安全教育仿真在抽水蓄能電站的應(yīng)用

謝明杰 程書官 仲鳴 梁力 肖先照

摘? 要：將三維動(dòng)畫仿真系統(tǒng)用于抽水蓄能電站安全教育培訓(xùn)，可以更直觀，清晰地展現(xiàn)出設(shè)備安全，檢修等多種信息。本文用該系統(tǒng)演示了溧陽抽水蓄能電站的整體布局介紹、安全警示標(biāo)志學(xué)習(xí)、電氣與機(jī)械部分的注意事項(xiàng)等，描述了在抽水蓄能電站檢修管理時(shí)的操作規(guī)范，注意事項(xiàng)，安全交底等內(nèi)容，凸顯出通過三維仿真技術(shù)來進(jìn)行電站檢修管理培訓(xùn)的優(yōu)勢，把現(xiàn)場實(shí)操總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)通過三維仿真技術(shù)還原并進(jìn)行加工展示，達(dá)到對更多員工的安全教育仿真培訓(xùn)工作，為其它類似仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站? 三維可視化? 檢修管理? 仿真培訓(xùn)

中圖分類號：TV737? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（a）-0015-04

Application of Safety Education Simulation in Pumped? ? ? ? ? ? ? ? Storage Power Station

XIE Mingjie1? ?CHENG Shuguan2? ZHONG Ming1? LIANG Li1? XIAO Xianzhao1

（1.Jiangsu Guoxin Liyang Pumped-storage Power Generating Co. Ltd， Liyang，Jiangsu Province，211108 China;2.Ming Zhu Water and Hydropower Construction Co. Ltd，Sanmenxia，Henan Province，472000 China）

Abstract： Three-dimensional animation simulation system can be used for safety education and training of pumped storage power station， which can show equipment safety， maintenance and other information more intuitively and clearly.In this paper， the system is used to demonstrate the overall layout of Liyang pumped storage power station， the study of safety warning signs， the precautions for electrical and mechanical parts， etc.， and describes the operation specifications， precautions， safety disclosure and other contents in the maintenance and management of pumped storage power station， highlighting the advantages of three-dimensional simulation technology to carry out maintenance management training of power station， the experience of field operation summary is restored and processed by three-dimensional simulation technology， to achieve the safety education and simulation training for more employees， and provide reference and basis for the construction of other similar simulation training systems.

Key Words： Pumped storage power station; Three-dimensional visualization; Maintenance management; Simulation training

抽水蓄能電站在機(jī)組的運(yùn)行及控制等方面與傳統(tǒng)的水電站存在著差別，其系統(tǒng)規(guī)模的增大，機(jī)組的復(fù)雜性和先進(jìn)性的提高，使得運(yùn)檢人員無法得到全方位的模擬培訓(xùn)[1]。例如，在運(yùn)行人員的崗位培訓(xùn)時(shí)，不能對運(yùn)行的電站系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作試驗(yàn)，在一些危險(xiǎn)地方檢修不便時(shí)，更不允許人為設(shè)置一些故障讓學(xué)員觀察并進(jìn)行處理;在工作人員安全教育培訓(xùn)時(shí)，由于現(xiàn)場拍攝視頻不清晰，很難表達(dá)出電站的整體的效果，達(dá)不到安全教育培訓(xùn)的目的。這就需要有一種現(xiàn)代化的培訓(xùn)方式應(yīng)用于抽水蓄能電站，使得電站的運(yùn)行維護(hù)和檢修人員對電站有一個(gè)全面，系統(tǒng)，有效的認(rèn)知[2-4]。

三維仿真技術(shù)是現(xiàn)代化培訓(xùn)工具的發(fā)展趨勢，研究三維仿真技術(shù)，建立抽水蓄能檢修培訓(xùn)系統(tǒng)，能夠?qū)⒎抡鎸ο蟮膬?nèi)部結(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式展現(xiàn)的更直觀，真實(shí)性高，模擬畫面清晰，將很大程度提升運(yùn)行維護(hù)和檢修相關(guān)技術(shù)人員的技術(shù)水平及安全意識[5-7]。本文根據(jù)溧陽抽水蓄能電站的三維仿真視頻成果，凸顯出通過三維仿真技術(shù)來進(jìn)行電站檢修管理，安全教育培訓(xùn)的優(yōu)勢，把現(xiàn)場實(shí)操總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)通過三維仿真技術(shù)還原并進(jìn)行加工展示，達(dá)到對更多員工的安全教育培訓(xùn)工作。

