Apros能源动力系统高精度动态仿真软件

Apros能源动力系统高精度动态仿真软件

 Apros是由芬兰国家技术研究院VTT与芬兰富腾工程技术有限公司Fortum联合研发的热力发电厂工艺过程及其自动控制系统的动态仿真软件。Apros具有30年的研发和成功应用历史，已被广泛应用于核电机组、燃煤火电机组、燃气蒸汽联合循环机组、垃圾焚烧发电机组、工业过程蒸汽动力系统、供热系统的动态仿真。Apros不仅能够用于创建热力发电厂运行人员的仿真培训模拟器，还能够用于其他一般热能动力系统及其自动化系统的设计验证及运行控制优化。       Apros的用户广泛分布于全球的发电企业、设计院、发电装备制造企业、电力工程公司、电站自动化系统供应商和科研机构及大专院校。

Apros是一款多功能软件，应用于建模和分析不同的电厂的动态过程。它可以在普通的办公电脑上使用。它主要应用于核电站和火力发电厂中。软件中的动态仿真模型能够让用户轻松地检查电厂的过程行为。且Apros能够简单快速地模拟系统的瞬变现象和不同的状态。

Apros的一大优势在于它结合了准确的流程建模与复杂的自动化建模。通过使用Apros，用户可以看到过程和自动化如何协同工作，并且可以对整个集成系统进行详细的研究和优化。

Apros提供了严谨的动态仿真模型来支持各项工程任务，它可以用于安全分析、过程设计、培训和自动化测试等等，有效利用动态仿真模型可以加速和提高工程水平。因此，用户可以获得更加高效的过程和更少的投资成本。Apros已广泛应用于行业中的多个项目，并且能够独立完成电厂整个过程的动态仿真。这些仿真可以根据不同的需要进行，因此一个计算模型可以用来满足多种工程和项目的需求。

l 核电应用

  Apros多任务处理

Apros广泛应用于核电厂的安全分析。在核领域，Apros已经被用来模拟多种不同电厂的概念，其中包括沸腾和压水反应堆。

在整个项目周期以进化的方式处理过程中，Apros无疑是一款理想的软件。随着项目的进行和新的建模任务要求更加细致，Apros所建的模型也会更加精巧。在整个项目生命周期中，不同用户可以直接使用同一个模型配置数据库进行不同的任务。

这些优势能够减少掌握软件工具的技术人员及其培训成本。而模型维护是整个核电厂生命周期的一个重要问题，在对工艺设备或自动化系统进行电厂改造后，模拟器必须每年更新一次，有一个最新的模型是对电厂来说是非常有利的。

Apros的可扩展性使其在具体的小型模型分析上更有潜力，而且其模型还能在后续过程中扩展到覆盖整个核电厂模型。

为您的核电站许可或建设项目选择Apros，或者为NPP电力升级或自动化改造项目选择Apros，可以为您在开发和维护阶段带来巨大的经济与时间效益。

  经过验证的严谨的核电厂模型

完整的反应堆岛、涡轮岛以及包括自动化、仪表和电气系统在内的控制模型。

Apros包含严谨的、经过良好验证的解算器和单元模型库，用于整个核电厂过程和系统的动态模拟。这有利于用户可以使用简单的动态建模和仿真软件，而不是在几个工具中维护相关知识和最新的模型。

Apros软件的灵活性使得用户可以使用不同的模型，例如一维或三维中子学模型。同样，在项目进行过程中，用户可以开始使用Apros软件中的自动化模拟，并当它变得可用时，用自动化供应商的具体详细的仿真自动化代替。

Apros软件拥有广泛的代码验证程序和核安全模拟的权威批准。

Apros软件的热工水力代码和核库单元模型已经得到了广泛的验证，并被确定适用于BWR和PWR轻水反应堆。验证过程包括冷启动和停机程序、正常操作模型、负载抑制以及各种事故和紧急情况等。每个新的Apros版本都会重复进行大量的代码校核和验证过程。

