水电厂仿真培训系统

第一篇：水电厂仿真培训系统

FS系列华胜水电厂仿真培训系统

FS系列华胜水电站仿真系统

  产品标准： DL/T 1024-2006 试验标准： DL/T 1040-2007《电网运行准则》 ◆概述

水电站仿真系统是电气值班员职业技能鉴定实操项目的规定软件，也是电气类专业课程和实训项目的重要教学软件。华胜FS系列水电站仿真软件符合 DL/T 1024-2006《水力发电厂仿真机技术规范》，完全可以仿真实现水电站值班员工作职责,即巡视和监视电站所有电气设备，电气设备的倒闸操作，电站各种事故、不正常工作状态的处理。

◆ 华胜FS水电站仿真系统内容

一、水轮机系统

1.最低水头和最高水头之间任一水头均能仿真；

2.引水系统：引水管道、闸门、液压启闭机控系统；

3.水轮机：混流式水轮机或其它类型水轮机；

4.调速系统：调速器机调控制系统、调速器电调控制系统、压油装置系统、分段关闭、漏油泵控制系统、过速限制器及接力器；

5.水导轴承冷却系统：轴承瓦温、、水压、油温、油位、冷却油盆中油混水监控部分；

6.顶盖排水系统: 顶盖排水控制系统；

二、发电机系统

1.制动系统：2号发电机制动混合制动、机械制动控制系统;4号发电机制动方式为混合制动、电制动、机械制动控制系统；

2.推力、上导轴承冷却系统：轴承瓦温、、水压、油温、油位、冷却油盆中油混水监控部分；

3.顶转子操作系统：手动操作顶转子操作系统；

三、励磁系统

发电机励磁系统励采用自并激励磁方式，包含励磁变、可控硅整流装置、自动励磁调节装置、发电机转子灭磁装置、起励设备等部分组成，四、主变压器

主变系统包括主变压器本体、主变压器冷却系统、主变冷却系统控制系统、主变中性点等设备。

五、开关站

开关站系统设备包括110KV开关站、220KV开关一次系统接线图，各线路开关、刀闸、母线及配电装置实际布局图，各线路开关和隔离刀闸、PT隔离开关控制箱。

六、量测系统

用于表计和保护的电流、电压量测回路，包括电压互感器、电流互感器；

七、同期系统

同期系统包括手动同期和自动准同期回路;

八、厂用电系统

厂用电变压器、厂用母线及其附属设备，厂用电开关控制盘及仪表、厂用变低压侧负荷开关，厂用电的备自投系统；

九、直流系统

直流系统包含：蓄电池、直流母线、直流联络屏、可控硅充电设备、直流负荷屏、直流屏上仪表、负荷开关；

十、继电保护、自动装置和中央信号系统

1.发电机、变压器、线路、开关、母线、切机、厂用电交流系统中的继电保护和自动装置，保护和自动装置的种类、型号、数量按原始资料中的保护配置，自动装置包括备用电源自动投入、自动重合闸、自动同期、自动启动／停机装置。

2.中央信号系统：包括所属光字、简报信息、报警等。

十一、机组辅助系统

1.风系统

风系统由高压风系统、低压风系统。风系统设备主要由高低压空气压缩机、高低压机控制柜，高压储气罐、工业用气储气罐，制动用气储气罐、制动风闸、调相补齐、空气围带布局图及控制系统。

2.技术供水系统

技术供水系统由取水口、各电动阀门，水过滤器，减压阀、各部冷却器，示流器、压力表计、电动阀控制柜，过滤器控制柜设备布局及控制系统。各部水压在监控棒图中按比例表示出来，水压过高、过低时棒图的颜色相应的发生变化，具备实时监视功能。

