大型燃煤机组虚拟仿真教学系统(PC版&VR版)
大型燃煤机组虚拟运检虚拟仿真实训系统以1000MW真实电厂为蓝本,按照实际设计图纸和电厂真实场景1:1进行孪生建模,包含三大主机及七大辅机。 项目中根据业务知识将本系统划分为五个板块,分别是火力发电厂认知实训模块、锅炉系统虚拟实训模块、汽机系统虚拟实训模块、环保系统虚拟实训模块、泵与风机虚拟实训模块。不同模块之间皆有共用功能,但根据业务不同,其内容亦会有不同。例如,工质流动展示、设备信息展示、漫游定位等。

一、业务范围

(1)火力发电厂虚拟实训模块

本模块满足使用人员在仿真范围内的全厂漫游功能,通过漫游了解电厂的建筑布局、主要设备、生产工艺等,对火电厂全貌建立感性认识。在虚拟场景中漫游时,通过键盘鼠标操作,可看到仿真范围内的所有建筑、设备的3D图形模型。

3D模型内容

本模块中模型包括全厂三维数字模型,提供设备和各系统间的连接关系探寻功能,用户可以在场景中漫游,观察厂内设备的外观和连接关系。同时,漫游场景提供主蒸汽系统、回热抽汽系统、轴封加热系统、抽真空系统、锅炉汽水系统、高压给水系统、凝结水系统(含凝结水精处理系统)、闭式水系统、燃烧系统、炉前油系统、制粉系统、风烟系统、脱硫系统、脱硝系统、电除尘系统(含气力输灰系统)、开式循环水系统、压缩空气系统等主要系统的管道布局、设备连接关系、各系统结构、工作原理等,满足学生火力发电厂认识实习和结构与系统实习的要求。

操作者可以任意角度进行整体厂区环境漫游(全厂级)、各生产系统设备漫游(车间级)、设备近视角全方位观察(设备级),漫游的角度速度、行进停留可以自由控制;近距离观察设备可展示对设备信息(名称、作用、原理);主要设备可以通过交互操作将设备主要部件分解,展示内部结构,并能够还原为整机,同时系统在三维擦场景中还包括了全厂工质流展示、设备工作时运行状态展示等。

3D动画内容

1) 全厂工质流动画

全厂工质流动画包括重点、关键设备的运行状态模拟,如高压加热器运行、除氧器运行、汽轮机运行转动、钢球磨煤机运行旋转、六大风机(一次风机、送风机、引风机)运行旋转、输煤皮带运行传动、电除尘振打除尘、脱硫吸收塔烟液混合吸收、脱硝烟氨混合反应工作原理及工作状态等动画展示,令用户直观的了解火力发电厂的运作原理。

2) 全厂设备运转噪音

本系统包含全厂设备运转噪音,还原设备就地声响特征,使用户在操作的过程中可感受到声音随距离和种类变化而变化。将在火电厂内实地采集各设备运转噪音,高度还原各设备的运行现场。

(2)锅炉系统虚拟实训模块

3D模型内容

为了提升学员对不同燃烧方式锅炉的理解,在锅炉系统虚拟实训模块中,设置的模型包括:

300MW级四角切圆

1000MW前后墙对冲锅炉

600MW W火焰锅炉

系统中所提供的所有锅炉模型皆为高精度模型,模型涵盖炉内省煤器、水冷壁、过热器、再热器、汽水分离器、燃烧器、吹灰器(长吹、短吹)、干渣机(含液压关断挡板)、人孔门、空气预热器、一次风机(含油站)、送风机、引风机(含油站)、密封风机、钢球磨煤机(含油站)、给煤机、原煤仓、油枪、炉顶安全阀、消声器、PCV阀、锅炉上水调阀、锅炉疏放水系统、紧急放水系统、锅炉再循环系统、风烟挡板等。且包含锅炉点火动画,以及其中的介质流动动画等。

3D动画内容

本系统3D动画内容如下:

1) 工艺流程动画

工质流动动画包括典型工艺流程的动画展示及解说,如锅炉上水、锅炉点火启动及炉膛燃烧等;

2) 设备运行生产动画

设备运行生产动画包括典型设备运行生产过程的动画展示及解说,如送风机、双进双出钢球磨煤机、空气预热器等。

(3)汽机系统虚拟实训模块

3D模型内容

本模块包括超临界级以上等级汽轮机精细模型,包括抽汽回热系统、凝结水系统、高压给水系统、轴封加热系统、高低压旁路系统、闭式水系统、开式循环水系统、抽真空系统、双压凝汽系统、盘车系统、润滑油系统、顶轴油系统。

3D动画内容

工质流动动画、蒸汽流动动画、转子转动动画等。

例如:主蒸汽系统在三维场景中动态演示蒸汽从汽包开始到主蒸汽母管的流动顺序和流动过程;再热蒸汽系统需要在三维场景中动态演示蒸汽从低温再热器到再热蒸汽母管的流动顺序和流动过程;旁路系统、回热抽汽系统、凝结水系统,与主蒸汽系统类似处理。

锅炉水系统需要在三维场景中动态演示给水从省煤器到汽包、下降管、水冷壁、汽包的完整过程,并用颜色特效表现水在水冷壁中从水变成蒸汽的过程。

(4)环保系统虚拟实训模块

3D模型内容

本系统中的环保系统3D模型内容包括SCR脱硝、电除尘、湿法脱硫设施精细模型,包括稀释风机、喷氨格栅、反应器、振打器、灰斗、阴极板、阳极板、输灰空压机、气力输灰系统、双回路喷淋塔、浆液循环泵、搅拌器、氧化风机、浆液输送泵。

3D动画内容

环保系统模块中工质流动动画包含以下种类:氨水雾化动画、阴阳极吸附动画、振打器振打动画、石膏浆液循环动画、石膏浆液搅拌动画、烟气流动动画等。

(5)泵与风机虚拟实训模块

3D模型内容

本板块中包含了各种典型风机、水泵和电机。例如送风机、引风机、给水泵等,类型包含轴流式和离心式。

3D动画内容

3D动画内容主要为工质流动动画;其内容主要为部件运动动画等。

(6)发电机虚拟实训模块

3D模型内容

发电机定子、转子、铁心、碳刷、集电环、轴承、基座、出线端子等设备结构。

3D动画内容

工质流动动画;部件运动动画等。

二、功能概述

系统提供虚拟实训操作,以及场景显示控制、场景漫游控制等公共基础功能。

(1)虚拟漫游

系统中的虚拟漫游支持第一人称、第三人称的视角切换,同时包括了自主式漫游和引导式漫游。

(2)场景显示控制

虚拟场景显示控制主要包括构筑物显示/隐藏控制、零部件显示/隐藏开工至、设备铭牌开关控制、工质流显示/隐藏控制、设备内部工况显示/隐藏控制、巡检路线显示/隐藏控制等。

(3)场景漫游控制

学员可以通过键盘/鼠标在虚拟场景中漫游,系统支持向任意方向行进,仅巡检实训时遇到障碍物时无法穿越。

(4)漫游定位

漫游定位功能在本模块中主要用于快速返回全厂场景,从而实现局部到全厂、全厂到局部的快速切换。

(5)设备信息展示

设备信息展示功能包括了设备的铭牌信息、尺寸信息、介绍信息等。同时用户根据需求自行显示或者隐藏此处所示的设备信息。

(6)设备详解

设备详解内容包括设备的设备综述、内部结构、工作原理等,展示的模式包括设备3D模型展示、文字介绍、同时还会配置专门的配音讲解。

(7)天气/昼夜模拟

本功能用于在虚拟场景模拟不同季节不同气象条件下的工作环境,以及昼夜时间的模拟,以便学员根据具体工作环境进行相应的工作准备。