1? 電站工程概況展示子系統(tǒng)

江蘇溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市平橋鎮(zhèn)伍員山，電站主要分成上水庫、下水庫、地面開關(guān)站及地下廠房四大部分。地下廠房為地下洞室結(jié)構(gòu)，主要分成有主廠房、副廠房、主變洞、尾閘洞及各排水廊道等;主廠房分成發(fā)電機(jī)層、母線層、水輪機(jī)層、蝸殼層，主廠房與副廠房相鄰布置，副廠房與主變洞通過聯(lián)系廊道連接，主變洞與尾閘洞通過消防聯(lián)系廊道連接。

從溧陽抽水蓄能電站的基本布置組成與作用、在電網(wǎng)中發(fā)揮的作用，抽水以及發(fā)電原理與常規(guī)水電站之間的差別等方面，將安全教育仿真分為電氣安全技術(shù)交底，電氣檢修安全交底，機(jī)修安全技術(shù)交底，機(jī)械檢修安全交底，人員進(jìn)場安全教育五個(gè)部分;由于涉及的設(shè)備種類繁多，相應(yīng)的展現(xiàn)形式必須和檢修操作規(guī)程相結(jié)合，做到有針對性的描述每個(gè)設(shè)備的檢修要點(diǎn)和管理培訓(xùn)。按上述五大部分進(jìn)行培訓(xùn)內(nèi)容分類索引，實(shí)現(xiàn)不同知識的安全教育培訓(xùn)。

2? 電氣安全技術(shù)交底

通過三維檢修場景內(nèi)動(dòng)畫適當(dāng)?shù)臋z修場照片展示以及相應(yīng)的文字標(biāo)識，展現(xiàn)出現(xiàn)場檢修作業(yè)管理的基本要求和措施，具體應(yīng)用情況如下。

（1）以檢修作業(yè)的三維場景為背景，描述后期包裝展示及檢修工作完成后的各項(xiàng)注意事項(xiàng)等。

（2）三維展示風(fēng)洞口動(dòng)畫，以風(fēng)洞為背景，后期包裝展示對應(yīng)的圖片和文字，描述發(fā)電機(jī)工作的注意事項(xiàng)等。

（3）以系統(tǒng)圖為背景，三維展示氣體泄漏的檢查動(dòng)畫、電機(jī)電源檢查動(dòng)畫、檢查開關(guān)連接動(dòng)畫和螺絲緊固動(dòng)畫，描述15.75kV系統(tǒng)工作的注意事項(xiàng)等。

（4）三維展示工作現(xiàn)場，主變電設(shè)備以及三維模型展示結(jié)合后期包裝展示控制柜斷電檢修來描述主變系統(tǒng)的工作注意事項(xiàng)和自動(dòng)化、電氣二次盤柜檢修工作的注意事項(xiàng)等。

在進(jìn)行電氣安全技術(shù)交底的過程當(dāng)中，由于電氣設(shè)備的種類繁多，試驗(yàn)的內(nèi)容覆蓋面廣，使得現(xiàn)場培訓(xùn)的難度較大，達(dá)不到完整的培訓(xùn)效果，通過三維仿真動(dòng)畫，用三維立體的形式形象展現(xiàn)出了每種設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要部件，能夠使工作人員全面具體的掌握設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。同時(shí)，能夠清晰地描述試驗(yàn)現(xiàn)場的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)背景，最重要的是在培訓(xùn)過程當(dāng)中能夠保證工作人員和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全，更好的落實(shí)安全教育仿真在抽水蓄能電站的應(yīng)用。

3? 電氣檢修安全交底

江蘇溧陽抽水蓄能電站電氣檢修主要包括主變壓器檢修、廠用電檢修、發(fā)電機(jī)出口設(shè)備檢修、GIS檢修、勵(lì)磁系統(tǒng)檢修、監(jiān)控系統(tǒng)檢修、繼電保護(hù)系統(tǒng)檢修及其它涉及電氣部分的檢修，具體應(yīng)用情況如下。

