基于SolidWorks的电站设备检修三维仿真系统的开发与设计.pdf

第 6卷第 2期 2 0 1 0年 4月 沈阳工程学院学报 自然科学版 Journal of Shenyang Institute of Engineering Natural Science Vol 6 No2 Apr .2010 收稿日期 2009- 10- 08 作者简介 王 虎 1973- , 男, 吉林吉林人, 讲师, 博士研究生, 主要从事电站设备检修方向的研究. 基于 SolidWorks的电站设备检修 三维仿真系统的开发与设计 王 虎 1, 李振华1, 孙学斌2 1东北电力大学 能源与机械工程学院, 吉林 吉林 132012 ;2吉林省能源交通总公司, 长春 130021 摘 要 为适应电站检修新形势, 开发了一种基于 SolidW orks三维仿真技术的新型设备检修系统. 该系统基于 W indows 平台, 在 SQLServer和 C Builder的开发环境下, 实现了电站设备日常管理和设备结构介绍、 原理演示、 检修步骤演示 的有机集成. 系统以 Solid W orks进行三维动画建模, 形象地再现了电站设备结构、 原理和检修施工过程演示及检修工艺 介绍, 并可对电站设备的检修状态进行监测. 同时对设备管理和检修过程的标准化, 对提高检修人员的培训质量有着重 要的意义. 关键词 电站设备; 三维仿真; 检修施工工艺; Solid W orks 中图分类号 TP3919 文献标识码B 文章编号 1673- 1603 2010 02- 0118- 03 1 电站设备检修系统研发的目的 随着我国电力企业信息化建设的大力推进, 企业 对设备检修及管理提出了更高的要求. 针对这种新形 势, 需对设备检修管理体制进行研究, 并设计开发与之 相适应的设备检修管理系统. 现在大多数电站检修都 是靠检修规程或检修文件包实现监管的, 真正建立检 修管理系统的不多. 一些检修公司虽建有 管理信息 系统 , 但这种系统 大而全没有针对性, 其中的设 备检修管理只能管理很少的设备基础信息 [ 1], 对检修 人员来说, 功能远远不足. 基于三维仿真技术的设备检 修系统更是很少. 为此, 所开发的系统主要是从设备结 构、 原理及检修 3方面进行三维仿真, 同时增加了设备 日常管理. 它真正从电站设备检修管理出发, 从设备结 构介绍、 原理演示、 检修标准化几个方面全面实现了企 业设备管理的标准化. 同时增加了 Solidworks软件强 大的三维仿真功能, 使人们能够系统、 直观地了解设备 结构、 原理及检修过程. 这套系统有很强的针对性, 能 够对电站的设备检修及管理工作进行指导, 提高设备 检修管理的效率; 对设备管理和检修过程进行标准化, 提高了检修的准确度, 降低了检修费用 [ 2]. 2 电站设备检修三维仿真系统 电站设备检修三维仿真系统包括设备结构介绍、 设备原理演示、 设备检修过程、 设备日常管理 4个模 块. 系统首先对电站所有需要检修的设备按锅炉、 汽轮 机、 电气等系统进行分类, 然后对每个设备进行结构、 原理、 检修三维仿真和日常管理模块的实现. 当点击主 菜单中的某一设备时, 就会出现对应设备的结构、 原 理、 检修及日常管理界面. 如图 1所示为选择锅炉给水 泵设备时的操作界面. 图 1 系统主界面 21 设备结构介绍 在系统中选择结构, 出现设备结构介绍界面, 如图 2所示, 分别实现对设备的总体介绍、 主要零部件结构 及性能介绍; 选择不同的零件, 可对应出现相应的零件 图片和文字介绍. 通过该模块可以使使用者掌握设备 第 2期 王 虎, 等 基于 Solid Works的电站设备检修三维仿真系统的开发与设计 119 的基本结构. 图 2 设备结构介绍界面 22 设备原理演示 选择原理, 出现设备原理演示界面, 可实现设备原 理的三维动画仿真, 同时配备文字介绍及动画、 配音等 功能, 通过播放控制按钮实现三维动画的演示. 给水泵 原理演示界面如图 3所示, 通过该模块可以使使用者 掌握设备的基本原理. 图 3 设备原理演示界面 23 设备检修过程 选择检修, 出现设备检修管理界面, 设备检修分为 检修过程、 检修标准、 预决算 3个方面. 检修标准是检 修施工时所执行的施工工艺, 是保证检修施工质量的 关键. 预决算是检修施工前的费用预算, 据此可有计划 地安排施工费用. 检修过程是按照检修文件包中的检 修施工步骤整理出的检修项目, 每一个步骤都是一个 检修标准项目. 选择不同的项目, 会出现对应三维仿真 动画演示和文字说明. 如图 4所示为泵连轴器的拆除 与检查三维演示界面. 24 设备日常管理 主要包括设备的基础数据、 设备台帐、 部件台帐、 备品备件、 变更登记等. 在这些大的管理模块下面分别 有详细的小菜单, 用户可以根据菜单树选择相应的内 容, 页面右方为对应菜单的详细内容. 通过该模块可以 对电站设备进行管理并对检修状态进行跟踪. 图 4 设备检修界面 3 电站设备检修三维仿真系统的设计 和开发 31 系统功能结构的设计 [ 3] 电站设备检修系统的功能结构见图 5 . 设备结构 是设备总体和各零部件的介绍. 设备原理是用三维动 画仿真演示设备工作原理并附有配音和文字说明. 设 备检修包括检修过程、 检修标准和预决算 3部分. 其中 检修过程是用三维动画仿真演示的整个过程. 检修标 准是检修施工时所执行的施工工艺, 是施工质量和设 备安全运行的保障. 预决算是施工前的费用预算, 是施 工经济性的保证. 设备日常管理是记录设备的详细情 况和使用情况, 包括设备基础数据、 设备台帐、 部件台 帐、 备品备件、 变更登记等. 其中基础数据记录设备的 安装位置和厂商信息等. 设备和部件台帐记录设备和 部件的编码、 名称、 型号、 使用状态等. 备品备件记录备 用设备和部件的详细信息. 变更登记记录设备部件变 更的详情. 32 系统开发的技术方法及实现方式 321 可视化三维动画的开发实现 [ 4] 首先应用 Solidworks软件, 按照设备图纸对设备 的零件图进行实际尺寸绘制, 即对设备零件进行三维 建模, 并做成装配体; 然后利用软件自带 Soildworks Ani mator插件完成动画制作. 再借助 Cool Edit Pro软 件录制动画文件需要的音频* wav文件; 然后, 通过 绘声绘影 软件完成原始的动画数据与音频数据的 合成, 生成视频音效动画文件. 至此整个可视化三维动 画就实现了, 它能生动形象地反映设备运行状况和检 修施工过程. 120 沈阳工程学院学报 自然科学版 第 6卷 图 5 系统功能结构 322 系统软件界面的开发实现 用 C Builder面向对象的编程软件实现系统 软件界面的开发. C Builder软件开发环境可以实 现控件拖放, 使得软件开发简便易行. 先将所需要的控 件拖放到窗体中, 并设置好控件的属性值, 然后编写相 应的控件响应代码. 用 Main Menu控件实现主菜单的 设计; 用 Edit 、 Text 、 M emo等控件实现文字的显示功 能; 用W indowsMedia Player控件实现三维动画的演示 见表 1. 