水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)檢合一虛擬仿真培訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

張 彬 橋,李 述 喻,楊 文 娟,3

(1.梯級(jí)水電站運(yùn)行與控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(三峽大學(xué)),湖北 宜昌 443002; 2.三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院,湖北 宜昌 443002; 3.中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司,湖北 宜昌 443002)

0 引 言

水電在中國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。水電站安全高效運(yùn)行是水電生產(chǎn)的頭等大事,高素質(zhì)的運(yùn)行檢修隊(duì)伍是確保水電站安全高效的關(guān)鍵。但傳統(tǒng)師傅帶徒弟的培訓(xùn)方式周期長(zhǎng)、效率低,培訓(xùn)質(zhì)量無(wú)法保障,特別是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理和檢修結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,在水電站數(shù)字智慧化及運(yùn)檢一體化背景下,迫切需要基于新的技術(shù)和模式進(jìn)行水電站運(yùn)檢合一技能培訓(xùn)和指導(dǎo),快速提升新形勢(shì)下水電站智能運(yùn)維水平,從而增強(qiáng)電力生產(chǎn)的安全可靠性。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因其無(wú)破壞、可重復(fù)、沉浸式等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于虛擬裝配、運(yùn)行分析和操作培訓(xùn)等方面[1-4],在水電站仿真領(lǐng)域也有初步應(yīng)用。文獻(xiàn)[5-6]開(kāi)發(fā)了以三維動(dòng)畫(huà)為核心的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組虛擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[7-8]在多媒體動(dòng)畫(huà)演示基礎(chǔ)上結(jié)合了虛擬裝配技術(shù),實(shí)現(xiàn)了以自主學(xué)習(xí)與模擬訓(xùn)練功能為核心的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)。陳新等[9]應(yīng)用Unity 3D實(shí)現(xiàn)了水電站的三維場(chǎng)景漫游、機(jī)組模擬拆裝、典型操作與誤操作模擬仿真功能。但上述研究側(cè)重機(jī)組檢修過(guò)程三維培訓(xùn),對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行原理和操作規(guī)程未有相關(guān)涉及,導(dǎo)致對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等水電站關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)呈現(xiàn)深度不足,無(wú)法滿足水電站運(yùn)檢合一培訓(xùn)需求。

本文以水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為對(duì)象,綜合水電站運(yùn)行和檢修培訓(xùn)實(shí)際需求,采用3ds Max軟件和Unity 3D引擎,將水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行原理與檢修工藝流程知識(shí)相融合,構(gòu)建具有深度沉浸感的交互式虛擬仿真學(xué)習(xí)環(huán)境,為水電站運(yùn)檢合一培訓(xùn)提供更為高效的途徑。

1 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)虛擬平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 功能架構(gòu)

根據(jù)水電站對(duì)運(yùn)檢合一培訓(xùn)需求,將水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)虛擬培訓(xùn)平臺(tái)分為3大模塊,如圖1所示。

圖1 平臺(tái)功能Fig.1 Platform functions

(1) 虛擬漫游模塊。提供水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)三維全景視圖,展示水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各裝置物理分布以及運(yùn)檢知識(shí)的三維檢索和瀏覽界面。

(2) 虛擬檢修模塊。通過(guò)檢修工藝流程三維動(dòng)畫(huà),演示虛擬環(huán)境下水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)檢修過(guò)程,輔助培訓(xùn)人員熟悉各組件結(jié)構(gòu)與功能。同時(shí),提供虛擬環(huán)境下的沉浸式動(dòng)態(tài)交互拆裝功能并對(duì)拆裝工藝流程進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。

(3) 虛擬運(yùn)行模塊。仿真水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理和規(guī)程,反映不同運(yùn)行工況和操作狀態(tài)下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,并對(duì)水電站可能出現(xiàn)的各類事故進(jìn)行模擬演練。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

平臺(tái)基于Unity 3D引擎,采用3ds Max建模工具和C#腳本語(yǔ)言,協(xié)同搭建反映水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行原理和操作規(guī)程與檢修工藝流程的虛擬培訓(xùn)平臺(tái)。

