EĞİTİM'DE SİMÜSLASYON

EĞİTİMDE SİMÜLASYON *

Hakan TAHMAZ Makina Mühendisi - O.D.T.Ü. Eğitim Dairesi Başkanlığı

EĞİTİMDE SİMÜLASYON Eğitim simülatörü santral operatörlerinin uygulamalı eğitimi için en etkin eğitim aracıdır. Çünkü simülatör gerçek işletme şartlarını sağlar. Buna karşılık işletmeye bir risk getirmez. Her türlü işletme durumu ve arızası simülatörle gerçekleştirilebilir, denetlenebilir, tekrarlanabilir, EĞİTİM SİMÜLATÖRÜ NEDİR ? Bir elektrik santralı eğitim simülatörü, santral operatörleri için işletme şartlarını sağlayan donanımdır. * Southern Electric Company'nin Kataloglarından derlenmiştir.

Gerçek bir kumanda salonundaki tüm görüntü eğitim simülatöründe de vardır. Bununla birlikte, gerçek kumanda odasındaki enstrümentasyonun tümü simülatöre uygulanmıştır. Sonuç olarak bir simülatörün aşağıdaki spesifikasyonları sağlaması gerekir:

a. Benzer kumanda odası dizaynı, görünümü ve kolay lıkları sağlanmalıdır, b. Benzer aletler, kaydediciler, alarmlar, ölçü aletleri, anahtarlar, sinyal ışıkları gerçek bir kumanda odasın daki görünüşe sahip olmalıdır, c. İç haberleşme, ışık düzeyleri ve değişen ses etki leri operatöre gerçek bir kumanda odasında olduğu hissini vermelidir, d. Santral parametrelerindeki kararlı, dinamik ve ge çici durumların hepsi tüm işletme güç seviyelerinde sağlanmalıdır, e. Sıra takibi, zamanlama, senkronizasyon ve geri dönme sistemleri, santral parametreleri, tüm santral ünitelerini kapsayacak şekilde matematik model hali ne getirilip tam bir bilgisayar benzeşimi yaratılmalı dır. Bunu yaparken santral yapıcısının izlediği santral şemaları, modelleme sistemlerine ilişkin bilgiler dik kate alınmalıdır, f. Görüntü sistemleri, yardımcı sistemler, kontrol sis temleri de dikkate alınmalıdır, g. Simülatörde gerçek bir santralde olabilecek tüm arızaların incelenebilmesi gerekir. Simülatör eğitimin de operatörlere gerçek kumanda odasında da aynı du rumlarla karşılaşabilecekleri ve aynı şekilde arızayı gi derebilecekleri motive edilmelidir. Sadece tek bir arı za değil, bunu takip edebilecek arızaların giderilme sinde yanlış veya doğru öğrencilerin ne yapacağı belli olmayacağından, sadece birkaç özel duruma uygula nan emprik bağıntılardan ziyade, fizik, kimya, akış kanlar dinamiği, yanma, elektrik vs. konularının yar dımıyla simülatör dizaynı yapılmalıdır.

EĞİTİM SİMÜLATÖRÜNÜN YARARLARI

Bir eğitim simülatörünün yaradan aşağıdaki şekilde özetlenebilir : a. Simülatör, santralın içinde kurulacağından ötürü, operatörlerin eğitim için tesis dışına gönderilmeleri söz konusu değildir, b. Birçok durumda öğrencileri dışarda eğitmek im kânsızdır, çünkü bir santralın dizaynını yapıp, inşaatini gerçekleştiren bir müşavir firma, öğrencileri santra lın tüm fonksiyonlarını gösterir şekilde dışarıda eğite-

