依托虛擬仿真技術,構建1:1還原抽水蓄能電站全場景數字孿生體,以“自主探索+沉浸式學習”為核心,覆蓋電站全場景漫游、關鍵設備認知、核心原理可視化及機組維護實操四大核心模塊,幫助學習者快速掌握抽水蓄能電站的結構組成、工作機制及運維要點。
通過抽水蓄能電站虛擬仿真實驗,項目開發支持VR版本/PC版本,二者均可以實現對電站的認知與了解,其中,采用VR技術及配套硬件VR設備,了解建設抽水蓄能電站的重要意義,培養學生“綠水青山就是金山銀山”的發展理念。通過自主鳥瞰漫游模式,查看抽水蓄能電站主要建筑物的總體布置,了解抽水蓄能電站的選址原則和建筑物布置特點、功能和設計依據。
一、抽水蓄能電站自主漫游:全場景沉浸式參觀
支持第一視角/第三人稱自由切換漫游,配備場景導航地圖、關鍵區域標記及語音講解功能,學習者可自主選擇參觀順序,深入了解電站各區域的功能定位、布局特點及環境要求。
支持用戶自動漫游、直升機漫游、公交車漫游。
(1)上水庫
① 水庫主體結構:混凝土重力壩/拱壩的壩體形態、壩頂高程、溢洪道位置及結構(含溢洪閘門、泄洪通道);② 進水口系統:進水口的外觀結構、攔污柵布置、閘門類型(快速閘門/工作閘門)及操作機構;③ 附屬設施:水位監測站、雨量監測設備、安全防護欄及巡檢步道;④ 環境認知:上水庫的水源補給方式、庫容規模、正常蓄水位與死水位范圍。
(2)下水庫
①主體結構:庫岸防護工程(護坡、護岸)、尾水出水口布置(擴散段結構、消力池);② 附屬設施:尾水監測設備、水質取樣點、生態流量放流裝置;③ 連接結構:下水庫與輸水系統尾水隧洞的銜接部位,尾水閘門的布置形式。
(3)發電機層
① 核心設備布局:水輪發電機組的排列方式(單機容量、臺數)、發電機定子、轉子的外觀結構,機組之間的間距及檢修通道;②建筑結構:發電機層樓板承重結構、通風散熱系統風口位置等;③安全設施:應急照明、消防栓、絕緣墊、警示標識(高壓危險、禁止攀爬)。
(4)業主營地
① 功能分區:辦公區(電站調度中心、運維管理辦公室)、生活區(宿舍、食堂、文體設施)、輔助區(物資倉庫、應急指揮中心、醫務室);② 了解電站日常運維管理體系、人員分工及應急響應機制。
(5)地面開關站
①核心設備:主變壓器、高壓斷路器……;②功能認知:開關站的電能匯集、變換及輸送功能,不同電壓等級(如220kV、500kV)的設備區分。
(6)輸水系統
①隧洞結構:引水隧洞、尾水隧洞的內部形態、檢修通道布置;②關鍵構筑物:調壓井的結構原理、壓力鋼管的布置走向及支撐方式、伸縮節的位置及功能;③連接部位:隧洞與上水庫進水口、機組蝸殼的銜接結構,尾水隧洞與下水庫出水口的銜接細節;④附屬設備:隧洞內的照明系統、排水系統、安全監測設備。
(7)變電站
①核心設備:主變壓器的鐵芯、繞組結構(油浸式/干式)、高壓開關柜、無功補償裝置(電容器組、電抗器)、并網斷路器……




二、抽水蓄能電站設備結構認知模塊:拆解式可視化學習
聚焦電站核心設備,通過“整體展示-分層拆解-細節標注”的方式,幫助學習者清晰掌握設備的內部結構、關鍵部件及材質特性,配套部件功能說明及技術參數標注。
(1)水輪發電機組
① 整體結構:蝸殼、導水機構、轉輪、主軸、發電機定子、轉子、推力軸承、導軸承的整體裝配關系;② 拆解認知:逐一層級拆解各部件,查看蝸殼的螺旋線結構、導水葉的數量及調節機制、轉輪的葉片形態(混流式/軸流式)、主軸的連接方式;③ 關鍵部件:勵磁繞組、定子線圈、冷卻裝置(空氣冷卻/水冷卻)、制動裝置的結構細節;④ 技術參數:標注機組額定功率、額定轉速、轉輪直徑、額定水頭等核心參數。
(2)主變壓器
① 整體結構:油箱、鐵芯、高低壓繞組、套管、散熱器、儲油柜的布置;② 拆解認知:查看鐵芯的疊片結構、繞組的繞制方式(同心式/交疊式)、絕緣材料的類型、分接開關的內部構造;③ 附屬部件:瓦斯繼電器、壓力釋放閥、溫度計的安裝位置及結構;④ 技術參數:額定容量、變比、短路電壓、絕緣等級。
(3)輸水系統關鍵設備
① 壓力鋼管:管壁厚度、焊縫結構、防腐涂層材料;② 調壓井:阻抗孔、溢流孔的結構尺寸;③ 閘門:快速閘門的門板材質、啟閉機的傳動機構(卷揚式/液壓式)。
三、原理動畫模塊:核心機制可視化演示
通過3D動畫+語音講解的方式,將抽象的工作原理轉化為直觀的動態過程,涵蓋抽水蓄能電站的核心工作循環及關鍵設備的工作機制,支持暫停、慢放、重復播放功能,方便學習者深入理解。
(1)抽水蓄能核心發電原理
(2)水輪發電機組工作原理
四、抽水蓄能電站機組維護:沉浸式實操演練
基于故障案例設計維護任務,學習者需按照“故障診斷-方案制定-工具選擇-操作實施-效果驗證”的流程完成實操,培養運維實操能力
(1)水輪發電機組日常巡檢維護

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