火電機組仿真培訓體系的建設

王玉文, 聶玉強

(1.中電國際技術(shù)技能培訓中心， 江蘇　蘇州　200070；2.蕪湖發(fā)電有限責任公司， 安徽　蕪湖　241009)

?

火電機組仿真培訓體系的建設

王玉文1, 聶玉強2

(1.中電國際技術(shù)技能培訓中心， 江蘇蘇州200070；2.蕪湖發(fā)電有限責任公司， 安徽蕪湖241009)

隨著火電機組自動化程度的不斷提高，對集控運行人員的操控能力提出了更高、更新的要求。仿真培訓由于它獨特的培訓方式，越來越受到火電企業(yè)的青睞。完善的仿真培訓體系確保了仿真培訓的實施和培訓效果。本文闡述，仿真培訓體系的建設可以從兩方面入手，一方面是要確保開發(fā)一套與現(xiàn)場高逼真度仿真系統(tǒng)，來滿足仿真培訓的硬件需求；另一方面是要加強仿真培訓教練員的培養(yǎng)和仿真培訓管理制度的建設，才能確保仿真培訓的效果，按質(zhì)按量地培訓工作。

仿真培訓；集控運行；教練員；標準化

1　引言

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，火電機組自動化程度不斷提高，對集控運行人員的操控能力提出了更新、更高的要求。由于仿真系統(tǒng)在模擬機組運行、異常分析和故障處理等方面所具有的獨特模擬功能，近些年來，各新建或在役的大功率機組，紛紛開發(fā)了相對應的仿真系統(tǒng)。各火電企業(yè)也越來越重視仿真培訓工作，仿真培訓已成為集控運行人員必須的常態(tài)化培訓。如何保證仿真培訓的效果是當前火電企業(yè)面臨的新課題。筆者認為，提高仿真培訓的效果可以從兩方面入手，一方面開發(fā)一套與現(xiàn)場高逼真度的仿真系統(tǒng)，來滿足仿真培訓的硬件需求；另一方面建立完善的仿真培訓體系，確保仿真培訓工作按質(zhì)按量的完成。

2　仿真系統(tǒng)的建設

2.1仿真系統(tǒng)應具備的功能

目前火電機組都采用DCS(分散控制系統(tǒng))作為其自動控制系統(tǒng)，DCS自動化程度日益提高。對于高逼真度的仿真系統(tǒng)，不僅需要準確模擬現(xiàn)場的控制邏輯，而且操作員站的人機界面也需要與現(xiàn)場DCS“完全一致”或者“高度一致”[1]。

(1)高逼真度的仿真系統(tǒng)可以具備完善的運行人員培訓的功能，向運行人員提供正常運行工況與事故運行工況，并保證與現(xiàn)場實際運行狀態(tài)相一致。運行人員經(jīng)仿真培訓后能熟練掌握機組啟停過程，學會處理異常、緊急事故的技能，提高實際操作能力和分析判斷能力，確保機組安全、經(jīng)濟運行。

(2)高逼真度的仿真系統(tǒng)作為晉升崗位的考核平臺，能客觀反映運行人員的實際操作能力和分析問題能力。

(3)通過仿真系統(tǒng)上的故障處理培訓和反事故演習，提升運行人員對機組的故障原因和結(jié)果進行分析的能力，達到改進運行操作和提高制定反事故對策的能力。

(4)利用高逼真度的仿真機進行分析研究，總結(jié)機組在不同方式、不同工況下的運行經(jīng)驗，對現(xiàn)場控制系統(tǒng)進行試驗研究，取得改進控制系統(tǒng)、優(yōu)化機組操作的實際指導意見。

2.2仿真系統(tǒng)的開發(fā)過程

目前火電仿真系統(tǒng)普遍采用的是虛擬DCS技術(shù)，以虛擬的DPU軟件和DCS軟件為基礎，將現(xiàn)場的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制圖形組件、邏輯組態(tài)導入到仿真機，實現(xiàn)與現(xiàn)場運行機組的靜態(tài)、動態(tài)特性一致[2]。整個仿真的開發(fā)過程主要分三個階段，即初步設計階段—分系統(tǒng)調(diào)試和整體調(diào)試階段—現(xiàn)場試運行和驗收階段。