ELEKTRtK Mı /li:M)İSLİĞt 306

mez. Bu durumda eğitilmiş operatörlerin sağlanması için tek yol, santralda kurulacak bir eğitim simülatörüdür, c. Santraldaki bir eğitim simülatörü tüm operatörlere gerekli eğitimi sağlayabilir. Ayrıca santral işletmesi, santral fiziği ve kimyası bundan başka elektrik maki na, inşaat, akışkanlar mekaniği ve kontrol mühendisli ği konularında kurslar verilebilir. Ayrıca santral işlet meşinde çalışacak diğer personel de simülatör yardımıyla eğitilebilir. Bunlar, santral yöneticileri, personel uzmanları ve diğer teknik elemanlardır. Bu eğitimler santral içinde yapılacağından ekstra bir masraf da gerektirmemektedir , d. Bir eğitim simülatörü bilgi tazelemesi için kullanı labilecek en iyi ve tek metottur. Tipik bir santral ope ratörü iş hayatı süresince acil durumlarla ve arızalarla çok az karşılaşır. Gerçek bir acil durumun ortaya çık ması halinde operatör, yeterli düzeyde eğitime sahip değilse yetersiz kalıp, bir risk unsuru olma ihtimalini yükseltir. Tekrarlanan eğitim ve bilgi tazeleyen kurs lar acil durumlar karşısında operatörün bilgi ve yete neklerini güçlendirip, riski azaltacaktır.

e. Santral işletme kademeleri çok kompleks bir yapı ya sahiptir. Bu kademelerin sayısı da oldukça kabarık tır. Ayrıca her kademe birbirinden farklı bir yapıya sahiptir, bu farklılık acil durumlarla da farklılık göste rir. Böyle acil durumlarda tekrarlanan pratik uygula malar operatörlere beceri kazandırır. Bir eğitim simü latörü, bir operatörün, bu yolla, yüzlerce kez pratik yapabileceği tek sistemdir. Bu işlemler öğrenci tara fından otomatik bir reaksiyona sahip olana kadar tek rarlanabilir. Ayrıca öğretmen yardımıyla gerekli ref lekslere ulaşması kolaylaştırabilir.

f. Gerçek bir santral arıza durumlarında öğrenim amacıyla kullanılamaz, ayrıca kullanılabilse bile tekrar edilemez. Sadece normal operasyonlar için, örneğin yol verme, trip etme, yükleme durumları bile birkaç kez gerçekleştirilebilir. Bir eğitim simülatörü ise nor mal operasyonların yanı sıra acil vakalar ve arızalardaki, bu 250 arıza tipi olabilir, operatör eğitimi için tek rar ve tekrar kullanılabilecek bir alet kompleksidir. Böylece ideale yakın bir eğitim düzeyinde operatörler yetiştirilebilir.

g. Son olarak bir eğitim simülatörü, santral verimini yükseltmek için kullanılabilir. Çünkü simülatör üzerin de testler yapılabilir. Optimum otomatik kontrol şart larını sağlamak için acil durumlar yaratılarak deneme ler gerçekleştirilebilir. Ayrıca santral ekonomisi, santral verimi vs. konuları bir simülatör yardımıyla incelene bilir. Bunların dışında, yeni santrallarm kurulabilmesi için dizayn verileri de simülatörle elde edilebilir.

SİMÜLATÖR EKONOMİSİ

Bugün bir simülatörün fiyatı 800.000-4.000.000 dolar arasındadır. Aslında bu fiyat kopyesi yapılacak siste me bağlıdır.

Simülatör fiyatları çok pahalıdır, fakat zamanı azaltması, çabuk yol verme, düşük eğitim masrafları, yüksek verim sağlaması açısından aslında ucuza çıkmaktadır. Burada inceleme konusu olarak düşük eğitim masrafları konusuna bakalım. Bunun için bir örneği ele alalım ve simülatörü 4.000.000 dolara aldığımızı kabul edelim,

Eğitilecek Operatörlerin ve Öğretmenlerin Sayısı : I alimin: 4 üniteli bir termik santralda temel ve tck.ı mül eğitimlerine alınacak 60x20= 120 ve bilgi tazele me eğitimlerine (ABD de her iki yılda bir) 60 olmak üzere toplam 180 elemanın eğitileceğini kabul ederek. .

Eğitim Maliyet Analizi:

l- Okul Giderleri 2-Sosyal Giderler 3-Seyahat Giderleri

: 180eleman x 21 JOOdolar : 180 eleman x 84 gün x 50 dolar /gün : 180 eleman x 1.400 dolar (ortalama)

TOPLAM EĞiTiM GİDERLER!

= 3370.000 dolar = 756.000 dolar = 252.000 dolar

= 4.878.000 dolar

Sonuç

4 üniteli olarak verdiğimiz bu santral örneğinde, son radan kurulacak olan 5,6,..........gruplar için gider ol mayacağı, daha doğrusu simülatörün kendini amorti edeceği ortaya çıkmıştır.

