DD295266A5 - Simulationsanlage fuer kraftwerksprozesse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Simulationsanlage fuer Kraftwerksprozesse zum Erlernen komplexer Kenntnisse eines Kraftwerksprozesses, wie technologische Ablaeufe und grundsaetzliche Inbetriebnahmeschritte. Dieses geschieht mittels einer Anzeigetafel, auf der die Prozeszabschnitte eines Kraftwerkes dargestellt sind. Miteinander verbunden sind diese Abschnitte und deren Bausysteme durch Medienfluszbilder. Ein Wirtsrechner fuehrt alle Programmfunktionen aus. Diese werden auf einen Mikrorechner uebertragen, der die Anzeigesteuerung auf der Tafel uebernimmt.{Simulation; Kraftwerksprozesz; Anzeigetafel; Prozeszabschnitte; Medienfluszbilder; Wirtsrechner; Programmfunktion; UEbungsprogramm; Pruefprogramm}

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Simulationsanlage für Kraftwerksprozesse zum Erlernen komplexer Kenntnisse eines Kraftwerksprozesses, wie technologische Abläufe und grundsätzliche Inbetriebnahmeschritte.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind eine Reihe von Simulationseinrichtungen bekannt. Zum Beispiel wird durch das Dß-WP 150962 eine Einrichtung zur Simulation des Betriebsverhaltens von Kraftwerksbtöcken beschrieben. Hier werden die zu simulierenden Funktionselemente in bekannterWeise durch Leuchtfelder in einem Fließbild symbolisch dargestellt. Die jeweils leuchtenden Felder zeigen an, daß das betreffende Gerät, z. B. Wasserpumpe, Kohlemühle usw., in Betrieb ist. In gleicherweise werden simulierte Störungen angezeigt. Die einzelnen Parameter, wie Druck, Temperatur u.a., werden über entsprechende Anzeigegeräte dargestellt. Zur Simulation des Anfahrvorganges liefert ein mit der Netzfrequenz gespeister Taktfrequenzgeber über ein Frequenzteiler eine Schaltfrequenz, deren Impulse über einen Schrittschalter alle erforderlichen Schalthandlungen in logischer Folge und zeitabhängig von der über den Taktfrequenzgeber gegebenen Taktzeit über entsprechende Steuerleitungen zu den einzelnen Funktionselementen der Einrichtung auslösen.

Wie die einzelnen darzustellenden Funktionsblöcke selbst angeordnet sind, wird in dieser Schrift nicht aufgezeigt. Dazu wird in dem DD-WP 255261 eine Einrichtung zur Simulation des Anfahrens von Brikettfabriken vorgestellt. Hier wird ein Schaubild, welches den Weg der Kohle in einer Brikettfabrik aufzeigt, verwendet. Die einzelnen Aggregate erscheinen als farbige standardisierte Symbole, und Transportbänder werden durch Leuchtsignale in Laufrichtung gekennzeichnet. Die für die Ablaufdarstellung notwendigen Steuer- und Informationseffekte werden elektromechanisch erzeugt. Dieses System ist nur für einen Anwendungsfall ausgelegt und demzufolge nicht auf andere Anlagen ausweitbar. Weiterhin sind bei dieser Anlage die Schrittfolgen festgelegt, so daß eine echte Simulation nicht vorgenommen werden kann. Letztlich wird durch die DE-PS 3543680 die bauliche Anordnung eines elektronischen Steuer- und Regelsystems beschrieben. Es stellt ein System dar, das hauptsächlich für den Einsatz an Maschinen oder in Prozeßanlagen bestimmt ist. Es besteht aus einem Vorrat von verschiedenen Signalumformungseinheiten und Signalverarbeitungseinheiten, die entsprechend dem jeweiligen Anv/endungsfall zusammengesteckt werden. Dieses ist für den Anwender nur günstig, wenn er nur für einen bestimmten und sich nicht ändernden Anwendungsfall seine Gerätekonfiguration zusammenstellt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist öS, eine Simulationsanlage für Kraftwerksprozesse zu schaffen, welche als bauliche Einheit variabel ein großes Spektrum von Anwendungsfällen absichert.

-2- 295 Darlegung da» Wosons dor Erfindung

Aufgabe der Erfindung Ist os, mit Hilfo einer Anzeigetafel, die den technologischen Zusammenhang aller wesentlichen Bausysteme veranschaulicht, und oinos Rechnerbaustolns vielfältige prozeßspezifische Vorgänge anzusprechen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch golöst, daß der gesamte Kraftwerksprozoß In einem Rechner simuliert wird und daß dieser Wirtsrechner seine Anweisungen über eine Schnittstelle auf einen Mikrorochnerbausteln gibt, der der Anzeigetafel zugeordnet ist. Die Anzeigetafel ist in Hauptabschnitte aufgeteilt, die den wesentlichen Kraftworksprozosson entsprechen. Die Verbindung der einzolnen Anlagenteile orfolgt über Medionflußbilder, welche als Leuchtdiodonstrocken realisiert sind. Weitorhin ist vorgesehen, daß die Botriobsbereitschaft bzw. ein Störfall für die wichtigsten Baustufon angezeigt wird. Weitere Ausgestaltungen enthalten die Unteransprüche.

Ausfuhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher orläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1: ein Blockschaltbild,

Fig. 2: die Darstellung der Kesselanlage auf der Anzeigetafel,

Fig. 3: die Darstellung der Wasseraufbereitungsanlage auf der Anzeigetafel,

Fig.4: den Programmablauf für das Hauptprogramm,

Fig. 5: den Programmablauf für Medienflußbilder.

In dem Blockschaltbild laut Fig. 1 wird die Ansteuerung der Anzeigetafel dargestellt. Sie erfolgt über einen Wirtsrechner 1, welcher über eine Schnittstolle 2 einen Mikroprozessor 3 ansteuert. Diesem Mikroprozessor 3 sind die üblichen Baustufon, wie Takterzeugung 4, Interruptlogik 5, Rücksetzlogik 6 zugeordnet. Über seinen internen Bus 7 ist er mit einem ROM 8, einem RAM und zwei PIOsIO₁11 verbunden. Die PIOsIO, 11 betreiben über ihren externen Bus 12 Kanüle 13.1 ...13.n. Mit Hilfe dieser Kanäle 13.1... 13.n werden Leuchtdioden angesteuert, die auf der Anzeigetafel den Medienfluß darstellen. Weiterhin werden noch Leuchtdioden angesteuert, die den Betriebsfall bzw. den Störfall von wichtigen Baustufen im Gesamtprozeß des Kraftwerkes anzeigen. Die in ihrer Gesamtheit nicht dargestellte Anzeigetafel veranschaulicht den technologischen Zusammenhang aller wesentlichen Bausysteme des Kessel- und des Wärmekraftwerksprozesses. Über den Wirtsrechner können durch Programmfunktionen prozeßspezifische Vorgänge angesprochen werden. Um auch einzelne Vorgänge hervorheben zu können, ist die Anzeigetafel dazu in wesentliche Prozeßabschnitte aufgeteilt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dazu folgende sechs Abschnitte zu wählen:

- Kesselanlage

- Wasseraufbereitungsanlage

- Turbinenanlage

- Kühlwasseranlage

- Generatoranlage

- Fernheizanlage.

Die einzelnen Programmfunktionen sind dazu so aufgebaut, daß durch bestehende Freistellen die Inhalte der Programme spezifisch zur jeweiligen Kessel- bzw. Kraftwerksanlage ergänzt werden können. Ebenso ist es natürlich auch möglich, nur einen bestimmten Prozeßabschnitt zu bearbeiten.

Als Beispiel für die Darstellung der Prozeßabschnitte auf der Anzeigetafel ist in Fig. 2 die Kesselanlage und in Fig. 3 die Wasseraufbereitungsanlage dargestellt.

Zur Kesselanlage soll dabei eine nähere Ausführung erfolgen. Es ist zu beachten, daß über das Programm die einzelnen Baustufen ausgewählt werden können, zu denen auch eine Erläuterung auf dem Bildschirm erfolgt.

Allgemein werden wesentliche technologische Hauptschritte der Inbetriebnahme r.acheinander aufgeführt. Sie bilden bei der Kenntnisvermittlung die Voraussetzung für die Nutzung der Inbetriebnahmefunktion. Nach einer Vorauswahl mittels Leuchtbalken erfolgt die Abarbeitung durch schrittweises Betätigen einer entsprechenden Taste. Bei einem Kaltstart werden durch Ansprechen konkreter Fragen in sequentieller Folge die wesentlichen technologischen Schritte der Inbetriebnahme einer Kesselanlage abruf bar. Zu jeder Frage werden Antworten vorgegeben. Bei richtiger Beantwortung erfolgt eine Weiterführung des Programms.

Bei Fehlbeantwortung erfolgt eine Erläuterung zum Sachverhalt. Prinzipielle Schrittfolgen werden durch die Ansteuerung der Leuchtdiodenstrecken stufenweise parallel dazu veranschaulicht. Es besteht dabei die Möglichkeit, diese Programmfunktion als Übungsprogramm oder als Prüfungsprogramm zu nutzen. Erfolgt die Wahl als Übungsprogramm, ist eine kontinuierliche Fehlerauswertung möglich, wobei das Programm bis zum Ende der Inbetriebnahme des Kessels abläuft. Im Gegensatz dazu wird beim Prüfprogramm nach einer erreichten Fehlerzahl das Programm abgebrochen.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, können folgende Brennstoffvarianten bezüglich des Kessels gewählt werden:

Gasfeuerung

Ölfeuerung

Kohlenstaubfeuerung (Ölzündung)

Kohlenstaubfeuerung (Gaszündung)

Kohlefeuerung.

Nach Abruf der vorgesehenen Feuerung wird der Bediener über vorgegebene Fragen zu den jeweils nächsten Schritten geführt.

