基于仿真机的集控运行值班员技术培训的探讨

华电龙口发电股份有限公司 张永清

随着我国电力技术的快速发展，火电机组设备的更新升级正在从小容量、低参数、高污染到大容量、高参数、低污染的方向进行转变。而机组容量的扩大、参数的升级势必对运行操作人员提出更高要求。为适应这一形势，国内各地区、各省电网公司、各有条件的电厂都先后成立了仿真培训中心，利用集控运行仿真机对运行人员进行操作指导、培训达标、技能鉴定考核、集控运行竞赛、事故演练、模拟实验等相关工作，以此来提升集控运行人员的专业技能和事故应急能力。我国电力行业标准也明确规定相关运行人员须经过电力行业仿真机培训，考核通过后方可持证上岗。

1 集控运行仿真机的介绍及其应用意义

1.1 集控运行仿真机的形成介绍

电厂是一个复杂且庞大的生产电与热的工厂，由燃料系统、燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等众多系统构成。现场的主要设备包括锅炉、汽轮机、发电机等各种主辅设备，环境复杂。如锅炉设备包含了炉膛、空气预热器、过热器、再热器等主体设备以及磨煤机、送风机、吸风机等各种辅机。汽轮机设备包含汽轮机、励磁机、凝汽器、除氧器、加热器、给水泵、凝结水泵和真空泵等各种设备。发电机设备包含发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等。

集控运行主要就是对电厂运行过程中所需的机、炉、电采用单元制机组进行集中控制，统一管理。机组通过集散控制系统DCS 等相关系统进行生产运行，由集控值班员进行全程监视，通过电气停送电等相关操作，监视调整锅炉等设备的燃烧情况，进行自动化管理，确保设备之间的正常运行，实现从燃料的化学能、蒸汽的热能到机械能再到电能的正常转换，保障电厂的正常运行。

仿真，顾名思义就是利用模型模仿复现真实系统中的本质过程。仿真机就是应用这一原理，利用计算机软件来实现仿真的这样一种机器。在现代化的电力仿真培训中心，各仿真机的模拟系统、操作系统尽管都是结合其各自实际的工艺流程进行运作，但原理是大体相同的。

仿真机的设备组成主要分成硬件部分和软件部分。硬件部分包括网络运行设备系统、人机交互设备仿真系统及其各种相关的辅助设备。软件部分包括仿真教学模拟软件、控制开发系统、教练员软件、操作员软件、虚拟控制软件等各种软件及其相关应用程序[1]。通过对真实机器设备原型的参考，利用控制系统进行数据采集、参数控制，实现对实时作业的高度逼真还原，使其仿真机器设备与现场控制室相同，虚拟操作环境与现场环境相似，虚拟DCS控制与现场DCS 控制相近，以此来实现集控运行的仿真操作。

1.2 集控运行仿真机的应用意义

仿真机因其高度的仿真性，能够实现对实地操作的逼真模拟性。因此，值班员可通过对集控运行仿真机的操作，来提升对实地操作的熟练程度。比如可利用仿真机机组冷态过程中的相关操作，根据仿真机机组负荷变化情况及时调整机组运行等仿真操作。此外还可学习正常停机、紧急停机等日常技能[2]。同时仿真机还能模拟电厂在运行中出现的故障，并有相对应的正确操作和解决方法，值班员可通过操作员软件进行反事故等故障模拟操作，从而提升值班过程中的应急处理能力。

在理论知识方面，可通过仿真机的就地站操作系统等画面，结合相关课程进行实操分解[3]。如锅炉的作用及其设备构成、除渣除灰清灰系统操作注意事项、汽轮发电机设备的安装调试注意事项及技术要求、主汽轮机及其抽汽疏水系统的操作规范等。另外还可通过仿真培训实现按专业、按岗位进行仿真操作，通过分阶段分层次地仿真训练，达到培养全能值班员的目的和操作员持证上岗等的相关要求。不仅如此，集控运行仿真机的应用，也为单位举行集控技能竞赛训练提供了重要的工具作用，而且也为刚从学校毕业出来的学生，对初次接触集控运行的值班人员提供了良好的操作平台。

