JPH10116021A - 訓練シミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より実機に即した訓練を行い、運転員の訓練
効果を向上させる。 【解決手段】 プラントの運転を模擬するプロセス模擬
計算機と、該プロセス模擬計算機によって模擬されるプ
ラントの運転状態を表示する表示手段と、該プラントの
運転に対して手動操作を行う訓練員用操作手段とからな
り、訓練員にプラントの運転に係わる手動操作を訓練さ
せる訓練シミュレータであって、プロセス模擬計算機
は、手動操作に対する支援情報を表示手段に表示させる
機能を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、訓練シミュレータ
に係わり、特にプラントの運転状態を監視する監視員の
養成に用いて好適な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラントの運転を監視する監視員を訓練
するための装置として訓練シミュレータがある。この訓
練シミュレータは、コンピュータを用いてプラントのプ
ロセス動作を模擬することによりプラントを模擬的に稼
働させ、該模擬されたプラントに対してプラントを安定
して運転させるための各種手動操作を訓練員に習得させ
るためものである。

【０００３】一方、実際のプラントには、該プラントの
運転を支援する運転支援システムが設けられている。こ
の運転支援システムは、プラントの特定の運転状態、例
えばプラントを構成する機器の稼動状態が何らかの原因
によって変更された場合等に、プラントの手動操作に係
わる支援情報をモニタ上に表示させ、的確な手動操作を
行うことができるように運転員を支援するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の訓練シミュレータでは、上記運転支援システムに係
わる機能が設けられていないため、運転支援システムに
よる支援情報に係わる操作訓練を習得することができな
い。すなわち、従来の訓練シミュレータでは、運転支援
システムの支援情報に基づく手動操作を訓練員に習得さ
せることができなかった。したがって、従来の訓練シミ
ュレータを用いた監視員の養成では、プラントの運転操
作を実機に即したかたちで効果的に習得することが困難
であった。

【０００５】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、以下の点を目的としている。 （１）運転員の訓練効果を向上させることが可能な訓練
シミュレータを提供する。 （２）より実機に即した訓練を行うことが可能な訓練シ
ミュレータの提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の手段として、プラントの運転を模擬するプロ
セス模擬計算機と、該プロセス模擬計算機によって模擬
されるプラントの運転状態を表示する表示手段と、該プ
ラントの運転に対して手動操作を行う訓練員用操作手段
とからなり、訓練員にプラントの運転に係わる手動操作
を訓練させる訓練シミュレータであって、プロセス模擬
計算機は、手動操作に対する支援情報を表示手段に表示
させる機能を具備するという手段が採用される。

【０００７】第２の手段として、上記第１の手段におい
て、プラントの運転状態の変更をプロセス模擬計算機に
指示する指導員用操作手段を具備するという手段が採用
される。

【０００８】第３の手段として、上記第１または第２の
手段において、プラントが、ＬＮＧ（液化天然ガス）を
気化させて天然ガスを需要先に供給するＬＮＧ基地であ
るという手段が採用される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図３を参照し
て、本発明に係わる訓練シミュレータの一実施形態につ
いて説明する。

【００１０】なお、本実施形態の訓練シミュレータは、
ＬＮＧ基地の運転を監視する運転員を訓練するためのも
のである。周知のように、ＬＮＧ基地は、ＬＮＧタンク
に貯留されたＬＮＧ（液化天然ガス）をＬＮＧポンプを
用いて汲み出し、ＬＮＧを気化器を用いて天然ガス（Ｎ
Ｇ）に復元させ、送出主管を介して火力発電所や都市ガ
ス供給施設等の需要先に供給するプラントである。

【００１１】このような各種機器は、各々個別に設けら
れた個別制御装置によって制御されると共に、各個別制
御装置は需要先への天然ガスの送出を統括的に制御する
マスタ制御装置によって制御されるようになっている。
マスタ制御装置は、需要先における天然ガスの消費量に
応じて変動する送出主管の送出圧力（主管圧力）が所定
の送出圧力範囲内となるように上記各種機器の作動を制
御する。例えば、各気化器に入力されるＬＮＧの流量を
制限する流量制御弁が気化器個別制御装置（気化器用の
個別制御装置）を介してマスタ制御装置によって制御さ
れることにより、主管圧力が送出圧力範囲内となるよう
に制御される。

