。本实训室为电力、热动类专业师生生产实习和专业课程教学提供了良好的平台,对电力等相关专业和工人培训也具有很好的辅助效果。
该实训室完成的主要内容有:
(1)火力发电厂生产过程的全流程熟悉
以电厂视频和二维动画为主要方式详尽的表现了火力发电厂的概貌、生产过程的详细解说以及各个设备的主要作用。
(2)锅炉设备和汽轮机设备实训
通过几百幅图片和三维动画对设备的概念、作用、结构、位置等各个方面进行了详细的说明,在图片以及插放视频画面时都加以大量的文字注释。
(3)大型热力系统设备解剖
采用三维动画手段层层剖析,直观形象,同时配有二十多幅热力系统图。

火力发电厂生产过程CAI训练界1 火力发电厂生产过程CAI训练界面2

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