(1)在初步設計階段

要重點做好仿真機開發(fā)商的選擇和仿真開發(fā)協(xié)議的簽署工作。選擇合適的仿真機開發(fā)商，對于整個仿真系統(tǒng)的搭建具有重要的意義。好的仿真機開發(fā)商，一般都有較好的口碑，有著豐富的仿真系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)歷和專業(yè)的開發(fā)技術(shù)人員，這是選擇仿真機開發(fā)商的首要條件。

在仿真系統(tǒng)的初步設計階段一定要做好慎重的選擇，不能簡單的以造價為依據(jù)，應結(jié)合各單位實際情況，以及今后的仿真培訓需求全面考慮。選定了仿真機開發(fā)商后，在進行開發(fā)項目的協(xié)議簽訂過程中，應將仿真系統(tǒng)的各項功能考慮全面，納入到協(xié)議中去。

完善的仿真系統(tǒng)應當具有工況的保存、凍結(jié)功能，多種事故工況的設置、清除功能，系統(tǒng)參數(shù)的加速以及在線趨勢曲線功能，歷史數(shù)據(jù)回放功能，完整的語音報警功能，如有可能還應建立自動評分系統(tǒng)等功能。

還應根據(jù)現(xiàn)場投產(chǎn)機組的運行情況，考慮現(xiàn)場設備、系統(tǒng)可能存在的升級整改，仿真系統(tǒng)應及時進行升級維護等，適當延長售后的服務期限，以便仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新，及時跟進。

(2)在仿真系統(tǒng)分系統(tǒng)調(diào)試和整體調(diào)試期間

調(diào)試人員必須以現(xiàn)場實際運行數(shù)據(jù)為依據(jù)，從仿真系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性入手，提高仿真度。通過對仿真系統(tǒng)設備啟停、整組啟動過程的調(diào)試，檢驗仿真模型搭建的是否完善、檢驗每個系統(tǒng)、每個閥門、每個參數(shù)測點是否真實有效，符合現(xiàn)場要求。

通過完成仿真系統(tǒng)的各種標準工況的設置，如：全冷態(tài)運行工況、送電后運行工況、鍋爐點火前工況、沖轉(zhuǎn)前運行工況、并網(wǎng)前后運行工況、階段負荷運行工況等，再通過機組實際運行中對應工況下的截屏數(shù)據(jù)與仿真系統(tǒng)進行比對，查找參數(shù)偏差的原因，并加以解決，力求達到靜態(tài)特性的一致。

通過機組實際運行中的參數(shù)變動曲線，結(jié)合運行工作經(jīng)驗，采用相關(guān)事故工況進行測試，比如機組RB工況等，模擬出與實際相一致的事故現(xiàn)象和參數(shù)變化，修正仿真系統(tǒng)各參數(shù)的變化方向和變動幅度。通過反復修正，保證仿真系統(tǒng)的動態(tài)特性與機組實際運行相匹配。

(3)在仿真系統(tǒng)現(xiàn)場試運行和驗收階段

通過試運行，檢驗調(diào)試人員的調(diào)試工作是否有遺漏、考慮不周全的地方。試運行期間，應組織安排一定數(shù)量、不同層次的現(xiàn)場運行人員進行反復測試。在仿真系統(tǒng)的測試過程中，發(fā)現(xiàn)往往有較高操作水平的測試人員，因為他們有正確的操作方向，反而觸及不到一些低端的錯誤、缺陷。因此參與測試的人員必須有一定的層次，最好是不同崗位的人員。

也可以邀請其他單位的仿真調(diào)試人員參與仿真系統(tǒng)的試運行工作，給仿真系統(tǒng)的出廠把關(guān)。許多仿真系統(tǒng)的缺陷，不是一兩次操作就會暴露出來的，只有通過反復的檢驗檢測，才能發(fā)現(xiàn)缺陷、異?；虿环享椖?，查找原因，及時進行整改。

2.3仿真系統(tǒng)開發(fā)過程中的注意事項

在仿真系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試的過程中，以下幾點不能被忽視，否則有可能前功盡棄。

