安全教育仿真在抽水蓄能电站的应用

谢明杰 程书官 仲鸣 梁力 肖先照

摘  要：将三维动画仿真系统用于抽水蓄能电站安全教育培训，可以更直观，清晰地展现出设备安全，检修等多种信息。本文用该系统演示了溧阳抽水蓄能电站的整体布局介绍、安全警示标志学习、电气与机械部分的注意事项等，描述了在抽水蓄能电站检修管理时的操作规范，注意事项，安全交底等内容，凸显出通过三维仿真技术来进行电站检修管理培训的优势，把现场实操总结的经验通过三维仿真技术还原并进行加工展示，达到对更多员工的安全教育仿真培训工作，为其它类似仿真培训系统的建设提供参考和依据。

关键词：抽水蓄能电站  三维可视化  检修管理  仿真培训

中图分类号：TV737                            文献标识码：A                    文章编号：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

抽水蓄能電站在机组的运行及控制等方面与传统的水电站存在着差别，其系统规模的增大，机组的复杂性和先进性的提高，使得运检人员无法得到全方位的模拟培训[1]。例如，在运行人员的岗位培训时，不能对运行的电站系统设备进行实际操作试验，在一些危险地方检修不便时，更不允许人为设置一些故障让学员观察并进行处理;在工作人员安全教育培训时，由于现场拍摄视频不清晰，很难表达出电站的整体的效果，达不到安全教育培训的目的。这就需要有一种现代化的培训方式应用于抽水蓄能电站，使得电站的运行维护和检修人员对电站有一个全面，系统，有效的认知[2-4]。

三维仿真技术是现代化培训工具的发展趋势，研究三维仿真技术，建立抽水蓄能检修培训系统，能够将仿真对象的内部结构，运行方式展现的更直观，真实性高，模拟画面清晰，将很大程度提升运行维护和检修相关技术人员的技术水平及安全意识[5-7]。本文根据溧阳抽水蓄能电站的三维仿真视频成果，凸显出通过三维仿真技术来进行电站检修管理，安全教育培训的优势，把现场实操总结的经验通过三维仿真技术还原并进行加工展示，达到对更多员工的安全教育培训工作。

1  电站工程概况展示子系统

江苏溧阳抽水蓄能电站地处江苏省溧阳市平桥镇伍员山，电站主要分成上水库、下水库、地面开关站及地下厂房四大部分。地下厂房为地下洞室结构，主要分成有主厂房、副厂房、主变洞、尾闸洞及各排水廊道等;主厂房分成发电机层、母线层、水轮机层、蜗壳层，主厂房与副厂房相邻布置，副厂房与主变洞通过联系廊道连接，主变洞与尾闸洞通过消防联系廊道连接。

从溧阳抽水蓄能电站的基本布置组成与作用、在电网中发挥的作用，抽水以及发电原理与常规水电站之间的差别等方面，将安全教育仿真分为电气安全技术交底，电气检修安全交底，机修安全技术交底，机械检修安全交底，人员进场安全教育五个部分;由于涉及的设备种类繁多，相应的展现形式必须和检修操作规程相结合，做到有针对性的描述每个设备的检修要点和管理培训。按上述五大部分进行培训内容分类索引，实现不同知识的安全教育培训。

2  电气安全技术交底

通过三维检修场景内动画适当的检修场照片展示以及相应的文字标识，展现出现场检修作业管理的基本要求和措施，具体应用情况如下。

（1）以检修作业的三维场景为背景，描述后期包装展示及检修工作完成后的各项注意事项等。

（2）三维展示风洞口动画，以风洞为背景，后期包装展示对应的图片和文字，描述发电机工作的注意事项等。

（3）以系统图为背景，三维展示气体泄漏的检查动画、电机电源检查动画、检查开关连接动画和螺丝紧固动画，描述15.75kV系统工作的注意事项等。

（4）三维展示工作现场，主变电设备以及三维模型展示结合后期包装展示控制柜断电检修来描述主变系统的工作注意事项和自动化、电气二次盘柜检修工作的注意事项等。

在进行电气安全技术交底的过程当中，由于电气设备的种类繁多，试验的内容覆盖面广，使得现场培训的难度较大，达不到完整的培训效果，通过三维仿真动画，用三维立体的形式形象展现出了每种设备的内部结构，主要部件，能够使工作人员全面具体的掌握设备的内部结构和工作原理。同时，能够清晰地描述试验现场的试验条件和试验背景，最重要的是在培训过程当中能够保证工作人员和实验设备的安全，更好的落实安全教育仿真在抽水蓄能电站的应用。

