Создание «Электронной энциклопедии энергетики» – информационный вклад в производственные и учебные процессы

Очков В.Ф.[1], доктор технических наук (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov)

Московский энергетический институт – ООО «Триеру» (www.trie.ru)

(журнал Теплоэнергетика, 7/2007)

Приведены сведения о научно-методических, технологических и компьютерных разработках, лежащих в основе разнопланового комплекса программных средств, используемых при проведении термодинамических и теплотехнических расчетов, для профессиональной подготовки теплоэнергетиков и студентов.

Надежная и экономичная эксплуатация энергетического оборудования в условиях усложнения решаемых задач, повышения требований к надлежащему уровню компетенции оперативного персонала ТЭС могут быть реализованы в настоящее время только при широком использовании информационных технологий, включая Интернет и интранеты. В учебном процессе образовательных учреждений интенсифицируется использование информационных и телекоммуникационных технологий, большое внимание уделяется разработкам электронных образовательных ресурсов (электронных учебников, задачников, лабораторных практикумов, систем тестирования знаний), в том числе с возможностью их дистанционного использования.

Профессиональная подготовка, переподготовка и повышение квалификации персонала ТЭС во многом аналогична образовательному процессу вузов: в обоих случаях необходимо владеть базовыми теоретическими знаниями по общеобразовательным и специальным предметам. Однако, для оперативного персонала характерным является устоявшееся наличие ряда профессиональных навыков, уменье принимать технологические решения и реализовывать их на практике в ограниченный период времени. Впрочем, вузовская подготовка специалистов также направлена на выработку определенных общих навыков, хотя и не столь широких, как при оперативном управлении и сервисном и ремонтном обслуживании энергетического оборудования.

Общность задач и целей стоящих, при профессиональной подготовке операторов и молодых специалистов, совершенствование компьютерной техники и развитие сети Интернет, побудили небольшой коллектив кафедры Технологии воды и топлива МЭИ в восьмидесятых годах прошлого столетия приступить к созданию «Электронной энциклопедии физико-химических технологий в энергетике». Впоследствии кафедральный коллектив авторов расширился, в него влились студенты, сотрудники ООО «Триеру», к работе над «Энциклопедией» были привлечены преподаватели кафедр «Котельных установок и экологии энергетики», «Паровых и газовых турбин», «Теоретических основ теплотехники», «Тепловых электрических станций», «Химии и электрохимической энергетики», «Тепло- и массобменных процессов и установок», «Инженерной графики» и ряда других. В состав «Энциклопедии» были дополнительно включены электронные версии материалов ряда отечественных и зарубежных фирм и организаций (ВТИ, ОРГРЭС, Сименс, Техноприбор, Дау Кемикл, Ром энд Хаас, Байер и др.), разделы справочной серии «Теплотехника и теплоэнергетика», монографии, учебники, учебные и методические пособия по направлениям обучения перечисленных кафедр. Все это расширило рамки содержания «Энциклопедии», которая в современном варианте носит название «Электронная энциклопедия энергетики» (ЭЭЭ – www.trie.ru), материалы которой заключены в авторскую компьютерную инструментальную оболочку ТВТ Shell. Использование ЭЭЭ должно способствовать повышению качества, уровня компетенции и профессиональной готовности персонала, обслуживающего оборудования ТЭС. Значимость повышения профессионально-квалификационной надежности эксплуатационного персонала российского ТЭС можно подтвердить, сославшись на расчеты американского экономиста Э. Денисона, по данным которого 16% современного экономического роста США достигнуты за счет повышения образовательного уровня рабочей силы, 34 % – благодаря техническим новшествам и «ноу-хау», также имеющими корни в системе образования.

Кроме наполнения содержания ЭЭЭ основными сведениями о процессах и тепломеханическом оборудовании ТЭС, о технологии воды и топлива, представленных на основе современных дидактических и мультимедийных средств (25 автоматизированных мультимедийных обучающих курсов – АМОК) в состав ЭЭЭ включена серия материалов (включая справочные) по сетевой поддержке расчетных методов оптимизации параметров энергоустановок, доступных через Интернет; трехмерный интерактивный атлас графических моделей тепломеханического и водоподготовительного оборудования, а также программные средства (тренажеры) для совершенствования и оценки профессионального мастерства эксплуатационного персонала химических цехов электростанций и тепловых сетей.

Детализируя вышеуказанное, кратко прокомментируем назначение и содержание ряда разделов ЭЭЭ.

1. Разработан программный комплекс WaterSteamPro (www.wsp.ru) для расчета основных свойств воды и водяного пара в широком диапазоне рабочих параметров на основе уравнений, предложенных Международной ассоциации по свойствам воды и водяного пара (www.iapws.org ). Комплекс WSP интегрирован в сети Интернет по технологии Mathcad Application Server.

