安全教育仿真在抽水蓄能電站的應用

謝明杰 程書官 仲鳴 梁力 肖先照

摘? 要：將三維動畫仿真系統用于抽水蓄能電站安全教育培訓，可以更直觀，清晰地展現出設備安全，檢修等多種信息。本文用該系統演示了溧陽抽水蓄能電站的整體布局介紹、安全警示標志學習、電氣與機械部分的注意事項等，描述了在抽水蓄能電站檢修管理時的操作規范，注意事項，安全交底等內容，凸顯出通過三維仿真技術來進行電站檢修管理培訓的優勢，把現場實操總結的經驗通過三維仿真技術還原并進行加工展示，達到對更多員工的安全教育仿真培訓工作，為其它類似仿真培訓系統的建設提供參考和依據。

關鍵詞：抽水蓄能電站? 三維可視化? 檢修管理? 仿真培訓

中圖分類號：TV737? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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

抽水蓄能電站在機組的運行及控制等方面與傳統的水電站存在著差別，其系統規模的增大，機組的復雜性和先進性的提高，使得運檢人員無法得到全方位的模擬培訓[1]。例如，在運行人員的崗位培訓時，不能對運行的電站系統設備進行實際操作試驗，在一些危險地方檢修不便時，更不允許人為設置一些故障讓學員觀察并進行處理;在工作人員安全教育培訓時，由于現場拍攝視頻不清晰，很難表達出電站的整體的效果，達不到安全教育培訓的目的。這就需要有一種現代化的培訓方式應用于抽水蓄能電站，使得電站的運行維護和檢修人員對電站有一個全面，系統，有效的認知[2-4]。

三維仿真技術是現代化培訓工具的發展趨勢，研究三維仿真技術，建立抽水蓄能檢修培訓系統，能夠將仿真對象的內部結構，運行方式展現的更直觀，真實性高，模擬畫面清晰，將很大程度提升運行維護和檢修相關技術人員的技術水平及安全意識[5-7]。本文根據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來進行電站檢修管理，安全教育培訓的優勢，把現場實操總結的經驗通過三維仿真技術還原并進行加工展示，達到對更多員工的安全教育培訓工作。

1? 電站工程概況展示子系統

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

從溧陽抽水蓄能電站的基本布置組成與作用、在電網中發揮的作用，抽水以及發電原理與常規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交底，電氣檢修安全交底，機修安全技術交底，機械檢修安全交底，人員進場安全教育五個部分;由于涉及的設備種類繁多，相應的展現形式必須和檢修操作規程相結合，做到有針對性的描述每個設備的檢修要點和管理培訓。按上述五大部分進行培訓內容分類索引，實現不同知識的安全教育培訓。

2? 電氣安全技術交底

通過三維檢修場景內動畫適當的檢修場照片展示以及相應的文字標識，展現出現場檢修作業管理的基本要求和措施，具體應用情況如下。

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

（2）三維展示風洞口動畫，以風洞為背景，后期包裝展示對應的圖片和文字，描述發電機工作的注意事項等。

（3）以系統圖為背景，三維展示氣體泄漏的檢查動畫、電機電源檢查動畫、檢查開關連接動畫和螺絲緊固動畫，描述15.75kV系統工作的注意事項等。

（4）三維展示工作現場，主變電設備以及三維模型展示結合后期包裝展示控制柜斷電檢修來描述主變系統的工作注意事項和自動化、電氣二次盤柜檢修工作的注意事項等。

在進行電氣安全技術交底的過程當中，由于電氣設備的種類繁多，試驗的內容覆蓋面廣，使得現場培訓的難度較大，達不到完整的培訓效果，通過三維仿真動畫，用三維立體的形式形象展現出了每種設備的內部結構，主要部件，能夠使工作人員全面具體的掌握設備的內部結構和工作原理。同時，能夠清晰地描述試驗現場的試驗條件和試驗背景，最重要的是在培訓過程當中能夠保證工作人員和實驗設備的安全，更好的落實安全教育仿真在抽水蓄能電站的應用。

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、發電機出口設備檢修、GIS檢修、勵磁系統檢修、監控系統檢修、繼電保護系統檢修及其它涉及電氣部分的檢修，具體應用情況如下。

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

（2）廠用電檢修：用文字描述三維表現廠用電檢修場景動畫，包括高壓開關柜清理時注意事項動畫，電纜試驗動畫及注意事項，以及用盤柜清理注意事項等。

（3）發電機出口設備檢修：三維展示發電機出口設備檢修區域帶電設備的隔離、檢修動畫，斷路器檢修、隔離措施的動畫，勵磁變內部清理的注意事項，以及電流互感器檢查或試驗時的防墜措施等。