3.排水系统

排水系统概况：排水系统由渗漏水泵，检修水泵，渗漏集水井，检修集水井，排水阀门，厂区排水和机组顶盖排水泵设备布局及控制系统。

◆ 华胜FS变电站仿真系统的优势

☆ 历史悠久：20年电力系统仿真技术研究、开发。

☆ 经验丰富：已成功仿真300MW、600MW火电机组，500kV变电站综合自动化系统。正在开发1000MW超超临界火电机组和1000kV特高压变电站仿真软件。

☆ 技术先进：具有自主知识产权的电力系统仿真开发平台，维护方便、系统稳定、持续开发。

☆ 专业专职：专业的计算机仿真专家和电气工程专家，专职的仿真培训教师。

☆ 培训经验：已培训国内、国外（巴基斯坦、印尼等）发电厂、变电站技术人员和大专院校师生上万人。

☆ 权威鉴定：参与国家职业资格技能鉴定变电站值班员中级工、高级工、技师和高级技师试题库的编制和国家标准《变电站仿真机技术规范 DL/T 1024-2006》的起草工作。☆ 系列产品：500kV及以下电压综自站和普通站，包括：500kV变电站仿真系统（软件），220kV变电站仿真系统（软件），110kV变电站仿真系统（软件），35kV变电站仿真系统（软件），各类型水电站仿真系统。

◆ 华胜FS变电站仿真系统的特点和意义

☆ 对电脑配置要求低，软件容量小（约300MB），运行速度快；

☆ 设置几百种故障和不正常工作状态，涵盖电站值班员职业技能鉴定的考试范围； ☆ 全中文界面提示，易学易用；

☆ 基于典型的电站，可根据用户的要求适当修改仿真系统； ☆ 局域网连接，可集中或分散培训，一机在手，随时学习； ☆ 降低培训费用，一次性投入，反复培训，无需维护、管理人员； ☆ 实用性强，适合不同层次电运行人员的培训；

☆ 提高电气运行人员的技术水平和电站值班员职业技能鉴定考试能力，培养电站运行人员快速准确的判断和处理异常事故的能力，避免电站各种事故特别是人为原因误操作事故的发生。

◆ 产品别称

水电站仿真软件，水电站仿真培训软件，电力系统仿真软件，水电站仿真机，水电厂仿真软件，水电厂仿真培训软件

第二篇：水电厂运行仿真培训指导教师考试大纲

水电厂运行仿真培训指导教师考试大纲

第一部分 基础理论知识

【要求】

掌握电工基础、水力学基本概念和基本知识；掌握三相电路的概念和基本原理；同步、异步电机的工作原理及其暂态特性；励磁系统的种类和工作原理；掌握水电仿真机的功能和使用方法。

【考试内容】

电路，电路基本定律向量法与三相正弦电路分析；继电保护，高频、距离、零序保护的主要构成及原理；水力学计算，静水压、效率等方面的概念和计算；电机，同步、异步发电机的基本知识和结构，掌握必要计算；励磁系统的分类和基本原理，励磁控制的原理和分类及电力系统稳定的基本概念。

第二部分 专业知识

【要求】

掌握水电厂自动装置、线路保护、发电机、变压器组差动保护图以及主要电气设备原理图；掌握辅机系统的组成和工作原理；掌握水轮发电机组各部件的结构、原理、技术参数及工作特性；了解水轮机的空蚀与振动特性；了解水轮机的运转及综合特性曲线；掌握调速器的基本知识；掌握自动励磁调节系统的原理；

掌握电力系统一次接线方式特点及稳定性概念；了解水能利用、水库调度知识；了解水力发电厂的经济运行方式及经济负荷分配方法。

【考试内容】

掌握电气一次主接线图，熟知各种工况下的运行方式；厂用电的操作；直流电系统的操作；一次设备停送电操作；冷却水系统的启停操作；压油装置的操作；高低压气系统的操作；发电机手动、自动同期的操作；掌握机、电方面的各类事故、故障现象、原因及处理方法；掌握水电机组的开机、停机流程的内容

第三篇：电力系统调度员培训仿真系统

电力系统调度员培训仿真系统关键技术研究

摘要：调度员培训仿真系统（DTS）作为电网调度自动化系统一个重要的子系统，为科学分析电网，提高人员素质，保证电网安全可靠、稳定运行奠定了基础。本文在介绍DTS系统发展现状的基础上，阐述了该系统的原理、组成及其主要功能，并重点探究了DTS系统的关键技术。