Созданы прикладные программы по свойствам газов, позволяющие вычислять термодинамические параметры в идеально-газовом состоянии таких газов как N2, O2, СО, СО2, Н2О, SO2, воздух, NO, NO2, Ar, Ne, H2 и их смесей при температурах 200 – 2500 К и определять на этой основе изобарную теплоемкость, энтальпию и энтропию воздуха и продуктов сгорания топлив с учетом их термической диссоциации.

Разработанные пакеты прикладных программ дают возможность их использования во всех популярных компьютерных программах (от Excel до Maple), используемых при проведении расчетов на компьютерах и серверах.

2. На сервер выложены типовые и специальные задачи из области теплоэнергетики и водообработки, позволяющие запускать на нем расчетные документы и обращаться к ним дистанционно через Интернет в интерактивном режиме, что исключает необходимость установки на компьютеры пользователей специальных лицензионных программ. Например, в автоматическом режиме могут быть рассчитаны ряд энергетических характеристик турбогенераторов при изменении некоторых параметров и произведено их сравнение с типовыми или же осуществлено решение задач, содержащихся в руководящих документах в текстовом формате. За разработку «Российский Mathcad Application Server» Московский энергетический институт (технический университет) награжден в 2006 г. дипломом ВВЦ.

3. Созданы файлы, размещенные на CD- или DVD-ROM дисках, трехмерных графических моделей котельного, турбинного и водоподготовительного оборудования, включенные в состав программного комплекса «Серверное обслуживание и ремонт паровых турбин, котлов и другого тепломеханического оборудования», являющегося одним из модулей ЭЭЭ. Модуль дополнен описанием технологических операций, видеофильмами и анимационными клипами, поясняющими как работу, так и этапы сборки-разборки энергетического оборудования при ремонтом и сервисном обслуживании.

Рис. 1. Пример трехмерной мультимедийной модели узла энергетического оборудования: а) векторный чертеж, б) трехмерная модель

Пример трехмерной модели ротора турбины приведены на рис. 1, а остальные примеры моделей энергетического оборудования выставлены в Интернете и хранятся по адресам http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Turbines/3DModeles/klapan.htm, http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Turbines/3DModeles/WPE_CH8.htm, http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Turbines/3DModeles/WPE_CH1.htm и http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Turbines/3DModeles/Rotor.htm.

4. Разработаны комплексы программных средств для совершенствования и оценки профессионального мастерства персонала химических цехов (тренажеры) составлены на основании действующих Правил, типовых инструкций, руководящих документов и при консультации высококвалифицированных специалистов ряда организаций и энергетических предприятий. В дополнении к типовым тренажерам по заявкам более 30 электростанций были созданы индивидуальные комплексные тренажеры, основные на комплекте станционных производственных инструкций по эксплуатации, технологических схем и режимных карт. К числу таких тренажеров относятся:

·        установки по предварительной очистке воды в осветлителях и фильтрах;

·        установки по обессоливанию воды на параллельноточных и противоточных ионитных фильтрах;

·        установки обратного осмоса;

·        установки по приготовлению воды для подпитки теплосети;

·        установки по очистке замазученного конденсата;

·        установки по очистке сточных вод ВПУ;

·        блочные обессоливающие установки;

·        узлы хранения и приготовления реагентов

При создании тренажеров моделировались операции по пуску технологического оборудования из резерва или ремонта, при нормальной эксплуатации, т.е. решались задачи базовой подготовки аппаратчиков. Один из экранов эксплуатационного тренажера для предочистки показан на рис. 2.

Рис. 2. Экран тренажера по эксплуатации установки предварительной очистки воды

Тренажеры были дополнены функциональными модулями, имитирующими возникновение, развитие, ликвидацию как самих аварийных ситуаций, так и их последствий.

Следует отметить новое направление в разработке тренажеров ВПУ для реконструируемых химцехов с использованием проектной документации, которые позволяют персоналу освоить приемы эксплуатации еще до ввода в действие монтируемого оборудования.

Кроме тренажеров по ВПУ, были созданы тренажеры, имитирующие ведение ВХР и его контроль в штатном режиме эксплуатации котлотурбинного оборудования, а также при широком наборе типичных неполадок, связанных с ВХР на энергоустановках с турбинами типов К, Т, ПТ. Основной экран тренажера по ведению ВХР со схемой автоматического и ручного химического контроля для ТЭЦ с турбинами ПТ приведен на рис. 3.

Рис. 3. Экран тренажера по ведению водно-химического режима

Все типы перечисленных программ-тренажеров для персонала химических цехов используются при регулярно проводимых региональных и всероссийских конкурсах профессионального мастерства комплексных бригад ТЭС, в состав которых включаются начальник смены и аппаратчик ХЦ. В ходе соревнований оцениваются навыки эксплуатации оборудования в штатных и аварийных ситуациях, знание руководящих и нормативных материалов, а также разделов специальных дисциплин. Применительно к этим требованиям были созданы типовые тренажеры по следующим разделам:

·        проверка знаний ПТЭ и экологических аспектов эксплуатации оборудования;

·        проверка знаний норм и правил ТБ, правильность оформления наряд-заказов на выполнение ремонтных и профилактических работ в химическом цехе;

·        тренажер «Видеосюжеты по технике безопасности», компьютерная программа которого использует видеофильмы и фотографии, снятые на реальном оборудовании и содержит нарушения, которые должен выявить экзаменуемый;

·        владение теоретическими основами и навыками при выполнении химических анализов водных сред;

·        проверка знаний и уменье использовать расчетные методики в технологии водоприготовления и ведения водного режима.

