绪论：
本文主要介绍以江西神华九江电厂新建工程#1超超临界机组（1000MW），使用型号为N1052-28/600/620，一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、十级回热抽汽、额定功率为1052MW的凝汽式汽轮机为对象，开发一套全范围、高逼真度的仿真系统，包括但不限于锅炉、汽轮机、发电机、升压站、电气系统、脱硫脱硝系统、热控系统和凝结水凝处理系统等。仿真系统验收投入使用后，在日常岗位培训中发挥了积极作用。
1. 仿真系统平台及应用对象
1.1. 仿真系统平台
本文中仿真机系统是依托于北京四方公司仿真部自主拥有的CyberSim2.0软件，此软件以物理原则一比一模拟运行中所需主要硬件设备，并且依据质量守恒、能量守恒、动量守恒定律建立以压力为主要计算系数的流网模型。仿真机设备模型侧重于单系统的流网独立计算，进一步的由实际设计CAD工程图，在建模过程中将不同系统DCS画面数据实现同步。热控逻辑系统中，通过翻译系统的方式最大程度还原画面组态、逻辑控制、信号输出与反馈等。
1.2. 仿真系统应用对象
仿真主计算机：仿真用的计算机系统选用塔式PC Server 。操作员站设备和仿真机外设与仿真主计算机由高速数据接口连接。教练员提供教练员控制仿真机操作和受训者的能力。由PC机及其LCD和键盘、鼠标等构成。工程师站：提供给工程师查询、修改系统组态、机组机组模型及软件由PC机及其LCD、编程键盘和打印机，还应包括光盘读/写设备，能下载和备份系统软件。操作员站：用于仿真实际机组DCS系统的所有功能，由PC机及其LCD和通用键盘、鼠标等构成。交换机、多媒体仿真装置、主控室环境仿真装置以及仿真系统的UPS等设备。
图1常规硬件配置图
2. 仿真机设计标准及使用操作
2.1. 仿真机设计标准
系统中所仿真的的热力数学模型均严格遵守工质在不同相域的能量、质量、动量守恒定律，如实反映工质的热力学特性，以及传热的惯性现象；模型如实反映各系统及其运行参数在不同运行工况下与变工况时的动态响应特性，并能在相应监视器处准确反映；模型能实现机组的各种运行状态：启停（包括冷态、温态、热态、极热态启动、正常停机、滑参数停机、紧急停机等）、正常运行（包括机组所允许的不同负荷下的稳定运行以及相应运行操作、变工况运行等）。运行人员的正确操作或误操作，系统应该作出合理的、与实际机组相同的反映；所建模型如实反映各主要辅机的启停和阀门特性以及调节对整个机组运行的影响；准确实现机组和辅机的联锁和保护；所供的人机界面的所有画面、信息、报警、操作指导与机组的人机接口有相同的外表与感觉；计算机硬件及其互连，遵从主流工业标准，并应具备良好的互连性和扩展性，与第三方产品具备互操作性。
2.2. 仿真机使用操作
主要操作界面为DCS翻译界面，界面操作顺序与实际运行、面板操作方式、逻辑控制、及数据显示单位一致，培训新运行人员时可以严格按照操作票、规程进行电脑上的DCS规范操作学习。基于实际运行存在手动操作，在画面中单独运行可供手动操作的就地画面，实现与DCS画面实时联动且真实影响DCS的数值显示。其中电气画面主要是现场实取设备图片，再通过编译添加为就地画面上的操作按钮，大大还原了电气手操的真实场景。
3. 仿真机优势及增效
3.1. 仿真机优势
此次仿真机系统实施机组为1000MW负荷的超超临界机组，设计难度大，相比运行规程较小机组来说操作步序更为繁琐。操作启停机及故障现象单人往往无法完整处理，此套系统操控数量机制采用了分组制，可供三至四人共同操控，在复杂的工况下能够充分锻炼电厂运行人员的合作应急能力及基本操控能力；由于现场运行机组的实际情况，不会允许出现多重故障同时出现的情况，运行往往是稳定的，故障状况为单一的，为了进一步提升机组运行人员的综合处理能力及应急反应能力、对机组掌握程度情况，仿真机系统可以提供多重故障的同时出现，来增加故障出现后的处理难度，且现象理论上与实际运行可能出现的现象一致。根据工况需求，也可以设置故障在不同时间点出现的题目，训练并且大大提高运行人员的机组多种、多时、多故障点的处理能力；实际机组操作中，往往设备存在预热、保护等待等耗时过程，这种情况在仿真机训练的过程中可以省略，提高培训效率。在锅炉上水过程，仿真机系统在就地画面设置了上水加速的功能，在汽机冲转时调整控制逻辑PID的反馈时长系数使之与模型的计算速度一致，相当于在与现场启停操作相同效果的情况下加速其过程，在脱硫系统设置倒浆加速及吸收塔加速补水的状态等。以上的功能是在具有充分现场经验的运行机组人员总结后，进行设计修改且适用于多种工况。
3.2. 仿真机增效
仿真机系统的增效体现在使用对象的类型上，最普遍的使用方法为用于新入厂的运行员工，可在完整且正常运行的多种工况下进行常规操作，能够锻炼新进员工对机组操作的熟悉度和对电厂整体系统运行设备的了解。对于有操作经验运行人员，可以在仿真机系统上进行故障特别是多故障点应急处理的训练，让此类学员对系统的多状况掌握度更高，也能对厂内突发安全事件作出正确保障操作。对于专业工程师水平的人员，能够在仿真机中作出常规机组不可实现的实验操作。除此之外，厂外培训需要外出学习支出且训练内容也与自厂有许多差异，厂内仿真机系统具有独一性且无需额外费用。
4. 结论
在火力机组依旧作为我国第一发电设备的大环境下，对于发电厂运行人员的综合操作能力有着较高的要求，为满足这类运行人员快速成长的需求，仿真机系统在电厂中成为不可缺少的培训工具。而仿真机系统的设计标准及应用方式也成为需要规范的内容。本文中列举分析了仿真机系统的从硬件设备要求、硬件布置环境、软件操作平台及设计标准及过程，综合分析了本文中仿真机系统的省时、多训练工况、同步数据等优势内容，仿真机中最大也是最终极的特点是与机组真实的贴合，同时它也是为满足适用日常训练做出适当调整的一种新型辅助训练系统。主机、电气、脱硫三大系统的统一和翻译逻辑根据实际培训要求的修改，最终设计完成了一套具有独特性、适用性、多功能性的仿真机系统。总之，仿真机系统会随着火力机组的发展逐步更新迭代，如何真正在设计及应用仿真机系统建立一套较为标准的流程值得后面学者进一步思考。
参考文献
[1] 赵锴,王俊,刘栋.和利时仿真系统在1000MW电厂的成功应用[J].自动化博览,2021,38(08):20-22.
[2] 张永清.基于仿真机的集控运行值班员技术培训的探讨[J].电力设备管理,2021(03):97-98+127.