关键词：DTS；电网调度自动化系统；发展现状；关键技术 0 引言

调度员培训仿真系统(DTS）是电网调度自动化系统的一个组成部分，是现代计算机软硬件技术和电力系统分析技术相结合的产物。随着电网规模的不断壮大，电网结线也越来越复杂、运行方式也更加多样化。提高调度员的专业水平，预防不安全运行方式的出现，己被调度部门认为是最积极的反事故措施之一。在这种环境下，DTS将成为培训调度员的强有力的工具，在调度日常工作中越来越起到举足轻重的作用。1 DTS系统国内外发展现状

由于电力系统的结构复杂和对安全性要求高，调度员培训仿真系统（DTS）的建设显得十分重要，事实证明，它是培训调度员的最佳工具[1]。

国外于1976年提出DTS的概念，1977年研制出第一套DTS，1978年美国EPRI组织了关于DTS的大讨论后，DTS在国外迅速推广，经过十年多的发展，已基本稳定，从上世纪90年代开始将动态仿真将面向对象等技术引入DTS。国内 DTS的研究从上世纪80年代末开始，1990年第一套DTS系统投运，经过十几年的发展，已从理论研究走向实际运用，并逐渐形成为一个产业。DTS的应用从东北、华北和华东三大网调的试点，推广到各个网省调、大中型地调、集控中心和大型变电站，并拓展到电力培训中心和高等院校电力专业。

DTS的体系结构从与EMS接口采用“定制”方式的独立型异构系统到与EMS采用统一支持平台的一体化系统，直至目前正在研究的与EMS接口采用“即插即用”方式的跨平台系统（遵循IEC 61970标准），使DTS的软件功能经历了从单一到综合，从简单到复杂的发展过程。其仿真方法包括对电网的稳态仿真、准动态仿真、故障仿真、暂态仿真和全动态仿真以及对保护的逻辑仿真和定值仿真，其设备模型包括一次设备、二次设备、远动设备以及部分动力设备。DTS的现场运行从被动到主动，从偶尔使用到日常使用，其作用也由演示性转变为指导性，并成为调度自动化的一个重要产品和控制中心培训调度员的得力工具。DTS系统原理[2]

电网调度自动化系统由三个子系统组成，分别是:SCADA系统、EMS系统和DTS系统。其中SCADA为数据采集和监控，为调度员提供电网潮流的实时数据:EMS为能量管理系统，提供分析决策电网的各项功能;DTS为调度员培训仿真系统，根据EMS的历史断面或实时断面所形成的初始教案供调度员分析和研究。

DTS系统的原理，一边表示实际的电网和调度系统，它通过远动设备采集电力系统中各电力设备的运行状态(如频率、潮流、电压、开关状态、继电保护信号‘和事故信号等)通过通信通道送到调度室的实时调度系统上，调度员坐在调度室中，面对数据采集监控(SCADA)系统和高级应用软件组成的EMS系统，完成对实际电力系统的实时监控和分析决策。另一边表示DTS系统，它好似实际电网及调度系统的“镜像系统”，学员坐在学员室中充当“调度员”，接受培训，学员室中配备与实际调度室一致的EMS软硬件系统(即学员台)，让学员有一种身临其境的感觉；而教员一般由经验丰富的资深调度员充当，他坐在教员室里，利用教员台，在培训前准备教案，在培训中控制培训过程、设置电网事故，并充当 厂站值班员，执行由学员下达的“调度命令”，在培训结束后评价学员的调度能力。在培训进行过程中，学员与教员之间的通信采用电话进行，来模拟调度室调度员和厂站值班员之间的通信方式。教员室与学员室是同一个屋子，电力系统模型和远动设备模型分别是实际电力系统和远动设备的数字仿真。3 DTS系统的组成

DTS通过模拟电力系统和控制中心为调度员提供一个逼真的环境，以便培训在系统正常、故障和恢复情况下的操作[3]。其基本组成部分应有四个：

（1）控制中心模型(CCM)。CCM应与实际控制中心的环境一致，并且具有能量管理系统(EMS)的各种功能。CCM是培训模拟量中学员所面对的环境，包括网络分析(NA)、数据采集和监控(SCADA)、自动发电控制(AGC)等功能。

（2）电力系统模型(PSM)。PSM模拟电力系统网络及各种设备的静态和动态响应，包括发电机组、输电线路、负荷、变压器和继电器等。对PSM的要求是真实，要协调好计算速度和模型精度之间的关系。