Набор комплексных тренажеров, включая выполненных по заявке ТЭС, по окончании соревнований передается заказчику и может быть использован в химических цехах для обучения, контроля знаний и навыков персонала, для его переподготовки с целью получения более высоких разрядов и смежных специальностей, что, безусловно, должно способствовать повышению профессионального уровня работников химцехов и безопасности их труда.

Практическую ценность материалов, включенных в «Электронную энциклопедию энергетики» подтверждает использование их в качестве учебных в 50 образовательных учреждениях энергетического профиля и внедрение в практику работы на более 200 энергопредприятиях.

В заключение отмечу, что творческая работа по наполнению ЭЭЭ ведется сотрудниками МЭИ и ООО «Триеру» постоянно, примером чему могут служить новые тренажерные системы, описание которых приведено в данном номере журнала.

Список литературы:

1.                             Обучающий, контролирующий и тренажерный автоматизированный комплекс для персонала химических цехов ТЭС и АЭС / Л.А. Зайцева, А.С. Копылов, А.В. Очков, В.Ф. Очков и др. //Вестник МЭИ – 1995. – № 5. – с. 15 – 18

2.                             Тренажеры аппаратчика водоподготовки на электростанциях / М.А. Рахаев, А.В. Очков, В.Ф. Очков и др. «Теплоэнергетика». 1998. – № 7 – с. 68 – 72

3.                             Очков В.Ф., Утенков В.Ф., Орлов К.А. Теплотехнические расчеты в среде Mathcad// Теплоэнергетика. – 2000. – № 2. – с. 73 – 78

4.                             Автоматизированная технология противоаварийных тренировок при нарушении водно-химических режимов блочных электростанций/А.С. Копылов, В.Я. Каплина, В.Ф. Очков и др. //Вестник МЭИ – 2002. – № 2. – с. 22 – 28

5.                             Очков В.Ф., Кауркин В.Н., Писков В.Н. О развитии методов изучения энергооборудования с помощью средств компьютерной графики// Международная конференция «Информационные средства и технологии»; Тр. конфер. М.: Издательство МЭИ – 2004. – Том 2. – с. 71 – 74

6.                             Александров А.А., Орлов К.А., Очков В.Ф. Исследование схем парогазовых установок с впрыском водяного пара в газовой тракт на основе разработанных прикладных программ по свойствам рабочих тел ПГУ // Новое в российской электроэнергетике. – 2004. – № 4. – с. 28 – 32

7.                             Очков В.Ф. Открытые расчеты процессов водоподготовки в Интернет // Энергосбережение и водоподготовка. – 2004. – № 3. – с. 72 – 73 (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/Open_Calc_VPU/index.html)

8.                             Александров А.А., Очков В.Ф., Орлов К.А. Уравнения и программы для расчета свойств газов и продуктов сгорания// Теплоэнергетика. – 2005. – № 3. – с. 48 – 55

9.                             Грибин В.Г., Очков В.Ф. Корпоративный атлас энергетического оборудования: проблемы и решения// Новое в российской электроэнергетике. – 2006. – № 2. – с. 42 – 49 (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/trenager/Remont_ST/RT_Ochkov_NRE.html)

10.                         Копылов А.С., Орлов К.А., Очков В.Ф. и др. Программные средства для совершенствования и оценки профессионального мастерства персонала химических цехов// Энергосбережение и водоподготовка. – 2006. – № 1. – с. 19 – 22

11.                         Магид С.Г., Загретдинов И.Ш., Мищеряков С.В. и др. Индивидуальные, групповые и общественные потребности в повышении квалификации персонала электроэнергетики (к вопросу о проведении соревнований оперативного персонала)// Энергосбережение и водоподготовка. – 2006. – № 2. – с. 43 – 56

12.                         Информатизация инженерного оборудования: электронные образовательные ресурсы МЭИ /  Сост. Ю.В. Арбузов, О.А. Бондин, А.И Евсеев и др.; под общ. ред. С.И. Маслова. – М.: Издательский дом МЭИ. – 2006 – 256 с.: ил.

13.                         Стандарт организации профессиональной подготовки, переподготовки, повышения квалификации персонала СО – ЕЭС – ПП-1 – 2005. ОАО РАО «ЕЭС России». – М.: 2005


[1] 111250, Москва, Красноказарменная, 14, www.mpei.ru