随着我国能源结构的调整，火力发电厂设备趋于高参数、复杂化，规范化的设备管理、标准化的设备维护和高效的人员培训需求更为迫切。近年来，计算机技术不断在能源领域的设计、生产中所应用，其中，三维仿真技术作为革新性技术，能够实现设备的虚拟装配等过程，而不需要消耗现实资源，其对发电行业提高管理效率和水平，起到了重要的作用。

　　在此背景下，营口电厂与东北电力大学合作研发了《电站设备结构、原理及运行、检修过程三维仿真系统》。该系统的应用，使设备管理及维护人员的培训模式发生了革命性的变化；使火电厂的运行管理、检修管理、设备可靠性管理等基础管理工作发生了质的改变，增强了管理的透明性和易用性；同时为技术改造提供了可视化的辅助设计平台。

　　一、内容与功能

　　（一）基于三维模型的火电站设备基础信息管理

　　随着电力工业的发展，传统管理方式和手段一定程度上阻碍发展进程，其主要体现在基础数据不完整，数据统计、汇总速度慢，决策手段落后等方面。为解决以上问题，需要建立一个适应需求的设备综合管理系统，以充分利用现代科技的力量实现设备综合管理的全面性。我们提出建立火电站设备结构的三维模型数据库，以三维模型为核心对设备的基础数据进行统一管理，其基本思路如图1所示。

　　通过需求分析和设备基础信息的收集，研发了设备结构三维仿真模块，如图2所示，该模块中建立了设备基本信息数据库，通过数据库挂接模型技术实现了可控三维模型与设备基本属性的关联。该系统模块的开发与应用，改革了传统的以卷宗、图纸为载体的设备基础信息管理模式，信息的集成度更高，在查询过程中体现方式也更加直观。

　　（二）基于虚拟现实的火电厂人员培训新模式

　　火电厂设备24小时处于运行状态，操作培训无法直观了解设备内部的详细结构及工作原理；另一方面，培训人员极少有实际应对事故及检修方法的经验，而传统的培训方法培训效果有限。针对以上问题，我们提出了运用可视化仿真技术，构建一个虚拟运行的火电厂作为培训环境，以达到培训目的。基于虚拟现实的火电厂人员培训新模式主要以该系统为核心，通过实现设备结构虚拟拆装、场景漫游和设备检修标准过程仿真三方面内容来提高培训人员的技术水平，该方法的基本思路如图3所示。

　　1.设备结构虚拟拆装。该功能可以通过虚拟现实平台在计算机上实现人机交互的操作，其中包括对设备的虚拟拆卸、虚拟安装、隐藏零部件等功能，通过交互式操作培训者可以根据自身的知识掌握程度灵活选择需要获得的设备信息，以达到是培训者熟练掌握该设备详细结构的目的。

　　2.全厂场景漫游。火电厂生产现场多为高温高压设备，具有一定的危险性，火电厂全厂面积大、设备多，对于新员工需要很长时间熟悉厂内环境及设备位置。通过构建真实尺寸模型建立虚拟环境，在虚拟环境中可以快速对全厂环境进行了解，同时在相应的设备上还可以对设备的基本参数进行显示，能够使培训者全面掌握厂内状态。该场景也可为技术改造的讨论及演示提供平台。

　　3.设备检修过程仿真。设备的检修及维护方法通常以电子文档的形式进行存储和记录，在检修技术人员培训的过程中，很难体现检修工艺的实际过程。在设备结构三维模型的基础上建立检修场景，以三维仿真的形式对设备的标准检修工艺进行记录，并配有语音、文字等多媒体方式进行展现，该方式不仅能够使培训者直观的了解检修工作内容，也可以作为检修过程优化的参考依据。

　　（三）基于三维仿真技术的火电站设备检修过程管理

　　火电站设备检修维护环节是直接影响设备效率和生产效益的重要环节，我国发电企业对于传统的计划检修体制形成了较为完整的文件化质量管理体系，但随着检修技术的不断提高，检修文件包内容不断更新，历史电子文档积累逐渐庞大，设备检修管理方法缺乏显著提高效率的新模式。针对这一问题，我们在系统中开发了基于三维仿真技术的火电站设备检修过程管理方案。

　　该方案以检修管理方案标准化、规范化为原则，科学分割检修文件包的内容。以汽轮机本体A级检修为例，将分割后的内容以数据库的形式进行管理和应用，使检修文件以数字化的形式融入信息化管理，该方法对于庞大复杂的检修文件在存档、查询、更新等方面操作均能达到很高的效率，从本质上改革了以电子文档及档案卷宗方式管理检修文件的传统模式。

　　其中，检修过程仿真功能基于三维仿真技术，以实际检修规程为依据，将检修过程中涉及到的技术标准及行业规范等以语音、文字的形式，与虚拟检修过程仿真文件集成多媒体文件演示，以发电机本体A级检修过程为例，该功能不仅能够取代传统检修文档中的检修规程文件，直观新颖的表现方式对于优化组织实施方案、检修效果预判、检修技术培训等方面都具有重要意义。

　　二、实施效果

　　三维可视化仿真系统的应用，改革了火电厂传统的师傅带徒弟的培训模式。通过将详细设备结构、设备系统工作原理、设备检修维护过程及厂区环境在计算机中进行三维可视化构建，无论是培训效果和效率，是传统的培训模式无法比拟的，其变革是革命性的。

　　本系统以三维仿真的方式演示设备检修过程，并用语音和文字对检修过程进行说明，使工程技术人员和决策人员可以最大限度地获得设备检修过程的信息，并对整个检修过程进行全程电子化、可视化辅助管理，有效地固化管理流程并实现管理的透明性。

　　构建信息化运行管理模式，促进数字化电厂发展。与SIS系统接口，动态记录、分析设备运行状态参数，对促进数字化电厂发展发挥重要作用，为技术改造提供了可视化的辅助设计平台，同时也是火电厂系统优化设计的一个强大工具。