（3）教员台(IP)。IP提供了监视和控制培训过程的功能，包括初始化和调整控制参数、设置事件序列、与学员通信及干预培训进程等。

（4）可以直接采集电力系统模型的状态真值进行电网的安全经济运行评估。通过该系统，可以实现培训评估，以供教员在评估学员水平时参考，可进行培训评估打分，并给出评估报告，以实现学员自我培训。4 DTS系统功能

系统分为九大功能[4]：基本调度指令模拟，故障的设置，误操作的模拟，继电保护和自动装置动作的模拟，开关或保护误、拒动模拟，查询、监视功能，培训过程控制，教案制作，培训评估。

（1）基本调度指令模拟：1）开关分/合操作；2）刀闸投/切操作；3）发电机的并网/退出操作；4）发电机增/减出力操作；5）负荷调节；6）发电机无功(或电压)调节；7）电容器、电抗器的投切；8）变压器分接头转换；9）AGC控制；10）保护定值、时限的修改及投切操作；11）自动装置的定值修改、投切、复位操作；12）各种故障处理；13）故障后的复原操作。

（2）故障的设置

用于进行故障培训时模拟各种故障时间的输入，教员可以根据需要选择下列故障要素：1）故障起始时间：以培训时钟为参考，选定故障时刻(时、分、秒)；2）故障点：在任何网络元件(如发电机、线路、变压器、电抗器、母线等)的某一位置处(如线路距始端处的百分比值)；3）故障的持续时间：瞬时，故障可自动重合成功；延时，故障后自动重合不成功，但一次手动强送能成功;延时，故障后自动重合一次强送不成功，二次强送可成功；永久故障，未经检修消除，重合永不成功。故障类型:单相接地，两相短路，两相短路接地，三相短路，一相断线，二相断线，三相断线，发电机励磁系统故障以及电力系统其它常见故障。故障点接地阻抗：可零阻抗直接接地，也可输入某一阻抗值接地。

（2）误操作的模拟

对于带负荷拉刀闸、带负荷合刀闸、用刀闸充空载线路或变压器、带空载线路或变压器拉刀闸、带电压合地刀、带地刀合开关、强送至永久故障上等基本操作均可自动生成相应的故障事件。

（3）继电保护和自动装置动作的模拟

故障时继电保护及自动装置模型将自动显示其动作情况，并伴有音响和闪光信号，同时通过跳开相应的元件开关去影响PSM。故障应跳开的开关在继电保护模拟时，可选用下列 两种方法：逻辑判断法和定值比较法。

（4）开关或保护误、拒动模拟

能够模拟实际电网中的电气设备误动、拒动行为。并根据误动、拒动情况模拟下级或越级的动作行为。

（5）查询、监视功能

应可查看全网设备的保护、自动装置、低频减载、低压减载动作信息、培训过程中的电网越限信息。可监视培训过程中的各种有功、无功、电流、电压、频率等电气量的变化和越限情况。

（6）培训过程控制 可以进行培训开始、培训暂停、培训继续、培训停止等操作，并能够实现培训重演功能，包括重演开始、重演暂停、重演继续、重演结束和培训速率设置等操作。

（8）教案制作

能够记录了培训的初始方式和教员设置的事件列表，可用于反复培训不同的学员。教案内容应包括教案名称、制作人、制作时间、共享属性、教案描述等信息。

（9）培训评估

可根据学员在培训过程中的操作行为给出评估，同时对误操作、继电保护、自动装置的动作信息、学员操作行为造成越限的情况做出相应的记录，并打印出评估报表。

DTS系统应可满足上述各项基本功能的需求，其稳态电力系统模型应可模拟各种操作或保护动作跳开相应开关以后的新工况下的系统潮流，其动态电力系统模型应可模拟上述故障或误操作后电力系统的机电暂态过程。5 DTS系统关键技术 5.1 跨平台技术[5] DTS系统统遵循IEC61970新标准，提供CIM/CIS接口，满足数据实时交互及共享的要求。CIM和CIS为DTS系统间实现数据共享提供了数据交换的标准。CIM主要定义了公用的电网模型规范，是数据格式的标准;而CIS则定义了软件即插即用的接口描述，是数据传输的接口标准。