(1)必須組建一支有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗和一定理論基礎的開發(fā)團隊，人數(shù)不宜過多，以5人左右為最佳。其專業(yè)背景涉及機、電、爐、熱控等專業(yè)，全過程參與。開發(fā)團隊人員應盡可能保持相對固定，以保持工作的穩(wěn)定、連續(xù)和有序。

(2)緊緊圍繞現(xiàn)場運行實際，以現(xiàn)場實際運行情況為根本。在仿真調(diào)試過程中，只要發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)場實際不相符的現(xiàn)象，就應該加以關(guān)注，提出疑問，查明原因進行整改。仿真系統(tǒng)是以數(shù)字化的模型搭建起來的，在數(shù)據(jù)運算過程中不存在損耗或像現(xiàn)場實際運行中的過程量，因此在仿真調(diào)試過程中，要積極做好與仿真機開發(fā)商技術(shù)人員的交流溝通工作，讓他們明了實際運行中的參數(shù)變化波動情況，反復進行驗證。

(3)調(diào)試過程中，要做好仿真系統(tǒng)資料的備份工作，在數(shù)據(jù)的修改過程中要先進行備份。尤其在仿真系統(tǒng)調(diào)試的后期，任何一個數(shù)據(jù)、參數(shù)的改動都應深思熟慮。同時，做好詳細的仿真調(diào)試記錄和資料整理工作，以便今后的仿真系統(tǒng)維護、升級工作。

3　仿真培訓體系的建設

為達到預期的仿真培訓效果，要有良好的仿真培訓硬件設施，同時也必須要有完善的仿真培訓體系作為保障。僅有仿真系統(tǒng)，是不夠的。因此提高仿真培訓的效果必須建立完善的仿真培訓體系。

3.1仿真培訓的標準化

通過標準化的仿真培訓體系，可以提高仿真培訓效率，保證仿真培訓質(zhì)量。再通過仿真培訓與現(xiàn)場實際操作相結(jié)合的方式，反復驗證，從而全面提高員工的技能操作水平。關(guān)于仿真培訓的標準化建設，筆者認為應從下列幾個方面入手。

(1)將仿真操作規(guī)范化、標準化，確保與現(xiàn)場實際相結(jié)合。編寫的仿真操作標準要有一定的專業(yè)高度，將仿真操作標準提升到運行規(guī)程的高度。走訪過一些單位，因為沒有正確、標準的仿真操作規(guī)程，在仿真培訓過程中，存在許多違章違規(guī)現(xiàn)象，可想這樣的培訓效果，會對現(xiàn)場實際操作產(chǎn)生怎樣的風險。因此，建立規(guī)范的仿真操作流程，什么時候進行什么樣的操作？每個操作的詳細步驟是什么？操作的幅度是多少？等等，再通過嚴格的仿真培訓就能提高實際生產(chǎn)的安全性，降低出錯的風險。

(2)強調(diào)仿真培訓過程中的嚴謹性。仿真教練員必須明確哪些操作是允許的，哪些是嚴厲禁止的，將仿真操作與實際緊密掛鉤。杜絕仿真上的隨意操作，更不能將仿真操作上的隨意性帶到實際運行中，將在仿真上發(fā)生的誤操作、錯誤操作，要等同于現(xiàn)場實際操作進行考核、進行分析。

(3)制訂有針對性的仿真訓練項目，將仿真培訓項目分類、分階段，提高仿真培訓的效率。利用仿真系統(tǒng)進行培訓的優(yōu)勢在于上手快，容易理解，記憶深刻。尤其是對新進廠的員工，許多需要在現(xiàn)場講解半天的操作，仿真上一目了然，相互關(guān)聯(lián)清晰明了。在對新入廠人員的仿真培訓中涵蓋了所有仿真內(nèi)容，明顯不合適。以人為本，明確員工的培訓目標和方向。針對不同學歷、不同崗位、不同經(jīng)歷的人員制定不同的仿真培訓目標和課題，讓員工有努力的方向，讓仿真教練員有方向，有針對性的補差補缺，提高仿真培訓的效率。