首先利用3ds Max系統(tǒng)制作水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)檢合一的三維模型,采用關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)技術(shù)對(duì)模型動(dòng)態(tài)動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)演示,并添加語(yǔ)音講解及文字注釋后保存為.FBX格式文件后導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D;在Unity 3D引擎中利用GUI技術(shù)建立運(yùn)行操作邏輯和交互式檢修拆裝操作邏輯的控制界面。三維模型和多媒體動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入引擎后利用Animation動(dòng)畫(huà)控制功能及碰撞檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)與交互檢修拆裝操作;水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化模型、狀態(tài)關(guān)聯(lián)模型和裝置結(jié)構(gòu)模型相結(jié)合實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和檢修過(guò)程的動(dòng)態(tài)可視化表達(dá)。虛擬培訓(xùn)平臺(tái)整體技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)流程Fig.2 Technical implementation process

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于3ds Max的水輪機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模

采用3ds Max進(jìn)行水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模。其難點(diǎn)在于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成復(fù)雜,運(yùn)行檢修邏輯繁多。例如事故配壓閥、主配壓閥、緊急停機(jī)閥等不規(guī)則器件在運(yùn)行和檢修時(shí)的可視化效果不一,建模時(shí)應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和分解處理,在保證模型與實(shí)體基本一致的情況下盡可能精簡(jiǎn)。

同時(shí),為保證模型的逼真度,需收集充足的原始資料,包括水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各零部件尺寸、工程裝配圖和工廠圖片以便構(gòu)造模型結(jié)構(gòu)和材質(zhì);對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)三維全景模型可采取現(xiàn)場(chǎng)拍攝及三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合配準(zhǔn)技術(shù)[10-11],做到盡可能還原現(xiàn)場(chǎng),增強(qiáng)虛擬漫游的沉浸感。

以螺旋油泵為例,可按圖3所示分解為多個(gè)簡(jiǎn)單模型分別建模,然后合并處理,其在3ds Max中的合成效果如圖4所示。

圖3 螺旋油泵制作Fig.3 Production of spiral oil pump

圖4 螺旋油泵渲染圖Fig.4 Rendering of spiral oil pump

在基本零部件三維模型基礎(chǔ)上,按照水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行檢修規(guī)程制定運(yùn)行操作邏輯和檢修拆裝流程,將有帶動(dòng)關(guān)系的零部件連接父子關(guān)系,利用關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢修流程與工藝的三維多媒體演示動(dòng)畫(huà)。以安全泄壓閥為例,其在3ds Max中的動(dòng)畫(huà)制作效果如圖5所示。

圖5 安全泄壓閥拆卸動(dòng)畫(huà)制作Fig.5 Animation of safety relief valve disassembly

2.2 基于Unity 3D的虛擬仿真平臺(tái)構(gòu)建

2.2.1基于Unity3D的人機(jī)界面

Unity 3D是一款功能強(qiáng)大的三維虛擬交互開(kāi)發(fā)引擎,具有卓越的可視化表達(dá)功能,場(chǎng)景渲染效果優(yōu)異,可搭建逼真的虛擬仿真平臺(tái)。本文中用該軟件開(kāi)發(fā)的人機(jī)界面用于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)虛擬仿真平臺(tái)的功能模塊選擇以及操作過(guò)程的邏輯交互控制。人機(jī)界面基于驅(qū)動(dòng)整個(gè)UI系統(tǒng)的畫(huà)布(canvas)建立,其余UI元素在其基礎(chǔ)上制作,通過(guò)將其他UI元素設(shè)置為畫(huà)布的子節(jié)點(diǎn)保證界面的正常運(yùn)轉(zhuǎn),并利用GUI技術(shù)結(jié)合C#腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)運(yùn)行邏輯控制。

2.2.2基于Unity3D的三維模型控制

(1) 虛擬漫游模塊。該模塊重點(diǎn)采用第一人稱視角漫游技術(shù)。首先,把水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)三維全景模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D,創(chuàng)建主角與攝像機(jī),將攝像機(jī)設(shè)置為主角的子物體并置于前方充當(dāng)其“眼睛”。其次,在主角的屬性面板添加Character Controller組件并掛載C#控制腳本實(shí)現(xiàn)視角移動(dòng)。同時(shí),為輔助用戶近距離觀察器件,定義Distance變量控制相機(jī)與target的距離,利用GetAxis獲得滾輪旋轉(zhuǎn)的程度,實(shí)現(xiàn)視角的放大與縮小;也可利用GetAxis獲得鼠標(biāo)在x與y方向平移的距離,通過(guò)旋轉(zhuǎn)相機(jī)本體坐標(biāo)系的x與y軸實(shí)現(xiàn)視角切換。最后,可添加Mesh Collider組件防止在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生穿透或掉落地面這類異常事件。