（1）主變壓器檢修：包括三維主變頂部及頂部場景內(nèi)防墜措施的動(dòng)畫，三維檢修場景內(nèi)腳手架搭設(shè)動(dòng)畫，三維表現(xiàn)消防帶挪移動(dòng)畫，以及三維表現(xiàn)硅膠更換、取油樣動(dòng)畫等。

（2）廠用電檢修：用文字描述三維表現(xiàn)廠用電檢修場景動(dòng)畫，包括高壓開關(guān)柜清理時(shí)注意事項(xiàng)動(dòng)畫，電纜試驗(yàn)動(dòng)畫及注意事項(xiàng)，以及用盤柜清理注意事項(xiàng)等。

（3）發(fā)電機(jī)出口設(shè)備檢修：三維展示發(fā)電機(jī)出口設(shè)備檢修區(qū)域帶電設(shè)備的隔離、檢修動(dòng)畫，斷路器檢修、隔離措施的動(dòng)畫，勵(lì)磁變內(nèi)部清理的注意事項(xiàng)，以及電流互感器檢查或試驗(yàn)時(shí)的防墜措施等。

（4）GIS檢修：三維展示GIS設(shè)備場景的防墜措施動(dòng)畫，以及出現(xiàn)場設(shè)備檢修場景時(shí)的注意事項(xiàng)等。

（5）電氣二次設(shè)備檢修：三維展示盤柜及驗(yàn)電動(dòng)畫，勵(lì)磁系統(tǒng)檢修時(shí)的安全隔離動(dòng)畫，二次盤柜清理、端子緊固時(shí)的注意事項(xiàng)，以及后期包裝展示防止誤動(dòng)的措施等。

通用部分主要包括：施工人員的三維模型展示、三維動(dòng)畫展示工器具的檢查 、三維動(dòng)畫展示作業(yè)現(xiàn)場的照明，同時(shí)后期包裝非專業(yè)照明設(shè)備與可照明的工具，然后展示三維檢修場景以及一系列三維模型檢修展示動(dòng)畫。

通過電氣檢修安全交底的三維仿真動(dòng)畫，對設(shè)備管理和檢修過程標(biāo)準(zhǔn)化，能夠使工作人員規(guī)范和系統(tǒng)的學(xué)習(xí)掌握對各種電氣設(shè)備進(jìn)行電氣檢修的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，提高設(shè)備檢修管理的效率和準(zhǔn)確度，大幅度節(jié)約檢修成本，并且能夠在安全教育仿真系統(tǒng)中，將仿真培訓(xùn)和實(shí)操培訓(xùn)相互結(jié)合，使培訓(xùn)生動(dòng)形象，提高實(shí)際操作的安全性，養(yǎng)成良好的安全行為習(xí)慣，提升培訓(xùn)質(zhì)量和培訓(xùn)效果。

4? 機(jī)械安全技術(shù)交底

溧陽抽水蓄能電站機(jī)械設(shè)備主要包括發(fā)電電動(dòng)機(jī)、水泵水輪機(jī)、球閥、調(diào)速器、尾水閘門及機(jī)組技術(shù)供水等輔機(jī)系統(tǒng)。通過三維仿真動(dòng)畫，描述水泵水輪機(jī)工作的注意事項(xiàng)，調(diào)速器、球閥、尾閘系統(tǒng)工作的注意事項(xiàng)，以及輔助系統(tǒng)工作的注意事項(xiàng)等，具體應(yīng)用情況如下。

（1）現(xiàn)場檢修作業(yè)管理的基本要求和措施：以檢修作業(yè)的場景為背景，展現(xiàn)出后期包裝安全隔離措施的執(zhí)行，各工器具的圖片并以文字說明如何處理不合格的工器具，以及用三維分畫面展示蝸殼、尾水及壓力器的照明動(dòng)畫等。