Bu yukarıda verilen örnek 300 MW veya daha yüksek güçteki tüm santrallar için kullanılabilir. Örnek: Afşin - Elbistan Termik Santralı.

BİR EĞİTİM SANTRALINDAN »EKLENEN ÖZELLİKLER a. İlk Şartlar

Simülatör en azından 10 olmak üzere 20'ye kadar farklı santral durumlarına göre start noktalarına sahip olmalıdır (soğuk, sıcak, ılık, türbin dönmesi, % 50 güç vs.). Böylece öğretmen istediği ilk şartları seçme olanağına sahip olacaktır. Seçilen ilk şartlar monitörde (televizyon ekranında) görülmeli ve seçimler buton'a basarak yapılmalıdır.

b. Arızalar

Simülatör 250'ye kadar arıza ve acil durum şartlarıyla programlanmış olmalıdır. Başlangıç olarak simülatörle 100 - 200 arası program yapılabilir. Bununla birlikte arıza ve acil durum şartları 250'ye dek yükseltilebilir. Öğretmen veya öğrenci pratik yaparken başka arıza ve acil durum şartları yaratabilirler, ama bunun için simülatörü çok iyi bilip üstünde çok deneyim yap-

ELEKTRİK MÜHENDiSLiĞi 3(>(,

mak lazımdır. Böylece ilerleyen santral teknolojisiyle ortaya çıkacak olan arıza veya acil durum şartları simülatöre depo edilebilir. Deneyimlerin gösterdiğine göre her yıl ortalama olarak 10 yeni arıza veya acil durum şartları simülatörle programlanabilir. Programlar, bilinen FORTRAN bilgisayar diliyle arıza veya acil durum şartlarının matematik modeli yaratılarak yapılır c Arıza Gecikmesi

Simülatör 1 dakikadan 30 dakikaya kadar arıza gecik tirmesi yapabilmelidir. Böylece öğretmen ardarda gelecek arıza tiplerini seçme olanağına sahip olacaktır ve arızalar ekranda görüntülenecektir. Arızaların listesi hazır durumdaysa öğretmen START butonuna basarak sistemi çalıştırabilir. Öğrenci hangi arızanın ne zaman olacağını kestiremez, fakat ardı sıra birçok arızayla karşılaşacaktır. Böylece eğitim ilerlemiş durum da olacak ve birçok arıza ardarda yaratılabilecektir.

c). Sistemin Dondurulması

Bir dondurma (Freeze) sistemi simülatörde kesinlikle olmalıdır, çünkü öğretmen ders esnasında arızayı durdurup gerekli noktalar hakkında açıklamalar yapmak isteyebilir. Bu esnada simülatör son durumunu muhafaza eder. Böylece ders esnasında duraklama halinde işlemlerin baştan tekrarlanmasına gerek kalmayacaktır.

e. Elle Kumanda (Manuel)'ya Geçme

Böyle bir sistem mutlaka bir simülatörde olmalıdır. Bu sistem normal santral arızalarının dışında alarm sistemleri, ölçü aletleri, sinyaller, sensorlar vs. yi içine alan bir eklemedir. Bir arıza olduğunda, arıza olduğunu belirtecek cihazlar da arızalanmış olabilir. Böylece »grencinin daha dikkatli olması sağlanabilecek ve da ha ilerlemiş bir eğitim yapılabilecektir. Bu sistem kc sinlikle tüm ölçü aletlerim, alarm sistemlerini vs. yi içine almalıdır, çünkü gerçek hayatta bir alarm veya bir ölçü aleti yanlış olarak alarm durumu yaratabilir.

f. Geri Dönme ve Tekrarlama

Bir simülatör kesinlikle geri dönme ve tekrarlama sistemleriyle donatılmalıdır. Geri dönme sistemi, öğretmene 30 dakikaya kadar geri dönme olanağı verir. Bu andaki durum hafızaya kaydedilip gelecek bir seansta ilk şart olarak kullanılabilir. Tekrarlama sistemi 30 dakika önceye gidip bu süredeki olayları tekrar ekrana getirir.