(4)仿真培訓與理論培訓相結(jié)合，提高仿真培訓效率。目前大機組集控運行崗位的全能值班員就是要求一崗多能，不再有專業(yè)界限，給培訓工作提升新的高度。在實際培訓過程中，經(jīng)常遇到熱機專業(yè)的不懂電氣操作，電氣專業(yè)的不懂熱機操作的現(xiàn)象。如果僅靠仿真培訓，過程艱難，效率低。必須結(jié)合相關(guān)的理論培訓工作，強化被培訓人的理論功底，明白每一個仿真操作的原因，方能相得益彰，完成培訓目標。

(5)提高仿真訓練的頻次。通過反復的仿真機練習，使被培訓人學會獨立思考，提高解決問題的能力。許多經(jīng)歷過仿真培訓的員工，都有同樣的感觸。第一次接觸仿真操作，既新奇，又摸不清操作思路和方向。經(jīng)過幾次的適應性操作后，通過教練員的指導講解，逐漸進入狀態(tài)。但將仿真與現(xiàn)場實際相結(jié)合后，又會出現(xiàn)新的問題。通過教練員的引導，讓他們反復的練習、反復的操作，將一個個問題研究透徹，學會發(fā)現(xiàn)問題，學會去主動思考一些問題，最終去解決一些問題。這樣做的目的不僅僅提高他們的業(yè)務水平，更重要的是提升他們分析問題、解決問題的能力。

3.2仿真培訓必須與現(xiàn)場相結(jié)合

仿真培訓的目的是最大限度的為現(xiàn)場生產(chǎn)服務。通過仿真培訓可以規(guī)范工作流程，可以提高集控運行人員分析問題、解決問題的能力。一個規(guī)范的工作流程能最大限度地避免錯誤和危險，一個顛倒順序或者不按流程的操作，產(chǎn)生的后果也許就是設備毀壞、人員受傷，對企業(yè)造成巨大的損失。因此仿真培訓的效果要從被培訓人在實際操作過程中體現(xiàn)出來。既不能片面的、無限的擴大仿真培訓的效果，也不能漠視仿真培訓的優(yōu)勢。結(jié)合多年的仿真培訓工作經(jīng)驗，筆者將仿真培訓的效果分為三個階段：

第一階段，通過仿真培訓熟悉現(xiàn)場的生產(chǎn)流程，熟悉設備，掌握基本的操作原理，這一階段是仿真培訓的初級階段，適合于新進廠人員、新入職學習人員、輔助崗位人員或其他專業(yè)需要了解生產(chǎn)流程的人員。

第二階段，通過仿真培訓熟練掌握了整個系統(tǒng)的操作方法，能規(guī)范的獨立完成設備啟停操作，有效的控制機組參數(shù)以及一些變動工況下的常規(guī)操作調(diào)整。這一階段的培訓適用于培養(yǎng)現(xiàn)場一般輔助性崗位，通過培訓，可使被培訓人快速融入現(xiàn)場實際生產(chǎn)，完成各項操作任務，但還不具備獨立思考問題，解決問題的能力。

第三階段，通過系統(tǒng)化的仿真培訓后，能夠全面掌控機組運行狀態(tài)，通過機組參數(shù)變化，能夠獨立思考，進行分析判斷發(fā)現(xiàn)問題，采取相應的處理措施。達到此階段培訓效果的人員再通過與實際操作的磨合，可以獨當一面，勝任集控運行主崗位的工作。

仿真系統(tǒng)將實際運行中的每個系統(tǒng)、每個設備可能出現(xiàn)的問題，都進行了詳細列出，展現(xiàn)在被培訓人面前。通過系統(tǒng)化的仿真培訓后，使被培訓人在突發(fā)事故面前從容不迫，細致合理的進行分析處理。通過仿真培訓，無論哪個階段的人員，都必須接受實際操作的考驗。仿真培訓過程中學習到的技能、操作要領(lǐng)，需要在不斷的實踐中進行驗證、總結(jié)。因此在制訂仿真培訓計劃時，要留有生產(chǎn)實踐的時間。通過生產(chǎn)實踐的檢驗，將發(fā)現(xiàn)的問題，帶到仿真培訓中，再次加以驗證解決。通過仿真—實踐—仿真—再實踐，反復不斷的循環(huán)，許多生產(chǎn)現(xiàn)場的實際問題就能迎刃而解。這樣企業(yè)的安全才能保證，企業(yè)的效益才能保證。