【００１２】図２は、本実施形態の構成を示す機能ブロ
ック図である。この図において、符号１はプロセス模擬
計算機、２はオペレータコンソール、３は操作盤（訓練
員用操作手段）、４はインストラクタコンソール（指導
員用操作手段）、５は大型スクリーンである。

【００１３】プロセス模擬計算機１は、マスタ制御装置
によって自動運転されるＬＮＧ基地のプロセス動作を模
擬（シミュレーション）するコンピュータである。該プ
ロセス模擬計算機１は、ＬＮＧ基地のプロセス動作を模
擬するシミュレーションプログラム、並びに該シミュレ
ーションプログラムを実行する上で必要となる上記ＬＮ
Ｇタンク、ＬＮＧポンプ、気化器、及びマスタ制御装置
や個別制御装置の特性に係わる各種データが記憶された
記憶装置と、シミュレーションプログラムを実行する中
央処理装置と、オペレータコンソール２やインストラク
タコンソール４との情報の授受、操作盤３からの操作情
報の入力、また大型スクリーン５への映像信号の出力等
を行うための各種インターフェース（入出力装置）から
構成される。

【００１４】本実施形態において上記シミュレーション
プログラムには、以下に説明するようにプラントの運転
状態が変更された場合に、該変更に係わる訓練員の手動
操作を支援する支援情報をオペレータコンソール２に表
示させる機能が備えられている。例えば、何らかのトラ
ブルにより上記主管圧力が予め設定された送出圧力範囲
から逸脱した場合、ＬＮＧ基地の運転状態を変更する必
要が生じる。このような場合、プロセス模擬計算機１
は、シミュレーションプログラムの基づいて、以下に説
明するような操作支援情報をオペレータコンソール２に
表示させる。

【００１５】オペレータコンソール２は、中央模擬操作
室に備えられるものであり、キーボード等の入力装置２
ａ及び複数のＣＲＴモニタ等の表示装置２ｂ（表示手
段）から構成されている。なお、中央模擬操作室は、訓
練員がプロセス模擬計算機１によって模擬的に運転され
るプラントの運転状態を監視するための部屋である。

【００１６】表示装置２ｂは、ＬＮＧ基地の運転状態が
プロセス模擬計算機１から入力されて表示されるもので
ある。また、入力装置２ａは、表示装置２ｂの表示内容
を切り替えるためのものである。例えば、入力装置２ａ
を操作することによって、上記ＬＮＧタンクやＬＮＧポ
ンプ、あるいは気化器等、各種機器毎に稼動状態を表示
装置２ｂに表示させることができるようになっている。

【００１７】操作盤３は、上記オペレータコンソール２
と同様に中央模擬操作室に備えられ、プラントの運転に
係わる操作情報をプロセス模擬計算機１に手動入力する
ための手段である。この操作盤３には、各種機器の制御
モードを切り替えるセレクターステーション（Ｓ／Ｓ）
３ａが設けられている。

【００１８】例えば、気化器については、流量制御弁が
マスタ制御装置によって自動的に制御される自動制御モ
ードと、操作盤３からの手動操作によって運転される手
動モードと、マスタ制御装置から切り離されて気化器個
別制御装置によって一定幅に制限されたＬＮＧの入力流
量範囲内において半自動制御される個別流量制御モード
とが切り替えられるようになっている。訓練員は、上記
表示装置２ｂによってＬＮＧ基地の運転状態を確認し、
必要に応じてセレクターステーション３ａを操作するこ
とによって各機器の動作モードを切り替え、手動モード
あるいは個別流量制御モードの気化器を手動操作するこ
とによりＬＮＧ基地の運転に介入することができる。

【００１９】インストラクタコンソール４は、訓練員の
指導を担当する指導員が待機する指導員室に備えられ、
上記オペレータコンソール２と同様にプロセス模擬計算
機１から出力されたプラントの運転状態が表示されるよ
うになっている。また、インストラクタコンソール４
は、指導員がＬＮＧ基地における運転状態を手動変更す
ることができるようになっている。

【００２０】例えば、運転員は、インストラクタコンソ
ール４を操作することによってＬＮＧ基地の運転上発生
することが予想される様々な事態（訓練イベント）を入
力するように構成される。指導員は、指導員室に設けら
れたテレビカメラを介して中央模擬操作室の訓練員の状
況を観察し、訓練メニューに応じた様々な訓練イベント
をインストラクタコンソール４から入力する。そして、
このインストラクタコンソール４の操作情報は、プロセ
ス模擬計算機１に出力される。