(2) 虛擬檢修模塊。該模塊由自主學(xué)習(xí)版塊和交互操作版塊構(gòu)成。自主學(xué)習(xí)版塊采用多媒體動(dòng)畫(huà)教學(xué)。將動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入U(xiǎn)nity 3D后在Inspector面板對(duì)Animator屬性進(jìn)行設(shè)置,完成播放,添加Button組件并掛載C#控制腳本實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫(huà)的暫停、繼續(xù)、重新開(kāi)始、上一步/下一步操作。

交互操作版塊基于碰撞檢測(cè)算法并結(jié)合檢修流程[12-13],解除或增加各零件間的約束關(guān)系使其分離或結(jié)合。利用Ray射線與RaycastHit射線投射信息,進(jìn)而對(duì)零件間碰撞距離進(jìn)行判斷,若碰撞距離逐漸縮小,直至小于設(shè)定閾值,則認(rèn)為兩個(gè)零件已完成安裝;反之,則認(rèn)為兩個(gè)零件已完成拆卸。此處采用以下兩種拆裝模式。

層次關(guān)系模式依據(jù)圖6所示的層級(jí)關(guān)系進(jìn)行拆裝。一個(gè)器件可分成多層級(jí)的子級(jí)裝配體和零件,子裝配體可根據(jù)檢修需要作進(jìn)一步拆裝。

圖6 層次關(guān)系邏輯Fig.6 Hierarchical logic diagram

關(guān)聯(lián)關(guān)系模式邏輯如圖7所示。圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表被拆裝的零件,它們之間的配合關(guān)系用一條有向線段表示。裝置拆卸過(guò)程中把相關(guān)聯(lián)的零件作為一組整體拆卸,接著對(duì)這個(gè)整體再作進(jìn)一步拆解,這樣可以忽略冗雜的內(nèi)部約束,提高拆卸效率;對(duì)于裝配過(guò)程亦同理。

圖7 關(guān)聯(lián)關(guān)系邏輯Fig.7 Relational logic diagram

為提高用戶操作過(guò)程的沉浸體驗(yàn),利用接觸物體時(shí)顏色變化提示反映當(dāng)前操作狀態(tài)。將器件中每個(gè)零件設(shè)有一個(gè)白色輝光的材質(zhì)球,添加鼠標(biāo)移動(dòng)檢測(cè)功能:當(dāng)鼠標(biāo)進(jìn)入設(shè)備范圍時(shí),模型顯示白色輝光;反之則還原器件材質(zhì)屬性。

鑒于水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件繁多,系統(tǒng)將檢修涉及的部件分為4類:調(diào)速器機(jī)械柜、油壓裝置、過(guò)速系統(tǒng)與接力器,分別對(duì)應(yīng)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制、動(dòng)力、保護(hù)與執(zhí)行機(jī)構(gòu),其詳細(xì)的部件分類匯總?cè)绫?所列。

表1 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件分類Tab.1 Component classification of hydraulic turbine regulating system

(3) 虛擬運(yùn)行模塊。該模塊以水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各裝置作為虛擬仿真對(duì)象,實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行工況以及故障模擬的動(dòng)態(tài)可視化仿真。建立如圖8所示的系統(tǒng)裝置動(dòng)態(tài)變化模型、狀態(tài)關(guān)聯(lián)模型和裝置結(jié)構(gòu)模型,分別對(duì)應(yīng)運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化的仿真模擬、各運(yùn)行狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換以及作為可視化表達(dá)的載體,其中技術(shù)難點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)變化模型與狀態(tài)關(guān)聯(lián)模型的構(gòu)建。

圖8 系統(tǒng)運(yùn)行可視化仿真框架Fig.8 Visual simulation framework for system operation

狀態(tài)關(guān)聯(lián)模型應(yīng)用基于Untiy 3D引擎的有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在不同工況下的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。其主要有4個(gè)要素,即現(xiàn)態(tài)、條件、動(dòng)作、次態(tài)。虛擬運(yùn)行項(xiàng)目中狀態(tài)機(jī)的關(guān)鍵是事件機(jī)制和控制狀態(tài)的控制類,前者是狀態(tài)啟動(dòng)或停止運(yùn)作的關(guān)鍵;后者存儲(chǔ)了系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài),并且提供了輸入事件的接口,以實(shí)現(xiàn)對(duì)狀態(tài)機(jī)的管理,進(jìn)而可以控制各種運(yùn)行邏輯。由此控制裝置的虛擬模型按照實(shí)際物理狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)及運(yùn)行模式切換,并將這一過(guò)程以可視化的形式呈現(xiàn)給用戶。