3.3必須培養(yǎng)自己的仿真教練員隊伍

“工欲善其事，必先利其器”。仿真培訓工作離不開優(yōu)秀的仿真教練員。仿真系統(tǒng)的開發(fā)，只是建立了培訓平臺，還需要仿真教練員的組織、策劃、指導和講解，才能高質(zhì)量、高效率的完成培訓任務。因此，加強師資力量的投入，建立一只高素質(zhì)、高水平的教練員隊伍是必不可少的。一般來說仿真教練員必須具備下列幾個方面的條件：(1)必須具有足夠的生產(chǎn)運行經(jīng)驗，擔任過較高的運行崗位。(2)具有一定的相關(guān)專業(yè)理論基礎，具備透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力。(3)有較強的語言溝通、表達能力，才能高效的完成仿真教學過程中的指導、講解。(4)參與過仿真系統(tǒng)的調(diào)試開發(fā)，對仿真系統(tǒng)有著深入的理解認識。(5)參加過系統(tǒng)的仿真培訓，對仿真系統(tǒng)有足夠的熟練程度。

如何培養(yǎng)自己的仿真教練員隊伍？首先，企業(yè)必須在制度、體制上高度重視仿真教練員隊伍的建設，充分調(diào)動人員積極性。仿真系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試人員，是仿真教練員的首選人員，因其在仿真系統(tǒng)的調(diào)試開發(fā)過程中，提高了他們對仿真系統(tǒng)的理解認識。

其次開展多種仿真教練員培訓活動，提升他們的語言組織、溝通能力，掌握一定的教學技巧和方法。堅持開展仿真培訓工作，發(fā)現(xiàn)新人，給予他們有鍛煉的機會，不斷總結(jié)，提升教練員的培訓水平。開展“傳幫帶”活動，把仿真教練員帶出來，從而不斷壯大教練員隊伍，更好的為開展仿真培訓服務。

4　結(jié)束語

面對當前火電企業(yè)的發(fā)展方向和思路，“走出去”的戰(zhàn)略已經(jīng)深入人心?！白叱鋈ァ笔请娏ζ髽I(yè)開拓市場空間、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、獲取優(yōu)質(zhì)資源的必然選擇，也是提升國際競爭力，建設一流綜合性電力集團的重要途徑。只有培養(yǎng)高素質(zhì)、技能全面的集控運行人員，才能讓他們更快、更高地走出去。

扎實開展培訓工作既是企業(yè)發(fā)展的需要，也是員工發(fā)展的需要。作為培訓工作者，應當切實的做好仿真培訓的各項工作，不斷提升培訓工作的高度，加大仿真培訓工作的投入，提升仿真培訓效果，從而使集控運行人員受益，使企業(yè)受益。

[1] 呂崇德,任挺進,姜學智,等.大型火電機組系統(tǒng)仿真與建模[M].北京:清華大學出版社,2002.

[2] 項文杰.600MW超臨界機組仿真機在電廠的開發(fā)及應用[J].中國電力教育,2013,(27).

[責任編輯：薛寶]

Simulation Training System Construction of Thermal Power Station

WANGYu-wen1,NIEYu-qiang2

(1.ChinaPowerInternationalTechnologyTrainingCenter,Suzhou200070,China;2.WuhuPowerGenerationCompanyLtd.,Wuhu241009,China)

With the automation development of thermal power station, the requirements of centralized control operators are updated. More thermal power companies are interested in simulation training system due to its unique training methods. The complete simulation training system can ensure the simulation training application and performance. This paper proposes that simulation training system construction can start with two fields. First, a high fidelity simulation system shall be developed to ensure the training hardware requirements. Secondly, the training of simulation trainers and the systems of simulation training managements shall be enhanced to ensure the simulation training performance with necessary quality and quantity.

simulation training; centralized operation; trainer; standardization

2016- 03-11

王玉文(1962-)，男，安徽蕪湖人，工程師，從事火電企業(yè)培訓管理工作。

聶玉強(1972-)，男，江蘇漣水人，技師，從事火電機組集控運行生產(chǎn)工作。

G726

A

1672-9706(2016)03- 0122- 04