\ g. Eğitim Yardımları

Bir eğitim simülatörü öğretmene eğitim sonuçlarını değerlendirebilecek dokümantasyon sistemi programlaması olanağını sağlamalıdır. Eğer bu program sağ lanmazsa öğretmen her eğitim sınamasında kendi verilerini kullanıp tamamıyla manuel olarak çalışabilecektir. Böylece öğretmen her günün programını önceden hazırlayıp, ezberleyip, manuel olarak sınama yapmak gibi verimi düşürücü bir eyleme girişmek zorunda kalacaktır. Verimi düşürebildiği gibi bir takım yanlışlar da ortaya çıkabilecektir. Bunu engelleyebilmek için en azından aşağıdaki iki konuda öğrenciler için simülatör dahilinde bir dokümantasyon sistemi olmalıdır.

Bu iki konu :

1. öğrenci Performans Denetimi

2. Bilgisayar Yardımlı Egzersizler

1. öğrenci Performans Paketi : Her tür öğrenim bölü mü sonunda öğrencinin durumunu bildirir bir yazıcı (printer sistemidir. Öğrencinin ismi, tarih, eğitim bö lüm numarası, sınıfı, grubu ve yaptığı deneylerin isim leri bu yazıcı yardımıyla ortaya çıkar.

2. Bilgisayar Yardımlı Egzersizler : Programlanmış otomasyon sağlar. Böylece farklı öğrenci gruplarına verilen kurslar aynı düzeye getirilir, hata yapma ihti mali yok olur. Çünkü bu sistem standardizasyonu sağ lar.

Özet olarak sağlanan eğitim yardımları programı, operasyonun kolaylığı ve simülatör kullanıcısının az emekle çok iş yapmasını sağlar.

h. Programlama Yardımları

Dizayn edilen programların yanısıra, kullanıcısının geleceğe dönük olarak gelişme göstermesi yüzünden, ek programların yapılmasında simülatör yardımcı olmalıdır. Böylece gelişen teknolojiye paralel olarak sembolik notasyon veya FORTRAN kullanılarak yapılmış programları bozmadan yeni programlar yapılabilir.

Tüm bu yararlı özelliklerin bir simülatörde kesinlikle toplanması lazımdır. Ancak gelişen teknolojiyle birlikte simülatörlerde gelişmektedir. Böylece simülatörlerden beklenenler artabilir.

Derleyenin Notu

TEK, komple (full-scope) bir termik santral simülatörüne sahip olduğu zaman, inanıyoruz ki, teknik eleman eğitim düzeyi çok hızlı yükselme gösterecek ve işletme hataları yüzünden meydana gelen ve çok büyük zararlara yol açan olaylar ortadan kalkacaktır, önceden de bahsettiğimiz gibi bir simülatörün fiyatı fevkalade yüksektir. Ancak, elektronik alanındaki gelişmemiz bugün bize, bir eğitim simülatörü yapabilecek tekniği sağlamıştır. Bu nedenle kendi simülatörümüzü yapabilecek tekniğe sahibiz. Böylelikle yurt dışına akacak milyonlarca liralık döviz kaybı önlenebilir.

F.LEKTRİK MÜHENDiSLiĞi 306

/SANTRALLARIN / MATEMATİK /—

MODELİ

/ GERÇEK VERİ /

SANTRALI /

DİJİTAL KOMPUTER

KOMPUTER^ ÇEVRESi

KANALLAR

KONTROL ODASI PANELİ

ÖĞRENCİLER

O

O O

ÖĞRETMEN KONSOLU (ARIZA SEÇİMİ İÇİN)

ÖĞRETMEN

ELEKTRiK MÜHENDİSLİĞİ 306

Yan üniteleriyle komple bir eğitim simülatörü Trainer Room : öğrenci odası, Lecture Room : üersane, Resting Room : Dinlenme odası, Meeting Room : Toplantı odası, Local Simulator Room : Simülatör Odası, Central Control Room : Merkezi kontrol odası, Instructor Room : öğretmen odası. Lobby : Lobi

Bir Eğitim Simülatör'ünün, termik santral kumanda odasından ayıramıyacağımız benzerlikteki, görüntüsü. (Mitsubishi Elec. Corp.)

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 306