3  电气检修安全交底

江苏溧阳抽水蓄能电站电气检修主要包括主变压器检修、厂用电检修、发电机出口设备检修、GIS检修、励磁系统检修、监控系统检修、继电保护系统检修及其它涉及电气部分的检修，具体应用情况如下。

（1）主变压器检修：包括三维主变顶部及顶部场景内防坠措施的动画，三维检修场景内脚手架搭设动画，三维表现消防带挪移动画，以及三维表现硅胶更换、取油样动画等。

（2）厂用电检修：用文字描述三维表现厂用电检修场景动画，包括高压开关柜清理时注意事项动画，电缆试验动画及注意事项，以及用盘柜清理注意事项等。

（3）发电机出口设备检修：三维展示发电机出口设备检修区域带电设备的隔离、检修动画，断路器检修、隔离措施的动画，励磁变内部清理的注意事项，以及电流互感器检查或试验时的防坠措施等。

（4）GIS检修：三维展示GIS设备场景的防坠措施动画，以及出现场设备检修场景时的注意事项等。

（5）电气二次设备检修：三维展示盘柜及验电动画，励磁系统检修时的安全隔离动画，二次盘柜清理、端子紧固时的注意事项，以及后期包装展示防止误动的措施等。

通用部分主要包括：施工人员的三维模型展示、三维动画展示工器具的检查 、三维动画展示作业现场的照明，同时后期包装非专业照明设备与可照明的工具，然后展示三维检修场景以及一系列三维模型检修展示动画。

通过电气检修安全交底的三维仿真动画，对设备管理和检修过程标准化，能够使工作人员规范和系统的学习掌握对各种电气设备进行电气检修的标准化作业流程，提高设备检修管理的效率和准确度，大幅度节约检修成本，并且能够在安全教育仿真系统中，将仿真培训和实操培训相互结合，使培训生动形象，提高实际操作的安全性，养成良好的安全行为习惯，提升培训质量和培訓效果。

4  机械安全技术交底

溧阳抽水蓄能电站机械设备主要包括发电电动机、水泵水轮机、球阀、调速器、尾水闸门及机组技术供水等辅机系统。通过三维仿真动画，描述水泵水轮机工作的注意事项，调速器、球阀、尾闸系统工作的注意事项，以及辅助系统工作的注意事项等，具体应用情况如下。

（1）现场检修作业管理的基本要求和措施：以检修作业的场景为背景，展现出后期包装安全隔离措施的执行，各工器具的图片并以文字说明如何处理不合格的工器具，以及用三维分画面展示蜗壳、尾水及压力器的照明动画等。

（2）水泵水轮机工作的注意事项：三维展示进入水轮机的动画，画面切换至机组放空动画;三维展示水车室、蜗壳、尾水入口处图片;三维动画展示检修人员入水车室，顶盖孔洞的封堵动画，元件、设备的保护措施;以三维场景蜗壳和尾水管为背景，后期包装注意事项的文字;三维展示导叶间隙动画，尾水管检修平台的搭设，尾水管检查动画，以及相关设备的安全防护装置;以三维水轮机场景为背景，后期包装展示电焊和消防器材的图片;双屏以三维动画展示蜗壳、尾水管的三维场景等。

（3）调速器、球阀、尾闸系统工作的注意事项：三维展示调速器、球阀、尾闸系统场景的图片，以及后期包装油压装置泄压、电气隔离的图片;三维展示电磁阀的拆卸动画并展示相应的注意事项，油水气管路的三维场景，拆卸动画，压力油罐的检修场景以及压力油罐场景内脚手架搭建、安全绳使用的动画;以三维油罐、回油箱的场景为背景，展示后期包装相关注意事项;三维展示油泵检修场景，后期包装润滑脂和电机接线的图片等。

（4）辅助系统工作的注意事项：以多画面展示相关系统的三维场景，三维展示调相压水汽罐的压力表动画;三维展示油水过滤器的清扫动画，电机检修前的验电动画，后期包装润滑脂的图片，电机接线回装动画，以及调相压水系统的场景内脚手架的搭设动画等。

