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GSE电站动力实时仿真机

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GSE是全球最大的核电站/或电站实时仿真训练模拟器的供应商,从1971年提供了世界上第一台核电站实时模拟器开始,GSE先后为多个国家和地区提供了多达140多个核电站训练模拟器,超过了其所有竞争者提供的仿真机数量的总和。

除提供核电站仿真训练模拟器外,GSE还为用户提供一流的培训和技术支持以帮助用户取得显著的经济效益。

为了保障用户的投资利益,仿真在过去、现在和未来都是GSE能源系统的核心业务。GSE能源系统致力于在仿真和电力事业领域为用户提供最先进的技术解决方案。

一、SimExec™——仿真机执行应用

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SimExec是一套集成化的软件系统,它支持整套仿真软件包的开发、实时执行和调试。SimExec通过完善的数据库结构、多重软件级、保护与存取访问控制等方法实现对软件组态的管理。用户可以独立于正式的培训模式进行开发和测试自己的仿真模型,当这些模型被完全测试后,这时可以将它们添加入正式的系统。

在SimExec的监控下,所有仿真模块的数据都能够动态的访问,一旦这些模块被执行程序加载,它们就会被SimExec交互调试程序管理。在交互调试程序的控制下,仿真模块中的所有变量和常量就可以进行动态的访问和修改。

SimExec™优点

加载控制

在 SimExec™系统中有两个开发层次:ODS (正式发布系统) 和 UDS (用户开发系统) 。设计两个开发层次的目的是帮助软件开发的控制和备份。对用户而言,通常的方法是首先在UDS层次中去生成数据点和模块,这个层次的开发被认为是临时的,当生成数据点和模块被编译,连接,测试后, 如果用户对结果满意则可以合并到ODS中,这个 ODS 系统成为发布的最新版本。ODS 和 UDS 加载 可以在同样的操作系统被同时建立和测试而彼此互不影响。对于 UDS/ODS 概念请参照图2所示。

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图 2 ODS/UDS 仿真环境

数据库管理

SimExec™ 数据库系统是一个帮助用户创建、修改和交叉引用数据和模块信息的强大工具. 这个交叉引用特征不仅限于数据库, 它还适用于抓取初始状态.

DBM 是数据库管理程序,使用它用户能添加/删除/修改在数据库里的数据点或模块信息。此外, DBM 还能被用来从一个指定初始状态创建数据点ASCII值文件。当一个新加载生成的时候,这个数据值文件可用来进行数据初始化。

DBM 同时也是一个显示被定义的数据点和被引用的点的强大交叉引用工具。通过 DBM,用户可以在不同的初始状态中显示特定的数据点值,这个特性帮助用户去鉴别数据点在不同初始状态的表现。交叉引用特性也可以应用到模块信息,DBM 能为特定模块交叉引用所调用的程序,这对调试和保存用户趋势结果特别有用。

加载调试

用户可以通过强大的交互调试器(ISD)或图形趋势来调试程序。在交互调试器显示的信息不限于数据点/时间/错误等信息,模块代码和函数调用也可以被显示。

图形趋势是包含在SimExec里的画图工具,它记录数据与时间的关系. 用户可以定制绘制数据点的范围和间隔. 当用于监视目的,描绘不同变量的多个窗口可以显示在同一屏幕.

二、JDesigner™ 仿真环境设计软件

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JDesigner是‘JAVA应用与开发环境(简称JADE)’中的图形画面开发工具。它提供一个友好的图形用户界面,可生成生动逼真的系统流程图和在屏幕上显示的虚拟盘台(也称为软盘台)。在JDesigner中用户可以通过组态配置将图形画面与用JADE工具(如:JTopmeret、JFlow、JControl、JLogic和JElectric)开发出来的仿真模型连接起来。

JDesigner提供一组基本的图标供用户生成画面,同时也可让用户灵活地加入自己开发的图标和模板,以满足不同的仿真需求。画面中的各个部件都可与相应的仿真数据相连,从而可以在实时环境下对其进行监测、控制和测试。

主要特点:

√JADE中各个软件的图形用户界面(GUI)都是统一的,配合鼠标点击的操作方式,为用户提供了一个简单易用的开发环境。

√图形用户界面(GUI)中包括:工具栏 (File, Edit, View, 等), 菜单栏(下拉式菜单选项),同时还可在画图窗口直接带出图标的快捷菜单。

√提供基本的图素,如:单线条、圆、多边形、文字等,供用户生成图标或图中静态的部分。

√可以给图形中的某个部分添加动态属性以显示实时数据或动画效果。动态属性包括:颜色改变、显示/消失、画面的切换。带动态属性的部件还包括软盘台( control panel mimics)上的按钮、开关、仪表、多笔记录仪等。