DTS系统既可与EMS系统一体化实施，也可以作为独立系统配合其它厂家的EMS系统运行，可通过符合IEC 61970标准的CIM/CIS接口从第三方厂家的EMS系统获取电网模型、方式数据等，减少用户的重复维护工作DTS系统的支撑平台对底层操作系统和硬件平台进行封装，对外提供与具体应用系统和硬件无关的统一的开发和运行接口。提供了异构环境下互操作的机制，还提供跨平台的图形技术。在不同的硬件平台上均可实现DTS, DTS子系统也可分布在不同的硬件平台上。图1所示为跨平台框架示意图。

图1 跨平台构架示意图

5.2 图模库一体化技术[5] 所谓图模库一体化，即在绘制厂站接线图的同时，实现设备与数据库的联接，生成电网模型，确定拓扑关系，为电网分析打下良好的基础。图模库一体化技术按照面向对象的方法设计的基于CIM的图库一体化技术，供了一套先进的图形制导工具，图形和数据库录入一体化，作图的同时可在图形上录入数据库，使作图和录入数据一次完成，自动建立图形上的设备和数据库中的数据的对应关系。所见即所得，便于快速生成系统。图模库一体化技术可以根据接线图上的连接关系自动建立整个电网的网络拓朴关系，大大简化了EMS系统的工程化工作和维护工作，而且保证了维护工作的正确性，避免人为错误，保证图形、模型、数据库的一致性，减少建模和建库时间。5.3 区域联合联合反事故演习技术[5] 可实现网、省、地、县等各级调度联合反事故演习。既做到各种演习信息的发布又可实现各调度控制中心和参演厂站的远程操作。提供机制以防止多用户并发访问的拥塞，并能满足远程动态数据刷新响应的实时性要求。DTS主站和各DTS子站的数据传输接口和仿真计算接口是关键技术。DTS主站与各DTS子站的接口如下:DTS子站的计算结果(主要指变压器110kV侧的负荷值)可以提供给DTS主站使用，DTS主站的计算结果为DTS子站提供外网数据。各级DTS的互联基于工EC61970的C工M信息模型与AP工接口标准，数据库基于CIM模型，数据传输上采用CIS接口协议。5.4 内存数据库技术[6] 内存数据库是支持实时事务的最佳技术，其本质特征是其“主拷贝”或“工作版本”常驻内存，即活动事务只与实时内存数据库的内存拷贝打交道。显然，它要求较大的内存量(根据不同的数据量所需的内存量也不相同)，但并不要求任何时刻整个数据库都能存放在内存，而是将要处理的数据根据相关规则放到内存中，即内存数据库系统还是要通过I/O来传输数据。尽管如此，但它己不是传统磁盘数据库的概念，所以传统数据库适用的数据结构、事务处理算法与优化、并发控制及恢复等技术对内存数据库不一定合适。特别是在处理巨量数据的实时性方面，由于其数据及事务事务处理不涉及I/O。内存数据库体现出其巨大的处理效率优势，但考虑内存直接快速存取的特点，内存数据库的有关技术，如搜索算法、恢复机制等都不同于传统的商业数据库，所以其设计应该打破传统磁盘数据库的设计观念，以CPU和内存空间的高效利用为目标，再根据具体的硬件条件来重新设计开发各种合适的数据处理和事务管理的算法、技术、方法及机制。5.5仿真算法技术

目前国内主流的DTS计算方法主要有以下三种[4]：分别是动态潮流计算方法，稳态、动态结合切换计算方法以及全过程仿真算法;动态潮流计算方法由于计算精度较差一般不采用，目前主要采用的是稳态、动态结合切换算法和全过程仿真算法。下面对以上三种算法进行分别介绍。5.5.1 动态潮流算法

动态潮流算法的基本是潮流算法，一般设定固定的统一频率，只模拟电网的设备，排除发电设备的微分方程，同时将系统的不平衡功率分配给系统中的发电机组。该算法的优点是:计算量小，潮流计算可以扩大到每分钟计算。而缺点则是无法展示系统的动态过程和长过程，容易造成机组间摆动。其算法框图如图2所示。