在进行机械安全技术交底的过程当中，由于机械设备普遍体积较大，价格昂贵，操作复杂，使得操作和学习此类设备很不方便，针对这种实际情况，通过机械安全技术交底的三维仿真动画，将大型机械设备的三维模型，载入到三维虚拟场景当中，工作人员可以对大型机械设备的三维场景进行任意角度的观览，更好的落实安全教育仿真在抽水蓄能电站的应用。

5  机械检修安全交底

江苏溧阳抽水蓄能电站机械检修主要包括发电机检修、水轮机检修、调速器系统检修、进水球阀系统检修，三维仿真具体应用情况如下。

（1）发电机检修：通过三维展示发电机系统检修时的注意事项及发电机内部的动画等。

（2）水轮机检修：通过三维展示水车室、蜗壳、尾水管的场景及盖板起吊动画和蜗壳、尾水管动画的注意事项。

（3）调速器系统检修：通过三维展示检修场景的安全隔离措施，及带压部位压力的展示等动画。

（4）进水球阀系统检修：通过三维展示进水球阀及其检修场景，以画中画展现各部位场景以及防坠措施。

通用部分的应用情况主要包括：三维展示作业场景，检修区域动画，设备外壳接地动画，电气工具切断电源动画，管道法兰和阀门的螺丝的矫正动画，上、下交叉作业场景的安全措施等动画;以三维检修场景为背景，展示后期包装禁止事项的图片，并以文字包装说明相关的注意事项;以千斤顶为背景，不正确的使用方法以画中画形式展现;以三维高空作业场景为背景，并以文字包装说明等。

通过对机械检修安全交底的三维仿真动画，能够使工作人员规范和系统的学习掌握对各种机械设备进行机械检修的标准化作业流程，提高机械设备检修管理的效率和准确度，有利于大幅度的节约检修成本。同时，本系统应用于检修人员的培训，提高了培训质量，凸显了安全教育仿真在抽水蓄能电站应用的好处。

6  人员进场安全教育

人员进场安全教育的三维仿真动画主要包括安全管理，现场文明环保以及应急管理三部分，具体应用情况如下。

（1）安全管理：三维进场场景的全景展示，包括刷卡区、限速牌的特写镜头，后期包装人员照片;以三维厂区图为背景，后期包装展示各安全措施;以三维工作现场为背景，后期标注禁止的事项;三维场景展示蜗壳、锥管、回油箱、油罐场景，物孔围栏，单位标识严禁的注意事项;及以电站现场为背景，展示电站管理制度等。

（2）现场文明环保：三维展示工作区域内的相关防护动画，货架及相关注意事项的动画;以检修场景为背景，重点的文字标示等。

（3）应急管理：三维展示主厂房的位置信息，地方厂房的照明场景、人员携带手电入厂和停电后的撤离动画，厂房内的电器设备、人员触电和断开电源的动画，以及利用视频或图片按照文字描述对心肺复苏的操作流程展示等。

通过对安全管理、现场文明环保以及应急管理三部分的三维动画仿真演示，描述了进场场景的全景，电站管理制度，工作区域内的相关防护动画，以及人员应急安全管理。凸显了对从业人员进行安全生产教育培训的必要性，保证从业人员具备必要的安全生产知识，熟悉有关的安全生产规章制度和安全操作规程，掌握本岗位的安全操作技能。

7  结语

本文以溧阳抽水蓄能电站为模拟对象，通过三维动画仿真演示电站的整体布局介绍，安全警示标志的学习，以及电气与机械部分的注意事项，展现了三维仿真在抽水蓄能电站管理培训中的应用效果。

三維仿真技术可以使技术人员迅速了解抽水蓄能电站，通过三维虚拟检修环境，将现实场景通过三维形式展现出来，操作人员可实现检修设备和检修场景的全方位查看，近距离了解大型设备的内部结构细节，工作原理以及检修过程，同时也避免了人员与现场设备的直接接触，避免一些不必要的事故发生，达到更好的安全教育培训的目的。

参考文献

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[2] 孙廷昌，肖楚伟，李亦凡，等.抽水蓄能电站三维运维仿真培训系统应用研究[J].水电站机电技术，2020，43（4）：14-15，20，70.

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