動(dòng)態(tài)變化模型組成包括裝置特性模型和運(yùn)行控制模型。裝置特性模型由裝置的狀態(tài)輸入、狀態(tài)輸出和I/O分析模型構(gòu)成;而運(yùn)行控制模型由系統(tǒng)固有屬性、系統(tǒng)事件匯總和運(yùn)行仿真控制組成。其中,輸入變量表示影響當(dāng)前裝置運(yùn)行的參數(shù)或狀態(tài)輸入;輸出變量表示裝置運(yùn)行的狀態(tài)量;I/O分析模塊表示在裝置運(yùn)行中根據(jù)所收集的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)系統(tǒng)事件的分析處理單元;運(yùn)行仿真控制單元表示根據(jù)輸入的狀態(tài)或參數(shù)對(duì)裝置的動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程進(jìn)行控制,此過(guò)程需考量系統(tǒng)的固有屬性;系統(tǒng)事件匯總表示運(yùn)行過(guò)程中從控制單元接收的各種控制指令等。

3 系統(tǒng)主要功能

3.1 虛擬漫游模塊

虛擬漫游模塊可提供水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)三維全景視圖,引導(dǎo)培訓(xùn)人員在水電站廠房?jī)?nèi)虛擬漫游,并可隱藏周圍環(huán)境模型,直觀展示該系統(tǒng)各裝置在水電站內(nèi)部的管道連接與物理分布,漫游過(guò)程中可三維瀏覽或檢索各裝置的工作原理與檢修知識(shí)。用戶可結(jié)合鼠標(biāo)與鍵盤(pán)的聯(lián)動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)在虛擬場(chǎng)景下的空間移動(dòng)及視角旋轉(zhuǎn)、放大與縮小。系統(tǒng)漫游效果如圖9和圖10所示。

圖9 系統(tǒng)漫游效果Fig.9 System roaming effect

圖10 油壓裝置細(xì)節(jié)全景圖Fig.10 Overall perspective of oil pressure device

3.2 虛擬檢修模塊

虛擬檢修模塊依據(jù)《水輪機(jī)調(diào)速器檢修》以及水電站檢修操作規(guī)程制作。自主學(xué)習(xí)版塊采用檢修流程與工藝的三維動(dòng)畫(huà),演示虛擬環(huán)境下的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部件檢修過(guò)程;交互操作版塊提供虛擬環(huán)境下的沉浸式動(dòng)態(tài)交互拆裝功能并對(duì)拆裝工藝流程進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。以事故配壓閥為例,其具體檢修流程和工藝要求如下。

(1) 檢修流程。① 將接力器排油管接上膠管與排油系統(tǒng)連通,排凈排油管內(nèi)的油。② 拆下事故配壓閥后端蓋的緊固螺栓,抬下后端蓋;拆下事故配壓閥前端蓋的緊固螺栓,抬下前端蓋,抽出導(dǎo)向桿及活塞,由兩人抬出事故配壓閥活塞。③ 檢查事故配壓閥活塞及小活塞的磨損情況,活塞止口及襯套止口處應(yīng)完整無(wú)毛刺,導(dǎo)向桿應(yīng)無(wú)彎曲、變形,測(cè)取活塞間隙。④ 回裝前,將事故配壓閥活塞及小活塞上的研痕及毛刺用金相砂紙?zhí)幚砗?用汽油將各部件清洗干凈,并用白布擦干。⑤ 回裝時(shí),在事故配壓閥活塞、小活塞及襯套內(nèi)壁上涂以干凈的透平油,并更換新的密封墊。