芬兰辐射与核安全局（STUK）批准对Apros新核电厂进行事故分析。

Apros软件拥有完全独立于供应商的代码，非常适合基准测试中的NPP瞬态分析。

  拥有全套工具和专家支持的高效软件

Apros软件的功能包括帮助用户在NPP项目的动态模拟任务中增加模型配置、仿真分析、报告和模型维护等。这些功能提高了仿真项目的效率，并帮助用户的项目专注于以下要点：

ü  凭借易用的Windows图形用户界面，快速模型配置，无需编程。

ü  凭借最佳模拟速度性能，可提高仿真速度。

ü  在年度修订之后，会有自动模型验证测试和模型更新报告。

除基本的建模和仿真功能外，Apros还包括一套完整的工具套件，为用户增加以下的附加特性：

ü  Apros测试站：用于自动化检查项目的综合自动化测试工具。

ü  Apros培训站：操作员培训模拟器项目的集成指导工具。

ü  Apros连接工具：用于与各种自动化系统供应商的激励或仿真自动化系统进行连接

ü  外部模型集成工具：用于集成用户自己的计算代码和单元模型。

ü  分布式建模工具：用于生成分布式工具模型，以最大限度地提高仿真速度。

遍布全球的高端用户，项目专家的专业评价，对于Apros的推广和提高具有重要作用。

  Apros在BWR和PWR项目中最新的成果

新建的核电厂在许可和建设项目上面临很多子项目和挑战，需要在项目过程中使用动态模拟：从概念设计和安全分析，过程和自动化设计，自动化逻辑测试，控制室人机界面设计，操作说明和测试到操作人员的全方面模拟器培训。在安全启动后，电厂模型和模拟培训必须不断更新，这意味着定期的模型维护程序取决于核电厂修订计划。

电力的升级，生命周期的延长，以及自动更新等项目正在全世界多个核电厂中开展。在这样的改造项目中提出了严格动态仿真的平等挑战和要求。另外，目前有一些全球研究中心正致力于加速引进GEN4核电站方案，这对核电厂模型和软件验证提出了更高的要求。

对核电行业的好处：

ü  用于模拟整个核电厂过程的动态建模工具，其中包括自动化和电气系统

ü  对应多任务项目的单一工具：安全分析，工程项目，自动化测试和培训

ü  经过充分验证，严格的核模型和权威认证

ü  近期正使用Apros进行的多任务BWR和PWR仿真项目

ü  高效建模和仿真结果分析

ü  针对特定任务量身定制的全套附加工具，如自动化测试和操作员培训

ü  有专家模型和产品支持

l 火电应用

目前，Apros主要致力于新一代高效清洁发电厂的建模。支持低排放清洁电厂建模仿真功能的开发工作已经陆续开展，工作包括模拟氧气的生产等。

Apros拥有火力发电厂动态仿真需求的所有功能。精确的动态仿真模型可以非常准确地模拟实际电厂的行为，从而使得多种方式应用于电厂的整个生命周期中。例如，模型可应用于电厂新建或改造的工程设计，或被进一步改造成培训模拟器，亦或是根据Apros提供的实

时响对自动化系统进行测试。

热力发电厂建模的能力包括但不限于以上内容。

  全面的模型库

Apros包含的模型库可用于对各类电厂操作进行模拟，包括流体管网以及电厂的燃料、烟气和汽水管道的热交换等。而且，Apros包含的库还可用于对电厂的自动化系统和电力系统建模。这些功能可以用于各类汽轮机、余热锅炉、流化床和柴油发动机等电厂设备的建模。

Apros能够模拟煤粉、炉排、鼓泡式流化床、循环流化床等不同种类的锅炉；Apros也可用于对超临界机组建模；软件功能上也支持对煤、泥炭、天然气和石油等各种燃料进行建模；Apros也可用于对燃料运输系统建模。

  对柴油发电机进行建模

Apros的柴油发电机模型工具箱可用于各类柴油发动机的建模。用适当的模块进行组合可以建立I型或者V型发动机，定义汽缸的号码，将其与曲柄轴连接，并将涡轮增压器也加入到流程中。通过利用Apros模块相应的参数属性，特定的电机模型很容易得到发动机的技术数据。