（2）水泵水輪機(jī)工作的注意事項(xiàng)：三維展示進(jìn)入水輪機(jī)的動(dòng)畫，畫面切換至機(jī)組放空動(dòng)畫;三維展示水車室、蝸殼、尾水入口處圖片;三維動(dòng)畫展示檢修人員入水車室，頂蓋孔洞的封堵動(dòng)畫，元件、設(shè)備的保護(hù)措施;以三維場景蝸殼和尾水管為背景，后期包裝注意事項(xiàng)的文字;三維展示導(dǎo)葉間隙動(dòng)畫，尾水管檢修平臺的搭設(shè)，尾水管檢查動(dòng)畫，以及相關(guān)設(shè)備的安全防護(hù)裝置;以三維水輪機(jī)場景為背景，后期包裝展示電焊和消防器材的圖片;雙屏以三維動(dòng)畫展示蝸殼、尾水管的三維場景等。

（3）調(diào)速器、球閥、尾閘系統(tǒng)工作的注意事項(xiàng)：三維展示調(diào)速器、球閥、尾閘系統(tǒng)場景的圖片，以及后期包裝油壓裝置泄壓、電氣隔離的圖片;三維展示電磁閥的拆卸動(dòng)畫并展示相應(yīng)的注意事項(xiàng)，油水氣管路的三維場景，拆卸動(dòng)畫，壓力油罐的檢修場景以及壓力油罐場景內(nèi)腳手架搭建、安全繩使用的動(dòng)畫;以三維油罐、回油箱的場景為背景，展示后期包裝相關(guān)注意事項(xiàng);三維展示油泵檢修場景，后期包裝潤滑脂和電機(jī)接線的圖片等。

（4）輔助系統(tǒng)工作的注意事項(xiàng)：以多畫面展示相關(guān)系統(tǒng)的三維場景，三維展示調(diào)相壓水汽罐的壓力表動(dòng)畫;三維展示油水過濾器的清掃動(dòng)畫，電機(jī)檢修前的驗(yàn)電動(dòng)畫，后期包裝潤滑脂的圖片，電機(jī)接線回裝動(dòng)畫，以及調(diào)相壓水系統(tǒng)的場景內(nèi)腳手架的搭設(shè)動(dòng)畫等。

在進(jìn)行機(jī)械安全技術(shù)交底的過程當(dāng)中，由于機(jī)械設(shè)備普遍體積較大，價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，使得操作和學(xué)習(xí)此類設(shè)備很不方便，針對這種實(shí)際情況，通過機(jī)械安全技術(shù)交底的三維仿真動(dòng)畫，將大型機(jī)械設(shè)備的三維模型，載入到三維虛擬場景當(dāng)中，工作人員可以對大型機(jī)械設(shè)備的三維場景進(jìn)行任意角度的觀覽，更好的落實(shí)安全教育仿真在抽水蓄能電站的應(yīng)用。

5? 機(jī)械檢修安全交底

江蘇溧陽抽水蓄能電站機(jī)械檢修主要包括發(fā)電機(jī)檢修、水輪機(jī)檢修、調(diào)速器系統(tǒng)檢修、進(jìn)水球閥系統(tǒng)檢修，三維仿真具體應(yīng)用情況如下。

（1）發(fā)電機(jī)檢修：通過三維展示發(fā)電機(jī)系統(tǒng)檢修時(shí)的注意事項(xiàng)及發(fā)電機(jī)內(nèi)部的動(dòng)畫等。

（2）水輪機(jī)檢修：通過三維展示水車室、蝸殼、尾水管的場景及蓋板起吊動(dòng)畫和蝸殼、尾水管動(dòng)畫的注意事項(xiàng)。

（3）調(diào)速器系統(tǒng)檢修：通過三維展示檢修場景的安全隔離措施，及帶壓部位壓力的展示等動(dòng)畫。

（4）進(jìn)水球閥系統(tǒng)檢修：通過三維展示進(jìn)水球閥及其檢修場景，以畫中畫展現(xiàn)各部位場景以及防墜措施。

通用部分的應(yīng)用情況主要包括：三維展示作業(yè)場景，檢修區(qū)域動(dòng)畫，設(shè)備外殼接地動(dòng)畫，電氣工具切斷電源動(dòng)畫，管道法蘭和閥門的螺絲的矯正動(dòng)畫，上、下交叉作業(yè)場景的安全措施等動(dòng)畫;以三維檢修場景為背景，展示后期包裝禁止事項(xiàng)的圖片，并以文字包裝說明相關(guān)的注意事項(xiàng);以千斤頂為背景，不正確的使用方法以畫中畫形式展現(xiàn);以三維高空作業(yè)場景為背景，并以文字包裝說明等。