2 影响仿真机对集控运行值班员技术培训的因素分析

仿真机的投入建设程度。尽管我国在火电机组仿真机的开发和研究上已较成熟，但由于发电设备众多、系统复杂，且随着电厂的规模及机组的单机容量的增大，相关设备的资金和技术含量也在逐步提高。因而势必要求在火电机组仿真机的研发投入上充分实现与实际机组设备投入的同步。比如原来仿真机系统上没有脱硫脱硝系统模块，需软件开发方提供升级方案，从而更真实的来模拟实际机组设备的操作运行。此外还需同步收集完善实际机组设备运行中发生的故障，并对其类型进行恰当分类整理，以便能够在仿真机的集控运行操作中进行仿真演练，从而提升集控运行值班员的技术水平。

仿真指导教练员的业务素质要求。一个优秀的教练员须具备更加系统化的理论知识，才能在仿真机培训中及时准确地给受训人员带来指导，从而达到值班员集控运行技术的实操效果。因而教练员应通过中电联技能鉴定与教育培训中心考试认证合格后才能持证上岗，才能真正开展仿真指导教练员的相关工作。

对集控运行值班员自身业务能力的要求。由于实操中的电厂运行系统融合了多种专业知识，仿真机培训同样要求运行人员具备一定的专业知识水平，通过培训后进一步熟悉电厂锅炉、汽轮机、发电机、热力以及各种辅机的有关原理、流程、运行操作方面的专业知识。同时，集控运行仿真机是建立在对计算机系统熟练的操作基础上，这就要求值班员也须具备一定的计算机技能才能对仿真机进行相关操作。而在工作中，能同时具备机、炉、电三个专业知识的值班员相对较为缺乏，加上由于工作强度大，实际机组设备运行时间较长等各种原因，使得值班员利用仿真机来进行集控运行操作的次数减少，从而导致了对培训工作的轻视。

3 对仿真机的集控运行值班员技术培训的建议

继续加大对电力仿真机的投入建设力度。可通过设立行业专项研发基金、将每年的利润收益结余设定一定比例的金额作为研发投入经费等形式，成立一个与火电机组仿真机的研发资金相关的“基金池”，为仿真机的研发提供相关保障，为仿真机的技术培训创造出更好的设备环境。同时，充分运用人工智能AI 技术、区块链技术、5G 的应用发展等新概念新模式，促进火电机组仿真机技术步入新的发展轨道，为仿真机培训问题的进一步优化带来新的方案。比如，浙江大学能源工程学院就已通过结合专业现实条件，建设出了化石燃料电厂虚拟仿真教学系统，并充分利用了三维仿真、VR 设备进行沉浸式体验、搭载3D 虚拟现实平台等教学手段，实现了仿真教学内容的实时交互[4]。

持续提升仿真指导教练员的业务素质要求。仿真指导教练员除须具备过硬专业知识水平外，还须有相关现场经验的沉淀和积累。对此可通过联系同地区的其他兄弟单位、也可通过联系上级集团，对在火电机组仿真机培训建设方面取得较好成绩的优秀集体实地到访进行考察学习。考察结束后及时将交流学习得到的相关经验，结合自身的实际情况进行取长补短，更好地融入到本单位的仿真机技术培训中。

创建并完善仿真机培训综合评分系统。一套完整的集控运行仿真机综合评分系统对集控运行值班员技术指导有着重要的意义。通过创建相关综合评分系统，并在日常工作中进行完善，使得企业单位高度重视对集控运行值班员自身业务能力的培训建设，将对值班员通过仿真机的操作次数、完成结果和相关建议等纳入综合评分系统，并通过定期不定期地进行回顾总结，充分发挥出仿真机在集控运行值班员技术培训上的作用。

综上，影响仿真机技术培训的因素实际上是多种多样的，而完善仿真机培训的技术、制度、方案等又是一项长期的工作。只有不断优化完善相关建议，不断在探索中谋求进步，仿真机培训的相关技术才能不断成熟。唯此才能通过仿真机为集控运行值班员技术培训提供更好的条件，才能更好地为火电机组仿真机培训的可操性做出更大的贡献。