Für die Bausysteme der Kesselanlage ist jeweils eine Kurzbeschreibung gespeichert. Sie enthält physikalisch-technische Aufgaben der Bausysteme und wesentliche funktioneile Zusammenhänge. Die abrufbaren Ba /sterne entsprechen Hauptsystemen im Kraftwerks- bzw. Wärmeerzeugungsprozeß. Sie sind bei der Kesselanlage Mühle 21, Kohlebunker 22,

Ventilatormühle' 23, Gasbrenner 24, Ölbrenner 25, Kohlenstaubbrenner 26, E-Filter 27, Saugzug 28, Luvo 29, Frischlüfter 30,

Laugenentspanner 31, Spolsowossorbohältor 32, Entgaser 33, ECO 34, Kossol 35, SUE 36, ZDUE 37, BUE 38, Kondonsattank 39, Katlonenauetauschar 40, Mischbottaustauschor 41, Botriebskondoneatbohältor 42, Kühlturm 43, Roduzierstation 44, HD-Kondeneatkühler 45, HDV I, HDV Il 46, KSP 47, Hllfekühlor 48, HK1-3 49, NDV GO, KP 1 GI, Kondensator 62, Wassorstoffkühlor 53, Lüfter 54, Generator 55, Doppolkammorfiltor 56, Mlschwassorspoichor 57, Einkammorfiltor 58, Roinwasserspolcher 59, Relnwasserbockon 60, Doionatspoichor 61, Anlononaustcuschor 62.

In diesem Fall sind die Bezugszoichen für dio figürliche Darstellung verwendet worden. Auf dor Originalschautafol worden dio Bausystomo mit dom entsprochenden Namon bozolchnot, Das Übungsprogramm bei dor Inbetriebnahme enthält für ausgowählto Bausysteme, z. B. Spoisewassorbehälter, Freistellen in dom bostehondon Basisprogramm, so daß spozifischo Ergänzungen eingefügt wordon können.

Bei dor Wasserbereitungsanlago wird analog vorgegangen.

In Fig.4 wird der Programmablauf für die Auswahl der entsprechenden Programmfunktionen veranschaulicht. Ebenso wird in Fig. 5 dor Programmablauf zur Auswahl dos Modionflusses gezeigt. Die Medienflußblldor, die auch in den Fig. 2 und 3 zu erkennen sind, stellen spezifische technologische Abschnitte gobräuchiichor Stoffe (Wasser, Dampf u.a.) zu ihren Bausystomon dar. Der zugeordnete technologische Fluß wird an der Anzeigetafel, wio bereits dargelegt, durch Leuchtdiodenstrecken gekonnzeichnet.

Dabei können folgende Wege angesteuert werden:

Kesselspeisewasserweg

Dampfweg (Fernwarme)

Dampf'veg (Turbine 8t Fernwärme)

Dampfweg (Zwischenüberhitzung)

Speisewasservorwärmweg

Kühlwasserweg (Hilfskühlerbetrieb)

Kühlwasserweg (Kondensationsbetrieb)

Heizwasserweg

Kondonsatweg.

Mittels dor Pfeiltasten der Tastatur wird ein Leuchtbalken auf dem Bildschirm auf das gewünschte Flußbild geführt. Durch die ENTER-Taste wird erreicht, daß dieses Medionflußbild dann auf der Anzeigetafel erscheint.

Die verschiedenen Programmfunktionen können natürlich ineinander integriert werden.

Claims (7)

1. Simulationsanlage für Kraftwerksprozesse, bei der über eine Anzeigetafel Produktionsprozesse dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Anzeigetafel, welche eine mikrorechnergesteuerte Ansteuerung besitzt, die gesamte Kraftwerksanlage in spezifische technologische Abschnitte unterteilt ist, die durch Medienflußbilder miteinander verbunden sind, wobei die Bausysteme durch vielfältige Programmfunktionen prozeßspezifisch Ober einen Wirtsrechner mit Bildschirm und Tastatur angesprochen werden.

2. Simulationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Programmfunktionen so aufgebaut sind, daß durch bestehende Freistellen ihre Inhalte zur jeweiligen Anlage ergänzbar sind.

3. Simulationsanlage nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm als Übungsprogramm läuft, in dem eine kontinuierliche Fehlerauswertung erfolgt.

4. Simulationsanlage nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Programm als Prüfungsprogramm läuft, in dem das Programm nach einer bestimmten Fehlerzahl abgebrochen wird und diese Fehler dokumentiert werden.

5. Simulationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselanlage, Wasseraufbereitungsanlage, Turbinenanlage, Kühlwasseranlage, Generatoranlage und Fernheizanlage die wesentlichen Prozeßabschnitte darstellen.

6. Simulationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte Medienfluß mittels l.euchtbalkens auf dem Bidschirm des Wirtsrechners hervorgehoben und mit den Pfeiltasten auf das gewünschte Flußbild auf der Anzeigetafel geführt wird.

7. Simulationsanlage nach Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte technologische Fluß auf der Anzeigetafel durch Leuchtdiodenstrecken dargestellt wird.