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GSE電站動力實時仿真機

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GSE是全球最大的核電站/或電站實時仿真訓練模擬器的供應商,從1971年提供了世界上第一台核電站實時模擬器開始,GSE先後為多個國家和地區提供了多達140多個核電站訓練模擬器,超過了其所有競爭者提供的仿真機數量的總和。

除提供核電站仿真訓練模擬器外,GSE還為用戶提供一流的培訓和技術支持以幫助用戶取得顯著的經濟效益。

為了保障用戶的投資利益,仿真在過去、現在和未來都是GSE能源係統的核心業務。GSE能源係統致力於在仿真和電力事業領域為用戶提供最先進的技術解決方案。

一、SimExec™——仿真機執行應用

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SimExec是一套集成化的軟件係統,它支持整套仿真軟件包的開發、實時執行和調試。SimExec通過完善的數據庫結構、多重軟件級、保護與存取訪問控製等方法實現對軟件組態的管理。用戶可以獨立於正式的培訓模式進行開發和測試自己的仿真模型,當這些模型被完全測試後,這時可以將它們添加入正式的係統。

在SimExec的監控下,所有仿真模塊的數據都能夠動態的訪問,一旦這些模塊被執行程序加載,它們就會被SimExec交互調試程序管理。在交互調試程序的控製下,仿真模塊中的所有變量和常量就可以進行動態的訪問和修改。

SimExec™優點

加載控製

在 SimExec™係統中有兩個開發層次:ODS (正式發布係統) 和 UDS (用戶開發係統) 。設計兩個開發層次的目的是幫助軟件開發的控製和備份。對用戶而言,通常的方法是首先在UDS層次中去生成數據點和模塊,這個層次的開發被認為是臨時的,當生成數據點和模塊被編譯,連接,測試後, 如果用戶對結果滿意則可以合並到ODS中,這個 ODS 係統成為發布的最新版本。ODS 和 UDS 加載 可以在同樣的操作係統被同時建立和測試而彼此互不影響。對於 UDS/ODS 概念請參照圖2所示。

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圖 2 ODS/UDS 仿真環境

數據庫管理

SimExec™ 數據庫係統是一個幫助用戶創建、修改和交叉引用數據和模塊信息的強大工具. 這個交叉引用特征不僅限於數據庫, 它還適用於抓取初始狀態.

DBM 是數據庫管理程序,使用它用戶能添加/刪除/修改在數據庫裏的數據點或模塊信息。此外, DBM 還能被用來從一個指定初始狀態創建數據點ASCII值文件。當一個新加載生成的時候,這個數據值文件可用來進行數據初始化。

DBM 同時也是一個顯示被定義的數據點和被引用的點的強大交叉引用工具。通過 DBM,用戶可以在不同的初始狀態中顯示特定的數據點值,這個特性幫助用戶去鑒別數據點在不同初始狀態的表現。交叉引用特性也可以應用到模塊信息,DBM 能為特定模塊交叉引用所調用的程序,這對調試和保存用戶趨勢結果特別有用。

加載調試

用戶可以通過強大的交互調試器(ISD)或圖形趨勢來調試程序。在交互調試器顯示的信息不限於數據點/時間/錯誤等信息,模塊代碼和函數調用也可以被顯示。

圖形趨勢是包含在SimExec裏的畫圖工具,它記錄數據與時間的關係. 用戶可以定製繪製數據點的範圍和間隔. 當用於監視目的,描繪不同變量的多個窗口可以顯示在同一屏幕.

二、JDesigner™ 仿真環境設計軟件

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JDesigner是‘JAVA應用與開發環境(簡稱JADE)’中的圖形畫麵開發工具。它提供一個友好的圖形用戶界麵,可生成生動逼真的係統流程圖和在屏幕上顯示的虛擬盤台(也稱為軟盤台)。在JDesigner中用戶可以通過組態配置將圖形畫麵與用JADE工具(如:JTopmeret、JFlow、JControl、JLogic和JElectric)開發出來的仿真模型連接起來。

JDesigner提供一組基本的圖標供用戶生成畫麵,同時也可讓用戶靈活地加入自己開發的圖標和模板,以滿足不同的仿真需求。畫麵中的各個部件都可與相應的仿真數據相連,從而可以在實時環境下對其進行監測、控製和測試。

主要特點:

√JADE中各個軟件的圖形用戶界麵(GUI)都是統一的,配合鼠標點擊的操作方式,為用戶提供了一個簡單易用的開發環境。

√圖形用戶界麵(GUI)中包括:工具欄 (File, Edit, View, 等), 菜單欄(下拉式菜單選項),同時還可在畫圖窗口直接帶出圖標的快捷菜單。

√提供基本的圖素,如:單線條、圓、多邊形、文字等,供用戶生成圖標或圖中靜態的部分。

√可以給圖形中的某個部分添加動態屬性以顯示實時數據或動畫效果。動態屬性包括:顏色改變、顯示/消失、畫麵的切換。帶動態屬性的部件還包括軟盤台( control panel mimics)上的按鈕、開關、儀表、多筆記錄儀等。