表 1 系统主菜单属性设置表 菜单项属性取值 说明 M _U ser M anCaption用户登录 Bitmap2bmp ShortCutF2 M _exitCaption用户退出 Bitmap3bmp ShortCutF3 M _Boi EquCaption锅炉设备 M _TurEquCaption汽轮机设备 M _ElecEquCaption电气设备 323 系统数据库的设计 该系统以 SQLServer2000为数据库开发平台, 根 据关系数据库的数据库设计流程 如图 6, 经过充分 的需求分析, 设计出系统数据库的概念数据模型, 概念 模型中设备数据表如表 2所示 其他如检修项目表、 人员登录表等数据表的设计类似. 系统物理模型的设计. 系统采用 B /S结构, 采用 M icrosoft的 IIS作为服务器, 采用 SQL Server2000数据 库. 同时还设置了备用服务器和备用数据库, 以增强系 统运 行 的 安 全 性; 通 过C Builder 集 成 的 TADOConnection数据库连接控件和 TADOQuery数据 库查询控件来实现数据库和系统软件的连接. 图 6 数据库设计流程 表 2 设备数据表 字段名数据类型说明 DeviceIDNUMBER 10 , 0设备编号 主键 Device NameVARCHAR 20设备名称 DeviceTypleVARCHAR 20设备类型 DeviceStateVARCHAR 10设备状态 DeStart T i meDateT i me设备投用时间 M e moVARCHAR 100说明 4 结束语 将三维仿真技术应用于电站检修系统的开发, 对 设备管理和检修过程进行标准化, 有利于大幅度节约 检修成本, 提高设备检修管理的效率和准确度. 同时该 系统也能应用于检修人员培训, 使培训生动形象, 有利 于提高培训质量, 还可应用于高校教学, 教学的实用 性. 参考文献 [ 1] 王志华. 电站设备检修系统分析与设计 [ J]. 发电设备, 2005, 25 1 54- 62. 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[ 10] 李 刚, 王少荣, 程时杰. 广域电网同步状态监测系统中 的实时通信 [ J]. 电网技术, 2004, 28 18 39- 43. Application ofmultiagent system on widearea backup protection CAIChaohao , GONG Na Departmentof El ectrical Engineering , Shengyang Institute ofEngineeri ng , Shenyang 110136 , China Abstract The analysis from several blackoutsof power system overseas show s that traditional backup protectionsare prone to actm istakenly under exceptional running status by the disturbance of system, causing the cascade tripping. W ith the development of communication network and w idearea m easurem ent system WAM S, w idearea backup protection WABP has been studied recently. The WABP system s using agent technology are studied to solve the problem of traditional relays w orking. Som e researches onWABP m ultiagent syste m have been made , but the appli cations of multiagent onWABP syste m are just initial starting. Thispaper introduces the architecture ofWABP m ulti agen, t theWABP algorithm and IP comm unication to achieve . Key words w idearea m easurem ent system; w idearea backup protection ; m ultiagent system relay protection 责任编辑 刘 珂 上接第 120页 Development and design of 3D simulation system of power station equipmentmaintenance based on SolidW orks WANG Hu 1, LIZhenhua1, SUN Xue bin2 1. NortheastDianliUniversity , Jilin 132012, China ; 2. Energy and Transportation GeneralCom pany ofJilin Province , Changchun 130021, China Abstract This paper presents a 3D si m ulation syste m of the pow er station equip m ent m aintenance based on So lid W orks . The system can v iv idly si mulate componentsof a pow er station , including its equipment structure, principle and concrete construction process and technology of m aintenance. This system also can monitor the m aintenance state of pow er equipmen. t This system based on w indow s plat s , by the developm ent environment of SQL Server and C Builder , daily m anagement is organic integrated w ith pow er station equip m ent structure , principle andm aintenance procedure dem onstration . Equipm entmanagement andm aintenance process are standardized , which is significant to i m prove the quality of m aintenance training. Key words station equip m en; t 3D si m ulation ; m aintenance process ; SolidW orks 责任编辑 洪广欢