图2 动态潮流算法框图

5.5.2 稳态、动态切换结合算法

这种方法是在电力系统正常运行时采用动态潮流计算，而系统在故障或受到大的冲击扰动情况下，则采用稳态、动态算法相结合的方法，在系统稳定后只保留网络代数方程，不考虑机组之间的摆动，继续进行过动态潮流计算。这种算法优点在于计算量小，缺点在于如果在第一次冲击扰动稳定以后再次发生扰动情况时，第二次所采用的发电机微分方程所取得的初始值不够精确，造成再次计算的精度差。

而DTS用于电网大事故处理时，由于继电保护、自动装置动作时间很长，或由于运行人员操作错误(如误合接地刀)或系统中偶然又发生故障，再度又第二次大干扰的可能性是存在的。稳态模型与暂态模型来回切换，程序复杂，精度较差。算法简单框图如图3所示。

图3 稳态、动态切换算法框图 5.5.3 全动态仿真算法

为了能够方便电网分析，通过对电力系统中电气设备元件在电力系统动态过程中地响应特性的分析，根据研究目的的不同我们人为地将电力系统划分为几个问题，针对以上的几种问题简化电力系统中相应的设备(元件特性等)。例如，潮流计算认为电网有功、无功符合平衡，系统无摆动。此时电网频率为50HZ，数学上虚拟一个参考节点即平衡节点既作为功角的基准平衡电网有功功率偏差[7]。

电力系统在故障情况下受到较大的扰动，一般在0-25秒是个机电的暂态过程，在这个时间内，可能发生机组之间的摆动，造成系统中频率不同，而正常运行是电网中各点的频率应该是一致的，造成频率不一致的原因主要是机组与系统的负荷不一致，频率失稳在系统可能影响较长时间，全过程动态仿真算法是将暂态过程和中长期过程相结合起来计算。该方法优点是，在故障的全过程中电力系统动作模拟相对逼真，缺点是计算量大，同时存在的计算数稳定能否稳定的问题[8]。全动态仿真算法简单框图如图4所示。

图2 全动态仿真算法框图 结语

调度员培训仿真系统通过对电力系统、控制中心的模拟，为调度员提供了一个与实际电力系统运行和调度完全相同的环境，用以培训调度员，使其能够更好地处理系统各种情况下的操作任务，而且可以提高调度员的反事故能力。同时由于调度员培训仿真系统的真实性，使反事故演习或培训过程更加科学有针对性，避免经验主义。

本文通过对调度员培训仿真系统的发展现状、系统原理、基本组成及其主要功能的介绍，进而梳理了系统的关键技术，使读者对调度员培训仿真系统有了一个深入的了解。参考文献：

[1] 张慎明，姚建国.调度员培训仿真系统（DTS）的现状和发展趋势[J].电网技术，2002，26（7）：60~66 [2] 张玉辉.地区调度员仿真培训系统设计[D].东北石油大学硕士论文，2010 [3] 常尼亚，张金晔，郭建宏.地区调度员培训仿真系统[J].山西电力，2007,142（6）：60~61 [4] 陈颖瑜.三明地区电网调度员培训仿真系统的设计与实现[D].电子科技大学硕士论文，2013 [5] 孙爱民.基于SCADA/EMS的调度员培训仿真系统的研究与实现[D].浙江大学硕士研究生论文，2009 [6] 张立驰.DTS系统中内存数据库关键技术研究与应用[D].华中科技大学硕士研究生论文，2007 [7] 张力平.电网调度员培训模拟(DTS)[M].北京:中国电力出版社，1998, 121-123 [8] Zhu J，Jossman P.Application of designsystems [J ].IEEE Trans on Power System patterns for object-oriented modeling of power systems[J].IEEE Trans on Power System，1999，14（2）：532~537

第四篇：焊接虚拟仿真培训系统

1、焊接培训行业状况

焊接是一项对过程要求很高的工作，在现有的手工焊接生产中，采用MAG/MIG焊接的约占50%，TIG焊接约占30%，MMA焊接约占20%；如：在造船行业中，MAG约占70%，MMA约占30%；那么，这就需要焊工要有扎实的操作手法、规范的动作。而在焊接培训过程中传统方式存在以下多种问题：（1）消耗大量的焊条(丝)、焊件和保护气体等材料；（2）对学员的培训过程难以准确掌握；（3）对学员的焊接水平难以评价；（4）培训效果不尽理想；