【００２１】大型スクリーン５は、プロセス模擬計算機
１から入力されたＬＮＧ基地の映像あるいは上記各機器
の映像等を表示するものであり、訓練における臨場感を
視覚効果的に高めるためのものである。

【００２２】次に、上記訓練シミュレータの動作につい
て説明する。まず、プロセス模擬計算機１は、インスト
ラクタコンソール４から訓練イベントが入力されない状
態では、ＬＮＧ基地の通常の運転状態を模擬する。ＬＮ
Ｇ基地の通常運転では、ＬＮＧポンプによってＬＮＧタ
ンクから払い出されたＬＮＧが流量制御弁を介して複数
の気化器に流入され、各気化器はＬＮＧを気化して天然
ガスとし、該天然ガスは送出主管の送出圧力（主管圧
力）が予め設定された送出圧力範囲内となるように制御
されて需要先である火力発電所等に送出される。

【００２３】ここで、上記マスタ制御装置は、主管圧力
が一定になるように、つまり需要先の天然ガス消費量に
追随して気化器から出力される天然ガスの量が変化する
ように気化器個別制御装置に指示を出すことにより上記
流量制御弁の開口度を調節させる。プロセス模擬計算機
１は、上記ＬＮＧ基地を構成する各機器の作動を模擬す
ると共に、該作動に応じたマスタ制御装置及び個別制御
装置の動作を模擬することによってＬＮＧ基地を模擬的
に運転させる。

【００２４】この場合、各機器の作動状態やプロセス値
がオペレータコンソール２の表示装置２ｂに表示され
る。例えば、各気化器については、流入されるＬＮＧの
流量値や出力される天然ガスの圧力値等がプロセス値と
して表示される。訓練員は、これらプロセス値を確認す
ることにより各機器の作動状態を確認し、ＬＮＧ基地の
運転状態を監視する。また、訓練員は、入力装置２ａを
操作することにより、ＬＮＧタンクやＬＮＧポンプ等の
他の機器についても動作状態を確認することができる。

【００２５】続いて、例えば稼働中の気化器の１つを自
動制御モードから手動モードに移行させる訓練イベント
がインストラクタコンソール４からプロセス模擬計算機
１に入力された場合、この運転状態の変化は中央模擬操
作室の訓練員に報知されると共に、プロセス模擬計算機
１は、１台の気化器がマスタ制御装置による自動制御を
受けず、操作盤３から入力される訓練員の手動操作に基
づいてその運転状態を模擬する。

【００２６】例えば、当該手動操作される気化器の流量
制御弁は、操作盤３から入力された設定値によって開口
度が設定される。この場合、訓練員は、操作盤３を操作
することによって当該流量制御弁の開口度を主管圧力が
送出圧力範囲内となるように手動操作しなければならな
い。訓練員は、入力装置２ａを操作することにより稼働
中の各気化器の稼働状態を確認すると共に、手動モード
に移行した気化器を特定してその稼働状態を確認する。

【００２７】一方、プロセス模擬計算機１は、上記手動
操作に対する支援情報を表示装置２ｂに表示させる運転
支援処理をシミュレーションプログラムに基づいて実行
する。ここで、訓練員は、この支援情報に基づいてプロ
セス模擬計算機１によるＬＮＧ基地の模擬運転に手動介
入する訓練を行うことになる。

【００２８】以下、図１を参照して、上記運転支援処理
の詳細について説明する。まず、プロセス模擬計算機１
は、上記訓練イベントが入力されセレクターステーショ
ン３ａにおける気化器の制御モードが変更され、手動モ
ードあるいは個別流量制御モードで稼働する気化器が発
生すると（ステップＳ1）、圧力予測計算処理を起動さ
せる（ステップＳ2）。この圧力予測計算処理は、過去
の複数の時刻における主管圧力のサンプル値に基づいて
現在時刻から一定時刻後の時刻（予測時刻）における送
出圧力を予測計算するものである。

【００２９】プロセス模擬計算機１は、この圧力予測計
算処理の結果から主管圧力が予め規定されている送出圧
力範囲を逸脱するか否かを判断する（ステップＳ3）。
そして、この判断が「ＮＯ」に場合は、手動モードある
いは個別流量制御モードの気化器が存在するか否かを判
断する（ステップＳ4）。ここで、訓練員は、上記手動
モードに移行した気化器の稼働状態を確認し、異常がな
ければセレクターステーション３ａを操作して当該気化
器を手動モードから自動制御モードに復帰させる。