参考案例——福斯特惠勒公司–波兰瓦基莎电厂

Apros用于控制设计和动态过程的验证。锅炉是直流式超临界循环流化床锅炉。锅炉的设计燃料是烟煤，而代替燃料中含有湿泥煤（高达30%）和生物燃料（高达10%）。电厂功率是460 MW，蒸汽特性是360 kg/s，275 bar和560 ℃。

  Andritz——余热锅炉的分析

在几年时间内，Andritz用Apros做了数万次余热锅炉水循环的分析，这些研究包括在不同负荷和压力条件下对自然循环的分析研究。

研究的分析目的是确保余热锅炉中不同部位的充分冷却。

典型的仿真模型包括锅炉的后部、前部和侧壁，锅炉管束、筛管、上汽包和下汽包，从汽包到主管的倒角管，侧壁头，筛管头以及从水壁头到汽包的立管。研究对新锅炉和现有的老锅炉都进行了分析。通过分析蒸汽体积分数，计算了锅炉中各部分的流速和传热率，并用数值方法对锅炉的可行性进行了评价。

l 海水淡化

Apros能够模拟盐水转换成饮用水的过程

对很多国家来说，脱盐水是一种重要的，甚至是唯一的淡水来源。生活水平的提高和人口的高速增长使得世界各地对于海水淡化厂的需求逐渐提高。

Apros全面的仿真流程和自动化组件库，可以使得海水淡化厂的建模精确简单。通过模型，用户可以清晰地了解到系统的整个动态响应过程：

ü  给水流量的变化

ü  盐水温度变化

ü  盐水再循环流的瞬变

ü  给水盐度的变化

Apros可对整个海水淡化厂进行建模。Apros不仅可以计算盐水的热力学性质，还拥有一个用于计算特殊反渗透的模块。通过这些特点，Apros可以计算不同类型的热脱盐工艺和反渗透装置的动态特性。Apros可对MSF-，MED-和RO-型的海水淡化厂进行建模。

在计算模型中，汽液混合物的状态被定义为压力、焓值和盐分总浓度的函数。每个计算节点都可获得盐水的温度、密度、沸点、饱和点、浓度以及蒸汽和固体盐的质量分数值。

l  集中供热

Apros的集中供热网建模与分析功能

Apros可用于对集中供热网以及远程集中供热管路进行建模和分析。集中供热系统是一种将区域的热量集中，并把热量分配给包括空间供暖和热水供暖等在内的住宅和商业供暖的系统。Apros是一款动态模拟此类复杂网络的专业工具。

Apros软件包括全面的组件库，用于对集中供热网的所有组件（包括管道、阀门、泵、热交换器和热水库等）进行建模。还可以使用自动化和电气组件对整个网络的I&C（控制泵功率、阀位、建模操作员指令等）进行建模。

Apros拥有为集中供热网络的服务隧道建模的组件。因此，可以计算服务隧道在蒸汽或热水泄漏等情况下的环境条件。

集中供热管道可以直接连接到热电联产电厂模型。在这种情况下，可以施以不同的电厂动态瞬变，从而研究整个集中供热系统的行为。

l 制浆造纸

  Apros应用于制浆造纸

由于制浆造纸工艺具有多变的原料、复杂的过程以及多样的终端产品等因素，因此制浆造纸对建模仿真来说是一个具有挑战性的领域。Apros Paper是一款用于模拟动态造纸工艺以及制浆主要工艺的先进工具。Apros包括用于详细的仿真模型配置和高精度解决方案的高效工具，以及用于纸浆和纸张质量建模和跟踪光纤加工历史数据的新工具。这些功能和工具大大增加了纸浆和造纸工艺中动态模拟器的利用潜力。

  理想的动态模拟工具

精确的实时动态模拟器是在正常或特殊操作条件（如Web Break）下期间检查和设计流程与自动化配合情况的理想工具。此外，Apros Paper的动态模拟提供了用于研究由于设备或自动化故障，操作员操作或原材料质量变化引起的干扰的工具。

  开发和优化造纸工艺

来源：四川麦克斯乐科技有限公司