（5）培训过程环境污染严重，有害健康；（6）培训过程安全性差。

2、项目实施目的

1）减少甚至避免焊接练习过程中强光、高温、明火及烟尘以及有毒气体的产生，全面保护教师和学员的身体健康；

2）减少或者避免焊接实训过程中对空气污染的有害气体的排放，防止对环境造成污染；

3）能够让无工作经验的学员快速、真实的投入到焊接实训中，提高培训效率，避免由于无经验操作产生的事故。同时能够让有经验的训练者有更高的训练平台，提高焊接技术；

4）节省真实焊材、工件等焊接材料以及工业用电，降低培训成本； 方便教学。

3、焊接仿真模拟器概述

电焊操作训练模拟器系统是由武汉科码软件有限公司独立自主研发的焊接虚拟仿真培训系统。该系统是基于虚拟计算机系统，是以中高度仿真的教学培训系统，能让学员在接近真实的模拟环境下进行焊接技术的训练。该系统能促进焊接技能向实际工况焊接的有效转换。与传统的焊接培训相比减少了焊材的浪费。

该设备结合了：焊工的动作、仿真焊接焙池、焊接声音及焊接手感，使用该系统的受训者能够感受到几乎真实的焊接过程。

电焊模拟实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。该系统采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。

该系统将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。

该系统与传统的焊接技艺教学能有机的融合在一起，是实现灵活、高效、安全、节约、绿色无污染的焊接模拟培训教学与考核的最佳教学方法。

通过电焊模拟实训系统，学员不仅仅可以获得与传统实训相同的操作经验，同时通过系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知识穿插讲解，使学员可以获得在传统教学实践过程中难以量化的精确焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性，有效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。

电焊模拟器主机效果图

电焊模拟器设备图片

4、技术基础

当操作者进行训练时，系统中的多个传感器将获得的多个焊枪实时参数反馈给计算机，计算机对数据进行处理分析，并在显示装置和音响上显示相应的焊接画面和焊接声音。焊接实训设备应具有以下技术：

1、数字图像处理、信息技术。

2、计算机图形学、传感与控制技术。

3、多种焊接操作技术、安全操作规范。

4、融多项高新技术于一体，呈现代职业教育之先进手段。

5、新型的焊接训练实训设备是一种低成本、高效率、现代化的焊接训练解决方案。

焊接模拟器技术原理图

5、视景仿真系统结构

焊接模拟器视景仿真系统结构图

各个模块应具有的功能如下：

1、数据输入模块主要负责将焊接工艺参数和焊枪运动参数状态信息传递给焊接仿真模型模块和仿真引擎模块。

2、仿真模型模块主要负责对工件、焊枪等焊接仿真环境进行静态几何建模, 完成焊缝模拟、烟、光照、火光、阴影、光照等特效3D图形渲染。

3、焊接仿真引擎是系统的核心，它主要探寻焊接工艺、焊枪运动状态参数和焊缝横截面几何参数之间的关系。

4、仿真结果输出模块包括评价系统模块和其它功能子模块。主要负责实时监测仿真状态, 输出动态仿真结果，分析、评价仿真过程数据。

5、具备培训效果可评估功能：具有实时可视的操控信息反馈、虚拟焊缝的实时检测指导、训练者操作技能的实时评估功能。

6、学员端系统功能与特点

1、性能与优势： 1）、多种焊接工艺。

本套实训设备可以模拟训练多种焊接工艺，焊条焊、气体保护焊、氩弧焊、，还可扩展直流焊、铝焊、气焊，并包含焊接共享资源库。

（1）焊条电弧焊模拟训练系统

焊条电弧焊模拟训练系统可模拟焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程的模拟系统。本系统可进行酸性焊条J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）、碱性焊条J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）的多种训练，并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训练。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到焊条电弧焊训练效果。

（2）CO2气体保护焊模拟训练系统

CO2气体保护焊模拟训练系统可模拟以二氧化碳气体作为电弧介质，保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的一种熔焊模拟系统。本系统可选用药芯焊丝YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707； 自保护焊丝：直径Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到CO2气体保护焊训练效果。