√可以调用照片、图象以增强动画效果。

√应用‘层’(layer)的概念可让同一幅图在不同的条件下有不同的显示,可以观察开发工程师、教练员、操作员的不同操作。

√在画面上可以对图标的缺省的动态属性进行修改。

√提供两种测试方式:在线自测试和连接实时环境,使得画面动态性能的测试更加方便。

√提供趋势图用于分析实时数据。

因为本软件是在JAVA平台上开发的,所以它可以用于不同的操作系统,如:微软的Windows系统,Linux操作系统和UNIX操作系统等。

三、JTopmeret™ 两相流建模软件

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JTopmeret™源于GSE公司已在仿真领域成功应用多年的两相流体网络软件,用于建立流体网络的热工水力模型。JTopmeret™是为核电站流体网络仿真而设计的,但具有非常广泛的适用性,可用于仿真两相流体网络(如火电厂的蒸汽系统、给水系统、锅炉系统、燃气轮机等)。JTopmeret™也可用于单相流的仿真(如压气站、工厂安全及其他辅助系统)。

JTopmeret™基于质量、动量、能量守恒等基本原理,使用自带的模块(如:压力节点、流体管路、热交换器、汽轮机等)来搭建仿真模型。通过矩阵同时求解质量、动量和状态方程,JTopmeret™可快速、稳定地算出压力和流量。在JTopmeret™中,气体和液体的能量平衡是分开计算的,同时考虑了气液之间的热量和质量的交换,没有任何热平衡的假设。因此,JTopmeret™能在工厂的各种工艺条件下精确地仿真系统的热力学相应。

作为JADE的一个组成部分,JTopmeret ™拥有与其他工具相同的用户界面,提供真正的平台无关性。

功能

JTopmeret™为核电站、火电厂、联合循环装置、气压机等提供真正的高精度仿真,因此能对操作员进行逼真的培训和对生产过程进行有效的工程验证。

JTopmeret™具有更强大的建模能力:

应用两相流(气、液)、多组分(N2, O2, H2, CO2, SO2, NOx, 等)、非热平衡的模型

气液两相都做质量、动量、能量平衡的计算

针对各种传热方式 (如:自然对流、强制对流、泡核沸腾、冷凝)的传热关系函数

√支持实时的层流/湍流的转换

√针对气/液的内在的临界流计算可提供高精度的过渡过程前后的状态

√单独针对固体(包括:金属/混凝土墙、热交换器的管层、汽轮机的金属等)的温度模型

√可跟踪多至9种组分的放射性(包括衰变链)

四、JFlow™ 流体网络建模软件

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为了满足电厂仿真系统对高精度的、易于使用的图形化建模工具日益增长的需求,GSE公司开发了JFlow™ 图形化流体网络仿真软件。在JFlow™中所使用的流体系统网络建模技术已在全世界多个核电和火电仿真机上得到验证。作为GSE公司的JADE平台的一部分,JFlow™使用我们相同的用户界面,同时提供了真正的平台无关性。

JFlow™流体网络可用来仿真空气系统、废气系统、蒸汽系统和水系统等。在JFlow™中考虑了流体系统中的质量、能量和动量受恒关系,并集成了两相流组件模型。不管是对于火电厂的锅炉/汽轮机和联合循环工艺,还是对于核电厂的平衡系统,它都具有优异的适用性。

优点

JFlow™提供流体网络的高精准度仿真。它支持真实的操作员培训和高效的工程评估。JFlow™的主要的特点和好处包括:

简化了模型开发

1)使用预先定义号的图标来生成流量/压力网络图

2)通过图形界面输入工厂的原始数据

3)自动生成数据库

4)自动计算管路的流导系数和泵的特性参数

5)自动生成模型的源代码,该源代码可自动编译和执行

更有效地测试仿真模型

1) 在线测试和调试

2) 测试结果可以动态地在网络模型图上显示,还可显示参数的趋势图

扩展了模型的可用性

1)JADE统一的用户图形界面让模型图可以在教练员、学员或工程师的JStation上看到

2)可以集成锅炉和汽轮机等模型

3)可以在Microsoft、Linux和UNIX等操作系统之间进行移植
 
五、JControl™ 控制逻辑建模软件

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在实时仿真系统中,逻辑和控制系统的建模和测试是一个相当费时的工作。GSE公司针对工厂控制系统的建模开发出了一套强有力的图形化控制逻辑建模软件JControl™。在JControl™中包含了一个丰富的模块库,有逻辑运算的(如:‘与门’、‘或门’),也有模拟量的(如:‘加法’、‘乘法’、‘信号选择’),还有控制算法的(如:‘PID控制器’)。