√可以調用照片、圖象以增強動畫效果。

√應用‘層’(layer)的概念可讓同一幅圖在不同的條件下有不同的顯示,可以觀察開發工程師、教練員、操作員的不同操作。

√在畫麵上可以對圖標的缺省的動態屬性進行修改。

√提供兩種測試方式:在線自測試和連接實時環境,使得畫麵動態性能的測試更加方便。

√提供趨勢圖用於分析實時數據。

因為本軟件是在JAVA平台上開發的,所以它可以用於不同的操作係統,如:微軟的Windows係統,Linux操作係統和UNIX操作係統等。

三、JTopmeret™ 兩相流建模軟件

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JTopmeret™源於GSE公司已在仿真領域成功應用多年的兩相流體網絡軟件,用於建立流體網絡的熱工水力模型。JTopmeret™是為核電站流體網絡仿真而設計的,但具有非常廣泛的適用性,可用於仿真兩相流體網絡(如火電廠的蒸汽係統、給水係統、鍋爐係統、燃氣輪機等)。JTopmeret™也可用於單相流的仿真(如壓氣站、工廠安全及其他輔助係統)。

JTopmeret™基於質量、動量、能量守恒等基本原理,使用自帶的模塊(如:壓力節點、流體管路、熱交換器、汽輪機等)來搭建仿真模型。通過矩陣同時求解質量、動量和狀態方程,JTopmeret™可快速、穩定地算出壓力和流量。在JTopmeret™中,氣體和液體的能量平衡是分開計算的,同時考慮了氣液之間的熱量和質量的交換,沒有任何熱平衡的假設。因此,JTopmeret™能在工廠的各種工藝條件下精確地仿真係統的熱力學相應。

作為JADE的一個組成部分,JTopmeret ™擁有與其他工具相同的用戶界麵,提供真正的平台無關性。

功能

JTopmeret™為核電站、火電廠、聯合循環裝置、氣壓機等提供真正的高精度仿真,因此能對操作員進行逼真的培訓和對生產過程進行有效的工程驗證。

JTopmeret™具有更強大的建模能力:

應用兩相流(氣、液)、多組分(N2, O2, H2, CO2, SO2, NOx, 等)、非熱平衡的模型

氣液兩相都做質量、動量、能量平衡的計算

針對各種傳熱方式 (如:自然對流、強製對流、泡核沸騰、冷凝)的傳熱關係函數

√支持實時的層流/湍流的轉換

√針對氣/液的內在的臨界流計算可提供高精度的過渡過程前後的狀態

√單獨針對固體(包括:金屬/混凝土牆、熱交換器的管層、汽輪機的金屬等)的溫度模型

√可跟蹤多至9種組分的放射性(包括衰變鏈)

四、JFlow™ 流體網絡建模軟件

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為了滿足電廠仿真係統對高精度的、易於使用的圖形化建模工具日益增長的需求,GSE公司開發了JFlow™ 圖形化流體網絡仿真軟件。在JFlow™中所使用的流體係統網絡建模技術已在全世界多個核電和火電仿真機上得到驗證。作為GSE公司的JADE平台的一部分,JFlow™使用我們相同的用戶界麵,同時提供了真正的平台無關性。

JFlow™流體網絡可用來仿真空氣係統、廢氣係統、蒸汽係統和水係統等。在JFlow™中考慮了流體係統中的質量、能量和動量受恒關係,並集成了兩相流組件模型。不管是對於火電廠的鍋爐/汽輪機和聯合循環工藝,還是對於核電廠的平衡係統,它都具有優異的適用性。

優點

JFlow™提供流體網絡的高精準度仿真。它支持真實的操作員培訓和高效的工程評估。JFlow™的主要的特點和好處包括:

簡化了模型開發

1)使用預先定義號的圖標來生成流量/壓力網絡圖

2)通過圖形界麵輸入工廠的原始數據

3)自動生成數據庫

4)自動計算管路的流導係數和泵的特性參數

5)自動生成模型的源代碼,該源代碼可自動編譯和執行

更有效地測試仿真模型

1) 在線測試和調試

2) 測試結果可以動態地在網絡模型圖上顯示,還可顯示參數的趨勢圖

擴展了模型的可用性

1)JADE統一的用戶圖形界麵讓模型圖可以在教練員、學員或工程師的JStation上看到

2)可以集成鍋爐和汽輪機等模型

3)可以在Microsoft、Linux和UNIX等操作係統之間進行移植
 
五、JControl™ 控製邏輯建模軟件

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在實時仿真係統中,邏輯和控製係統的建模和測試是一個相當費時的工作。GSE公司針對工廠控製係統的建模開發出了一套強有力的圖形化控製邏輯建模軟件JControl™。在JControl™中包含了一個豐富的模塊庫,有邏輯運算的(如:‘與門’、‘或門’),也有模擬量的(如:‘加法’、‘乘法’、‘信號選擇’),還有控製算法的(如:‘PID控製器’)。