(2) 工藝要求。① 活塞無(wú)損傷,開(kāi)口與間隙符合圖紙要求;② 動(dòng)作靈活,無(wú)卡阻,無(wú)滲油現(xiàn)象。

3.3 虛擬運(yùn)行模塊

虛擬運(yùn)行模塊對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理和運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行仿真,演示水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)運(yùn)行模式和水電站事故模擬,如圖11所示。同時(shí)也可反映不同運(yùn)行工況和操作狀態(tài)下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,相關(guān)參數(shù)根據(jù)選擇的仿真項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)值計(jì)算以改變當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài),其主要運(yùn)行參數(shù)靜態(tài)誤差不大于1.0%,動(dòng)態(tài)誤差不大于10%。以油壓裝置為例,其動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的可視化通過(guò)裝置中油位指示計(jì)的變化呈現(xiàn),并輔以數(shù)據(jù)監(jiān)控面板實(shí)時(shí)準(zhǔn)確觀察其變化。

圖11 事故模擬演練Fig.11 Simulated drill for accident

在該系統(tǒng)中,油壓裝置重點(diǎn)展示壓力油罐與回油箱油位變化,其油位變化速度VO(mm/s)根據(jù)公式(1)確定。

(1)

其中,ΔHh代表油位變化刻度。

壓力油罐油位變化速度由公式(2)確定,依據(jù)油罐的進(jìn)油量與耗油量共同決定。

(2)

式中:qybA為A油泵向壓力油罐的輸油速度;qybB為B油泵向壓力油罐的輸油速度;qwl為油路的外漏速度;qhy為油路的耗油速度;qcy為油路的串油速度;qck-hy為油路中操控耗油速度;r為油罐半徑。

回油箱油位變化速度由公式(3)確定。依據(jù)油路流入回油箱的速度、漏油泵從漏油箱抽入的油速和打油泵從回油箱抽油速度綜合決定。

(3)

式中:qh-by代表回油箱補(bǔ)油的速度;ql-cy代表漏油箱抽油的速度;qh-hy代表油流入回油箱的速度;CL和CW分別代表回油箱的長(zhǎng)度和寬度。

4 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

本文以向家壩水電站為研究對(duì)象,針對(duì)其運(yùn)檢一體、運(yùn)維合一電力生產(chǎn)新模式下的培訓(xùn)需求,基于本文提出的關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)了水電機(jī)組運(yùn)檢一體可視化平臺(tái)并實(shí)際推廣應(yīng)用,取得良好培訓(xùn)效果。平臺(tái)總體框架如圖12所示。

圖12 運(yùn)檢一體可視化平臺(tái)整體框架Fig.12 Overall framework of integrated operation and maintenance visualization platform

采用3ds Max軟件對(duì)向家壩電站80萬(wàn)kW巨型水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)三維交互式建模。當(dāng)用戶選中水輪機(jī)組某一組件時(shí)就能以多維多媒體可視化界面呈現(xiàn)該設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行及檢修管理知識(shí)。當(dāng)用戶點(diǎn)擊交互式運(yùn)行檢修功能時(shí),系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)跟蹤用戶虛擬運(yùn)行檢修的操作步驟并和機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)檢修流程進(jìn)行對(duì)比,若操作錯(cuò)誤,則以文本或語(yǔ)音等方式提示供操作者及時(shí)糾正。

以調(diào)速器漏油運(yùn)維操作為例,當(dāng)發(fā)生調(diào)節(jié)系統(tǒng)漏油故障時(shí)。

運(yùn)行人員在交互運(yùn)維界面中調(diào)用工具箱中的扳手、鉗子、管鉗、密封墊、棉紗等檢修工具進(jìn)行油管拆卸和密封墊及油管安裝等運(yùn)維操作。調(diào)速器油管路缺陷處理完畢后,對(duì)油管路打壓,確認(rèn)密封完好、各接頭無(wú)漏油后完成整個(gè)運(yùn)維項(xiàng)目。運(yùn)維一體操作界面如圖13所示。

圖13 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)漏油故障運(yùn)維一體操作界面Fig.13 Operation interface for oil leakage fault operation and maintenance of hydraulic turbine regulating system

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、培訓(xùn)中關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)呈現(xiàn)深度不足以及系統(tǒng)運(yùn)行原理和檢修操作規(guī)程的培訓(xùn)效率低下等問(wèn)題,本文提出一種基于Unity 3D引擎的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行與檢修虛擬培訓(xùn)相交融的策略,將有著深度沉浸感的交互學(xué)習(xí)模式引入到了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理和檢修培訓(xùn)中,實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)的虛擬漫游、虛擬檢修和虛擬運(yùn)行等功能,為解決傳統(tǒng)培訓(xùn)中存在的各種困難與局限性提供了一條高效的途徑,提高了水電站運(yùn)維人員的培訓(xùn)效果。