JControl™最大限度地减轻了建模工程师的工作量,加快了建模的完成速度, 同时保证了实时仿真的质量和模型文档的一致性。作为GSE公司的JADE平台的一部分,JControl™使用我们统一的用户界面,同时提供了真正的平台无关软件工具的可移植性。

GSE公司已经开发了大量的模块和子程序,用于仿真主流控制系统厂商的各种常用算法。若某些厂商的某些特殊的‘功能块’不在其中,则用户可通过编写自己的子程序来实现之;如果需要,用户还可以很容易地把它作为自定义的模块加入到JControl™的库中去。为了方便使用JControl™生成的源代码是标准的FORTRAN代码。

优点

使用JControl™可以对工厂的控制系统进行精密的仿真模型开发和工程评估。

JControl™可以:

√生成高质量的实时仿真软件

√减少了仿真工程师的工作量

√灵活地创建用户自己的模块库,放入用户自己开发的模块和模板

√提高建模速度

√JADE统一的用户图形界面让模型图可以在教练员、学员或工程师的JStation上看到

√在Microsoft、Linux和UNIX等操作系统之间进行移植

六、JLogic™  逻辑图建模软件

在当今世界,能源需求的不断上涨导致了发电厂对可靠性和安全操作的要求越来越高,因此电厂仿真也变得比以往任何时候都更为重要。

每一个电厂的工艺流程都包含有众多的设备。其中的大多数设备都有自己的继电逻辑控制来确保设备的正常运行。对这些逻辑进行仿真也许看起来很容易,但有一个问题避免不了:那就是这些逻辑图太多了,你几乎不可能了解每一个逻辑图是怎样建模的。

针对工厂逻辑系统建模,GSE 公司专门开发了一个图形化仿真软件工具——JLogic™。作为GSE公司的JADE平台的一部分,JLogic™使用我们相同的用户界面,同时提供了真正的平台无关软件工具所具有的可移植性。

优点

每一个仿真模型多少都会带有它的建模工程师的个性色彩,有了JLogic™后就可以避免这个问题。在JLogic™中,每一个建模工程师都会按照工厂的控制逻辑图一模一样地来搭建仿真模型。

JLogic™支持培训模型的严格的工程开发,也可用于工厂逻辑系统的工程评估。

JLogic™可以:

√通过颜色的改变来显示动态的逻辑状态。

√让用户创建新的模块和模板,并把它们放到自己的用户模块库中。

√最大限度地减轻建模工程师的工作量,同时加快建模的完成速度。

√通过JADE统一的用户图形界面,在任何教练员站、学员站或工程师站的JStation上查看系统模型图。

√在Microsoft、Linux和UNIX等操作系统之间进行移植。

七、JElectric™ 电网建模软件

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对电厂生产系统进行高保真、实时仿真的需求正在日益增长,这也促进了发电和配电模型改进。不管是为电网供电还是给厂内工业车间提供生产电力,今天不断变化的电力市场格外强调操作员理解什么地方什么时候需要多少电,并根据需求准确地发电。

JElectric™是GSE公司的发电和配电建模软件,为电厂复杂的交流和直流系统提供精准的仿真,可满足核电厂、火电厂和其它工业用户的需求。作为GSE公司的JADE平台的一部分,JElectric™使用我们统一的用户界面,同时提供了真正的平台无关软件工具的可移植性。

优点

JElectric™ 通过如下方式支持对操作员的严格有用的培训和对车间发电配电系统的工程评估:

√提高了模型精准度——确保稳态和动态的精度

√图形化、鼠标拖放式用户界面——简化模型的开发

√易于长期维护——保持仿真模型与当前的工厂设计一致

作为电厂实时仿真领域的领导者,GSE公司致力于向我们的用户提供方便易用的技术,以期用最逼真的仿真系统来训练核电厂、火电厂及其他工厂的操作员。

在JADE平台中,JElectric™用于开发高精准度的工厂发电及输配电系统的仿真模型。有了JElectric™,再加上工厂其它工艺过程(如:一回路系统、锅炉、汽轮机、主蒸汽系统、BOP等)的高精度仿真模型,学员或工程师就能了解工厂中的电力系统与热工水力系统之间的真正的相互作用和相互关系。
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