JControl™最大限度地減輕了建模工程師的工作量,加快了建模的完成速度, 同時保證了實時仿真的質量和模型文檔的一致性。作為GSE公司的JADE平台的一部分,JControl™使用我們統一的用戶界麵,同時提供了真正的平台無關軟件工具的可移植性。

GSE公司已經開發了大量的模塊和子程序,用於仿真主流控製係統廠商的各種常用算法。若某些廠商的某些特殊的‘功能塊’不在其中,則用戶可通過編寫自己的子程序來實現之;如果需要,用戶還可以很容易地把它作為自定義的模塊加入到JControl™的庫中去。為了方便使用JControl™生成的源代碼是標準的FORTRAN代碼。

優點

使用JControl™可以對工廠的控製係統進行精密的仿真模型開發和工程評估。

JControl™可以:

√生成高質量的實時仿真軟件

√減少了仿真工程師的工作量

√靈活地創建用戶自己的模塊庫,放入用戶自己開發的模塊和模板

√提高建模速度

√JADE統一的用戶圖形界麵讓模型圖可以在教練員、學員或工程師的JStation上看到

√在Microsoft、Linux和UNIX等操作係統之間進行移植

六、JLogic™  邏輯圖建模軟件

在當今世界,能源需求的不斷上漲導致了發電廠對可靠性和安全操作的要求越來越高,因此電廠仿真也變得比以往任何時候都更為重要。

每一個電廠的工藝流程都包含有眾多的設備。其中的大多數設備都有自己的繼電邏輯控製來確保設備的正常運行。對這些邏輯進行仿真也許看起來很容易,但有一個問題避免不了:那就是這些邏輯圖太多了,你幾乎不可能了解每一個邏輯圖是怎樣建模的。

針對工廠邏輯係統建模,GSE 公司專門開發了一個圖形化仿真軟件工具——JLogic™。作為GSE公司的JADE平台的一部分,JLogic™使用我們相同的用戶界麵,同時提供了真正的平台無關軟件工具所具有的可移植性。

優點

每一個仿真模型多少都會帶有它的建模工程師的個性色彩,有了JLogic™後就可以避免這個問題。在JLogic™中,每一個建模工程師都會按照工廠的控製邏輯圖一模一樣地來搭建仿真模型。

JLogic™支持培訓模型的嚴格的工程開發,也可用於工廠邏輯係統的工程評估。

JLogic™可以:

√通過顏色的改變來顯示動態的邏輯狀態。

√讓用戶創建新的模塊和模板,並把它們放到自己的用戶模塊庫中。

√最大限度地減輕建模工程師的工作量,同時加快建模的完成速度。

√通過JADE統一的用戶圖形界麵,在任何教練員站、學員站或工程師站的JStation上查看係統模型圖。

√在Microsoft、Linux和UNIX等操作係統之間進行移植。

七、JElectric™ 電網建模軟件

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對電廠生產係統進行高保真、實時仿真的需求正在日益增長,這也促進了發電和配電模型改進。不管是為電網供電還是給廠內工業車間提供生產電力,今天不斷變化的電力市場格外強調操作員理解什麽地方什麽時候需要多少電,並根據需求準確地發電。

JElectric™是GSE公司的發電和配電建模軟件,為電廠複雜的交流和直流係統提供精準的仿真,可滿足核電廠、火電廠和其它工業用戶的需求。作為GSE公司的JADE平台的一部分,JElectric™使用我們統一的用戶界麵,同時提供了真正的平台無關軟件工具的可移植性。

優點

JElectric™ 通過如下方式支持對操作員的嚴格有用的培訓和對車間發電配電係統的工程評估:

√提高了模型精準度——確保穩態和動態的精度

√圖形化、鼠標拖放式用戶界麵——簡化模型的開發

√易於長期維護——保持仿真模型與當前的工廠設計一致

作為電廠實時仿真領域的領導者,GSE公司致力於向我們的用戶提供方便易用的技術,以期用最逼真的仿真係統來訓練核電廠、火電廠及其他工廠的操作員。

在JADE平台中,JElectric™用於開發高精準度的工廠發電及輸配電係統的仿真模型。有了JElectric™,再加上工廠其它工藝過程(如:一回路係統、鍋爐、汽輪機、主蒸汽係統、BOP等)的高精度仿真模型,學員或工程師就能了解工廠中的電力係統與熱工水力係統之間的真正的相互作用和相互關係。
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