【００３０】このような処置がなされた場合、ステップ
Ｓ4における判断は「ＮＯ」となり、圧力予測計算処理
は終了される（ステップＳ5）。なお、この判断が「Ｙ
ＥＳ」つまり手動モードあるいは個別流量制御モードの
稼働中の気化器が存在する場合、例えば先に手動モード
に切り替わった気化器の気化器個別制御装置に何らかの
異常が発生して自動制御モードに復帰させることができ
ないような場合においては、上記ステップＳ2以降の処
理が繰り返されて、圧力予測計算処理が繰り返される。

【００３１】一方、ステップＳ3において、主管圧力が
送出圧力範囲を逸脱すると判断した場合に、プロセス模
擬計算機１は、以下の処理を実行することによってこの
事態に対する操作支援情報を表示装置２ｂに表示させ
る。

【００３２】すなわち、マスタ制御装置に従属して稼働
する気化器または個別流量制御モードで稼働する気化器
が存在するか否かを判断し（ステップＳ6）、この判断
が「ＹＥＳ」の場合は上記予測時刻における主管圧力が
上限しきい値ｘ1を越えるか否かを判断する（ステップ
Ｓ7）。

【００３３】この予測時刻における主管圧力が上限しき
い値ｘ1を越えると判断した場合、プロセス模擬計算機
１は、まず操作可能な個別流量制御モードの気化器が存
在するか否かを判断する（ステップＳ8）。こ判断が
「ＹＥＳ」のときには個別流量制御モードで稼働すると
共にＬＮＧの流入量が最も多い値に設定されている気化
器、つまり流量制御弁の開口度が最も大きく天然ガスの
出力量が最も多い気化器を選択し（ステップＳ9）、当
該気化器のＬＮＧの流量設定値を下げるように指示する
指示情報を表示装置２ｂに表示させ（ステップＳ10）、
上記ステップＳ2以降の処理を繰り返す。

【００３４】上記ステップＳ8における判断が「ＮＯ」
の場合には、操作可能な手動モードの気化器があるか否
かが判断され（ステップＳ11）、こ判断が「ＹＥＳ」の
ときには手動モードで最大流量のＬＮＧが流入されてい
る気化器、つまり流量制御弁の開口度が最も大きく天然
ガスの出力量が最も多い気化器が選択されて（ステップ
Ｓ12）、当該気化器の流量制御弁を閉めるように指示す
る指示情報を表示装置２ｂに表示させる（ステップＳ1
3）。

【００３５】なお、上記ステップＳ11おける判断が「Ｎ
Ｏ」の場合、つまり個別流量制御モード及び手動モード
の気化器が存在しない場合には、主管圧力が安全弁の設
定圧力以下であるか否かが判断される（ステップＳ1
4）。この判断が「ＮＯ」つまり主管圧力が安全弁の設
定圧力を越えている場合には、操作可能な気化器がない
旨の指示情報を表示装置２ｂに表示させ（ステップＳ1
5）、この判断が「ＹＥＳ」つまり主管圧力が安全弁の
設定圧力以下である場合には、安全弁の作動を確認する
ように指示する指示情報を表示装置２ｂに表示させる
（ステップＳ16）。

【００３６】ところで、上記ステップＳ7における判断
が「ＮＯ」の場合には、圧力予測計算処理の結果得られ
た主管圧力が下限しきい値ｙ1以下であるか否かが判断
される（ステップＳ17）。そして、この判断が「ＹＥ
Ｓ」の場合、上述したステップＳ8と同様に、まず操作
可能な個別流量制御モードの気化器が存在するか否かが
判断される（ステップＳ18）。

【００３７】こ判断が「ＹＥＳ」のときには個別流量制
御モードで稼働すると共にＬＮＧの流入量が最も少ない
値に設定されている気化器、つまり流量制御弁の開口度
が最も小さく天然ガスの出力量が最も少ない気化器が選
択され（ステップＳ19）、当該気化器のＬＮＧの流量設
定値を上げるように指示する指示情報が表示装置２ｂに
表示される（ステップＳ20）。そして、上記ステップＳ
2以降の処理が繰り返される。