（4）GIS檢修：三維展示GIS設備場景的防墜措施動畫，以及出現場設備檢修場景時的注意事項等。

（5）電氣二次設備檢修：三維展示盤柜及驗電動畫，勵磁系統檢修時的安全隔離動畫，二次盤柜清理、端子緊固時的注意事項，以及后期包裝展示防止誤動的措施等。

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

通過電氣檢修安全交底的三維仿真動畫，對設備管理和檢修過程標準化，能夠使工作人員規范和系統的學習掌握對各種電氣設備進行電氣檢修的標準化作業流程，提高設備檢修管理的效率和準確度，大幅度節約檢修成本，并且能夠在安全教育仿真系統中，將仿真培訓和實操培訓相互結合，使培訓生動形象，提高實際操作的安全性，養成良好的安全行為習慣，提升培訓質量和培訓效果。

4? 機械安全技術交底

溧陽抽水蓄能電站機械設備主要包括發電電動機、水泵水輪機、球閥、調速器、尾水閘門及機組技術供水等輔機系統。通過三維仿真動畫，描述水泵水輪機工作的注意事項，調速器、球閥、尾閘系統工作的注意事項，以及輔助系統工作的注意事項等，具體應用情況如下。

（1）現場檢修作業管理的基本要求和措施：以檢修作業的場景為背景，展現出后期包裝安全隔離措施的執行，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畫等。

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

（3）調速器、球閥、尾閘系統工作的注意事項：三維展示調速器、球閥、尾閘系統場景的圖片，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畫并展示相應的注意事項，油水氣管路的三維場景，拆卸動畫，壓力油罐的檢修場景以及壓力油罐場景內腳手架搭建、安全繩使用的動畫;以三維油罐、回油箱的場景為背景，展示后期包裝相關注意事項;三維展示油泵檢修場景，后期包裝潤滑脂和電機接線的圖片等。

（4）輔助系統工作的注意事項：以多畫面展示相關系統的三維場景，三維展示調相壓水汽罐的壓力表動畫;三維展示油水過濾器的清掃動畫，電機檢修前的驗電動畫，后期包裝潤滑脂的圖片，電機接線回裝動畫，以及調相壓水系統的場景內腳手架的搭設動畫等。

在進行機械安全技術交底的過程當中，由于機械設備普遍體積較大，價格昂貴，操作復雜，使得操作和學習此類設備很不方便，針對這種實際情況，通過機械安全技術交底的三維仿真動畫，將大型機械設備的三維模型，載入到三維虛擬場景當中，工作人員可以對大型機械設備的三維場景進行任意角度的觀覽，更好的落實安全教育仿真在抽水蓄能電站的應用。

5? 機械檢修安全交底

江蘇溧陽抽水蓄能電站機械檢修主要包括發電機檢修、水輪機檢修、調速器系統檢修、進水球閥系統檢修，三維仿真具體應用情況如下。

（1）發電機檢修：通過三維展示發電機系統檢修時的注意事項及發電機內部的動畫等。

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

（3）調速器系統檢修：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畫。

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

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

通過對機械檢修安全交底的三維仿真動畫，能夠使工作人員規范和系統的學習掌握對各種機械設備進行機械檢修的標準化作業流程，提高機械設備檢修管理的效率和準確度，有利于大幅度的節約檢修成本。同時，本系統應用于檢修人員的培訓，提高了培訓質量，凸顯了安全教育仿真在抽水蓄能電站應用的好處。

6? 人員進場安全教育

人員進場安全教育的三維仿真動畫主要包括安全管理，現場文明環保以及應急管理三部分，具體應用情況如下。

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

（2）現場文明環保：三維展示工作區域內的相關防護動畫，貨架及相關注意事項的動畫;以檢修場景為背景，重點的文字標示等。

（3）應急管理：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畫，廠房內的電器設備、人員觸電和斷開電源的動畫，以及利用視頻或圖片按照文字描述對心肺復蘇的操作流程展示等。

通過對安全管理、現場文明環保以及應急管理三部分的三維動畫仿真演示，描述了進場場景的全景，電站管理制度，工作區域內的相關防護動畫，以及人員應急安全管理。凸顯了對從業人員進行安全生產教育培訓的必要性，保證從業人員具備必要的安全生產知識，熟悉有關的安全生產規章制度和安全操作規程，掌握本崗位的安全操作技能。

7? 結語

本文以溧陽抽水蓄能電站為模擬對象，通過三維動畫仿真演示電站的整體布局介紹，安全警示標志的學習，以及電氣與機械部分的注意事項，展現了三維仿真在抽水蓄能電站管理培訓中的應用效果。

三維仿真技術可以使技術人員迅速了解抽水蓄能電站，通過三維虛擬檢修環境，將現實場景通過三維形式展現出來，操作人員可實現檢修設備和檢修場景的全方位查看，近距離了解大型設備的內部結構細節，工作原理以及檢修過程，同時也避免了人員與現場設備的直接接觸，避免一些不必要的事故發生，達到更好的安全教育培訓的目的。

參考文獻

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