通過對機(jī)械檢修安全交底的三維仿真動(dòng)畫，能夠使工作人員規(guī)范和系統(tǒng)的學(xué)習(xí)掌握對各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行機(jī)械檢修的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程，提高機(jī)械設(shè)備檢修管理的效率和準(zhǔn)確度，有利于大幅度的節(jié)約檢修成本。同時(shí)，本系統(tǒng)應(yīng)用于檢修人員的培訓(xùn)，提高了培訓(xùn)質(zhì)量，凸顯了安全教育仿真在抽水蓄能電站應(yīng)用的好處。

6? 人員進(jìn)場安全教育

人員進(jìn)場安全教育的三維仿真動(dòng)畫主要包括安全管理，現(xiàn)場文明環(huán)保以及應(yīng)急管理三部分，具體應(yīng)用情況如下。

（1）安全管理：三維進(jìn)場場景的全景展示，包括刷卡區(qū)、限速牌的特寫鏡頭，后期包裝人員照片;以三維廠區(qū)圖為背景，后期包裝展示各安全措施;以三維工作現(xiàn)場為背景，后期標(biāo)注禁止的事項(xiàng);三維場景展示蝸殼、錐管、回油箱、油罐場景，物孔圍欄，單位標(biāo)識嚴(yán)禁的注意事項(xiàng);及以電站現(xiàn)場為背景，展示電站管理制度等。

（2）現(xiàn)場文明環(huán)保：三維展示工作區(qū)域內(nèi)的相關(guān)防護(hù)動(dòng)畫，貨架及相關(guān)注意事項(xiàng)的動(dòng)畫;以檢修場景為背景，重點(diǎn)的文字標(biāo)示等。

（3）應(yīng)急管理：三維展示主廠房的位置信息，地方廠房的照明場景、人員攜帶手電入廠和停電后的撤離動(dòng)畫，廠房內(nèi)的電器設(shè)備、人員觸電和斷開電源的動(dòng)畫，以及利用視頻或圖片按照文字描述對心肺復(fù)蘇的操作流程展示等。

通過對安全管理、現(xiàn)場文明環(huán)保以及應(yīng)急管理三部分的三維動(dòng)畫仿真演示，描述了進(jìn)場場景的全景，電站管理制度，工作區(qū)域內(nèi)的相關(guān)防護(hù)動(dòng)畫，以及人員應(yīng)急安全管理。凸顯了對從業(yè)人員進(jìn)行安全生產(chǎn)教育培訓(xùn)的必要性，保證從業(yè)人員具備必要的安全生產(chǎn)知識，熟悉有關(guān)的安全生產(chǎn)規(guī)章制度和安全操作規(guī)程，掌握本崗位的安全操作技能。

7? 結(jié)語

本文以溧陽抽水蓄能電站為模擬對象，通過三維動(dòng)畫仿真演示電站的整體布局介紹，安全警示標(biāo)志的學(xué)習(xí)，以及電氣與機(jī)械部分的注意事項(xiàng)，展現(xiàn)了三維仿真在抽水蓄能電站管理培訓(xùn)中的應(yīng)用效果。

三維仿真技術(shù)可以使技術(shù)人員迅速了解抽水蓄能電站，通過三維虛擬檢修環(huán)境，將現(xiàn)實(shí)場景通過三維形式展現(xiàn)出來，操作人員可實(shí)現(xiàn)檢修設(shè)備和檢修場景的全方位查看，近距離了解大型設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，工作原理以及檢修過程，同時(shí)也避免了人員與現(xiàn)場設(shè)備的直接接觸，避免一些不必要的事故發(fā)生，達(dá)到更好的安全教育培訓(xùn)的目的。

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