【００３８】ステップＳ18における判断が「ＮＯ」の場
合には、操作可能な手動モードの気化器があるか否かが
判断され（ステップＳ21）、こ判断が「ＹＥＳ」のとき
には手動モードで最小流量のＬＮＧが流入されている気
化器、つまり流量制御弁の開口度が最も小さく天然ガス
の出力量が最も少ない気化器が選択されて（ステップＳ
22）、当該気化器の流量制御弁を開けるように指示する
指示情報が表示装置２ｂに表示される（ステップＳ1
3）。

【００３９】なお、ステップＳ21おける判断が「ＮＯ」
の場合、つまり個別流量制御モード及び手動モードの気
化器が存在しない場合には、主管圧力が最低限界圧力よ
りも小さいか否かが判断される（ステップＳ24）。そし
て、この判断が「ＮＯ」の場合には、操作可能な気化器
がない旨の指示情報を表示装置２ｂに表示させる（ステ
ップＳ25）。この判断が「ＹＥＳ」の場合には、需要先
（P/S）の消費量に見合った量の天然ガスを送出するこ
とができない状態に至っているので、需要先に付加上昇
の中断、つまり天然ガスの消費量を上昇させないように
申し入れることを指示する指示情報が表示装置２ｂに表
示される（ステップＳ26）。

【００４０】また、上記ステップＳ17における判断が
「ＮＯ」、すなわち圧力予測計算処理の結果得られた主
管圧力が上限しきい値ｘ1以下かつ下限しきい値ｙ1より
も大きい場合には、主管圧力は最適な状態に設定されて
おり、訓練員に特に指示する必要がないので、指示情報
として空白が表示装置２ｂに表示される（ステップＳ2
7）。

【００４１】さらに、上記ステップＳ6における判断が
「ＮＯ」、つまりマスタ制御装置に従属して稼働する気
化器または個別流量制御モードで稼働する気化器が存在
せず、手動モードの気化器のみが存在する場合には、主
管圧力が他の上限しきい値ｘ2（上限しきい値ｘ2＞上限
しきい値ｘ1）よりも大きいか否かが判断される（ステ
ップＳ28）。そして、この判断が「ＹＥＳ」の場合には
上記ステップＳ8〜Ｓ16の一連の処理が実行され、この
判断が「ＮＯ」の場合には、主管圧力が他の下限しきい
値ｙ2（下限しきい値ｙ2＞下限しきい値ｙ1）以下か否
かが判断される（ステップＳ29）。

【００４２】この判断が「ＹＥＳ」の場合には、上記ス
テップＳ18〜Ｓ26の一連の処理が実行され、この判断が
「ＮＯ」の場合には、主管圧力は気化器を手動モードで
操作する上で最適な状態に設定されていると判断される
ので、上記ステップＳ27の処理が実行されて指示情報と
して空白が表示装置２ｂに表示される。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる訓
練シミュレータによれば、プロセス模擬計算機は、手動
操作に対する支援情報を表示手段に表示させる機能を具
備するので、より実機に即した訓練を行うことが可能で
あり、よって従来の訓練シミュレータに比較して運転員
の訓練効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる訓練シミュレータにおいて、
検索装置の動作の一形態を示すフローチャートである。

【図２】 本発明に係わる訓練シミュレータの一実施形
態の機能構成を示すを示すブロック図である。

【符号の説明】

１……プロセス模擬計算機，２……オペレータコンソー
ル，２ａ……入力装置，２ｂ……表示装置，３……操作
盤，３ａ……セレクターステーション，４……インスト
ラクタコンソール（指導員用操作手段），５……大型ス
クリーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの運転を模擬するプロセス模擬
   計算機と、該プロセス模擬計算機によって模擬されるプ
   ラントの運転状態を表示する表示手段と、該プラントの
   運転に対して手動操作を行う訓練員用操作手段とからな
   り、訓練員にプラントの運転に係わる手動操作を訓練さ
   せる訓練シミュレータであって、 プロセス模擬計算機は、手動操作に対する支援情報を表
   示手段に表示させる機能を具備することを特徴とする訓
   練シミュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の訓練シミュレータにおい
   て、プラントの運転状態の変更をプロセス模擬計算機に
   指示する指導員用操作手段を具備することを特徴とする
   訓練シミュレータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の訓練シミュレー
   タにおいて、プラントが、ＬＮＧ（液化天然ガス）を気
   化させて天然ガスを需要先に供給するＬＮＧ基地である
   ことを特徴とする訓練シミュレータ。