大型火电机组模拟培训系统
报送单位:清华大学 推荐单位:清华大学

支撑项目(平台):水利电力部

参与单位:清华大学

所属学科:动力工程及工程热物理、计算机科学与技术

主要贡献者:吕崇德等

成就简介:在国内首次创建了热能动力过程的仿真系统,使电力系统培训产生了质的变化。主要功能达到国际先进水平。曾获得“1985年国家科技进步一等奖”和“1995年国际仿真学会的突出贡献奖”等多项奖励。在国内推广了100多台。

本项目采用当时仅有的国产小型计算机DJS-140作为主要设备,1975年开始自制了计算机各种必须的外围设备,组成了具有456路的模入/模出,和1024路开入/开出的硬件系统,还自制了指导员训练以及制造各类运行事故的控制台,并配备了彩色图形显示器等。同时,对于该仿真系统中的数学模型,在没有国内外任何参考资料的情况下,以国产200兆瓦火电机组为对象,独立研发了包括锅炉、汽轮机等在内的发电厂全工况模型,其中具有115个代数方程、467个微分方程,以及大量的各类参数和输出量。此仿真系统在冷、热态启动、停机和事故处理等主要工况中各个参数的变化与实际机组生产过程中的参数变化的规律基本一致,达到预期效果。另外,为组成完整的仿真系统,必须开发实时操作软件,它是由多任务实时操作系统、功能处理程序、数据库、软件/软件连接处理程序、硬件/软件连接处理程序、磁盘文件以及数字显示和图形显示系统等组成的实时模拟操作软件系统,并采用FORTRAN高级语言编制模型软件,因而该系统具有推广、引用、修改、扩充等优点。1983年在完成整套仿真系统后,由水利电力部组织了大型鉴定委员会。鉴定会认为该模拟系统是我国第一套大型火电机组模拟系统,难度很大,是完全依靠我国自己的力量研制成功的。这套以国产200兆瓦火电机组为对象,研究得到其全工况数学模型,证明了该模拟系统研究是成功的,达到了预期目标,取得了重大成果。这套系统具有正常、异常、冻结、再现、图像、音响等多种功能,对加速培训运行人员,提高运行操作水平,保证安全运行等方面均能起到很大的作用,基本上能够满足目前我国火电站培训工作的要求,使我国火电厂培训手段产生了质的变化。该模拟系统的研制成功,填补了我国电力工业的一项空白,把电力工业的计算机仿真研究水平提到一个新的高度,他所具备的主要功能达到国际先进水平。这套模拟系统于1985年获得国家科技进步一等奖。
此后清华与能源部合资成立了仿真公司,加速了科技成果的转化,提高自动建模和仿真软件的水平,已经在国内推广了100多台套仿真机,并向巴基斯坦出口了210兆瓦火电仿真机一台套,而且向韩国出口了仿真模型和一整套软件。清华大学的仿真系统项目在国际上也产生了很大的影响,于1995年吕崇德教授获得“国际仿真学会”颁发的突出贡献奖,这个奖项是该学会设立此奖项四年以来9名获奖人中唯一的一名北美以外的获奖人。

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