（3）氩弧焊模拟训练系统

氩气体保护焊可模拟200A/mm2左右的高强度电流密度效果，焊接过程中系统可体现氩弧焊燃烧稳定、热量集中、熔滴细小、飞溅少的使用特点。并可对焊件进行多种不同位置的焊接训。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到氩弧焊训练效果。

2)、三种焊枪

本套实训设备包含以下三种焊枪，与真实焊枪比例一致：焊条电弧焊枪、CO2气体保护焊枪及氩弧焊枪，操作过程中有焊条融化的缩短真实体验和焊条

自动更换功能，并能体验到操作手感。见下图：

3）多种接头（焊件）形式

本实训设备可以模拟多种焊接接头形式，对接、角接、T接接头形式以及I形、V形（单面焊双面成形）、Y形坡口类型。

系统还可模拟管对板，管对管接头的形式。还可扩展多种焊接形式。

4）、多种焊接位置

本实训设备有独立的操作台，可以在虚拟场景中灵活地调节多种焊接位置，让训练者无障碍进行平焊、立焊、横焊、仰焊等多角度焊接位置训练。示意图如下：

5）、能够真实的模拟焊接过程中的各种条件设置，引弧、焊接、收弧中的

各种手法，在焊接过程中具有自动换条功能，并能体验操作中的力量反馈感，电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真。

6）、系统设置简单，虚实结合，通过真实的焊板、焊枪、示教器进行焊接训练；系统可提供完善的语音提示，焊接过程中可以通过图形及语音提示帮助学员校正操作姿势，辅助指导学员的培训过程与应用。

（1）该系统具有仿真示范教学功能，示范最佳的焊枪姿态（包括焊接速度、焊枪角度、焊枪与工件的距离和位置等）。

（2）系统可体验焊接过程中的的使用感觉，包括焊条的更换等。

（3）系统具有可观察高仿真熔池反应的模拟界面，焊接完成后可看到高仿真的焊缝成形现象。

第五篇：煤矿安全生产三维仿真培训系统

煤矿安全生产三维仿真培训系统

煤矿安全生产三维仿真培训系统是北京金视和科技股份有限公司集十几年来图形图像和三维领域的尖端科研成果，并结合多年来对矿山领域的调研数据进行定制开发的解决方案。

煤矿安全生产三维仿真培训系统结合煤矿安全生产特点、行业安全培训现状以及国家对安全技术培训的有关要求，成功的实现了煤矿安全技术可视化仿真教学，内容涵盖煤矿各技术工种，是一套适合煤矿进行技能培训的信息化教材。系统遵循了国家关于煤矿安全培训大纲和考核标准的相关要求，具有针对性、实用性、启发性，通过实景再现、设备分解、模拟操作等形式把教学内容展现出来，为煤矿技能培训提供了一种全新的解决方案。

煤矿安全培训工作是煤矿企业的生命线和幸福线，没有安全就没有生产。通过培训提高职工的安全技术素质，自主保安和相互保安意识、做到自觉遵章守纪，最大限度减少伤亡事故发生，改变煤矿安全生产环境，从而激发广大职工献身煤炭事业的积极性。

煤矿安全生产三维仿真培训系统内建的利用内建的三维交互引擎和海量的三维模型资源库，可以在几秒钟内，用点击和拖拽的简单操作方式，将矿山井下现场逼真的还原。根据不同地区的矿山，简单快速搭建出一个逼真的三维数字矿山。

三维模型资源库包括：井下的各种巷道，井下设备，避难硐室，运输系统轨道等，所有资源可以任意调用和修改，以达到三维矿山快速创建的目的。

创建的三维矿山井下环境可以根据用户的不同需求任意调整视角和位置，以及缩放等操作，从而多方位的浏览审视井下环境，对矿山井下环境的整体布局有更加深入和形象的认识，还可以创建全局缩略图，整体平面图，区间三维图等，可以让用户真对不同矿山的宏大井下环境进行快速准确的进行位置确认，以及快速跳转到目标位置，达到对矿山井下环境以及布局快速准确的认识。

同时，通过多种人物以及井下运输设备的三维动画创建功能，快速的将矿山井下遇到的突发事件的应急预案进行模拟，以三维动画仿真的方式呈现出来，可以帮助在矿山井下遇到重大安全隐患时进行应急预案的规划、部署和预演。