（大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂 河北 张家口 075133）
【摘 要】 三维实体模型技术是一种在计算机绘图技术, 利用三维实体绘图软件可以使电厂的运行人员、设备管理人员和检修对设备有形象具体的概念, 对设备所处的位置、外形及所有参数一目了然, 会使设备日常管理、维护工作得心应手, 游刃有余。如果将设备的三维实体模型和数据库相结合形成一个新的计算机三维管理系统, 则会给电厂的设备管理、维护提供一个更直观的操作方式, 提高管理效率和管理水平。
【关键词】 三维模型、数据库、设备管理、数字化
中图分类号： Ｇ71 文献标识码： Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2015）09-014-02
0引言：
发电厂是典型的资产密集型企业，其设备种类、数量多、投资大，设备的运行和维护是电厂运营的主要业务工作之一，设备运行、维护管理的效率直接影响发电厂的生产成本。应用三维实体模型，精确、真实、合理的模型能够为电厂设备管理、培训、检修、运行提供帮助。将三维实体模型建立数据库并和台账数据库相结合将提高电厂日常管理水平。
1、三维实体模型技术简介
设备三维数据技术打破了传统的二维数据概念，是CAD技术在设计领域中的高新技术应用。三维信息模型，是以三维数字技术为基础集成了设备各种信息的实体数据模型，是对该设备相关信息的详尽表达。三维信息模型是数字技术在电厂管理中的直接应用，使设备管理人员、采购人员和检修人员能够对各种设备信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。
三维设计是新一代实际平台采用的一种新型技术，它摆脱了传统的平面和二维设计不易识别的特点，采用是三维设计后，设计目标更加立体化、形象化。以三维设计为基础的设计平台实现了虚拟化、数字化、智能化。
三维信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法，基于三维数据库可以将设备管理、检修指导、缺陷分析和技术培训高度集成为一体，与大集控运行相辅相成，提高电厂的日常管理水平。
2、建立三维实体数据库的意义
设备（设施）是企业的重要资产、生产力水平的重要标志、科学科技的物质体现、社会发展的基础性资源。设备状态的老化或恶化不仅意味着设备现有价值的跌落，也直接影响电力系统运行的可靠性、稳定性，其安全稳定运行对电厂而言具有相当重要的意义。
设备是企业经营的主要工具，设备管理是企业管理的重要内容，良好的设备管理是企业正常生产的保证，对于提高企业经济效益具有十分重要的意义。目前企业的设备管理主要还停留在台账式管理阶段，大多的设备管理都是以文字、图片形式呈现在用户面前，缺乏地理和空间表达的方式，造成设备与其属性信息分离，给管理者造成很多不便。
应用三维实体模型，精确、真实、合理的模型能够为电厂设备管理、培训、检修、运行提供帮助。采用三维绘图技术进行模型制作，对电厂设备三维场景进行研究，使模型管理方便快捷和真实感强。可以支持管理中各种信息的连续实时应用，这些信息质量高、可靠性高、集成程度高；可以避免缺陷分析出错和备件不匹配，检修人员准备不充分，运行人员措施不完备；使管理更快、更省、更准确，使各级人员配合的更好提高消缺效率，从而保证电厂的正常运行。
用户能够通过鼠标，键盘的配合在三维电厂内进行场景漫游，包括场景的放大、缩小、旋转、平移等。针对三维场景中的电力设备可以通过鼠标查询设备的属性信息，实现设备与属性信息的统一在线管理
3、三维实体模型数据库的制作
3.1三维模型的精度制作
电厂设备模型制作严格按照采集照片、图纸资料或CAD图纸进行制作，资料的获取均是通过厂家提供、自身采集获得，以保证资料的全面、准确、有效。模型的制作精度按照表现的三级进行构建，包括一级建模精度、二级建模精度、三级建模精度来区分不同模型的表现精度。
一级建模精度主要用来体现重点表现的物体，如重点展示的设备、管线等，这些模型一律采用实体模型进行详细的表现，要精细到单个零件的自身尺寸和安装尺寸。
二级建模精度主要用来体现次级重点物体的物体，如步梯、消防设备、对设备管理影响不大的零部件等。
三级建模精度主要用于体现非重点表现的物体，如铭牌、电机绕线、灯具、墙面、地面等
创建三维实体模型，特别是一级建模精度的首要条件就是零部件尺寸要准确，做出的模型要遵守设备的真是尺寸，主要包括设备各个零部件自身的尺寸、形状、结构、相互位置关系、层级结构等，在组合设备时要遵守设备零部件拆卸和安装顺序。
3.2三维模型数据库系统组成
在原有的设备管理模式下将三维实体模型数据库和现有的设备台账管理联合起来，设备台账信息与图形信息一一对应起来，是想在设备图形状态下查看设备的各类信息及交互式属性操作。当鼠标知道某个设备图标时，屏幕上能显示该设备的简要信息，通过快捷菜单，可将已有的设备台账数据库和指定设备联系起来，显示或编辑该设备的详细资料。
三维实体数据系统的主体部分，有五个组成部分组成：
（1）三维实体模型显示模块：显示三维实体模型，主要功能是模型的三维显示，可以根据需要单独显示该设备，也可以显示设备在系统中的位置。
（2）三维实体模型的细节模块：当单独选出一个设备后，可以利用UG软件的功能，浏览设备的每一个零部件，并且能够知道零件的详细尺寸
（3）三维实体模型台账模块：设备和台账的紧密结合，当选中一个模型后会直接调出设备的数据台账，包括设备的状态参数、润滑维护、缺陷管理、备件管理、厂家信息、材料工艺、检修工艺等。
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（4）三维参数修改模块：实现系统管理人员和三维模型的交互，实现参数，尺寸的修改等，并提供相应的反馈。
（5）系统管理部分：系统管理模块和用户管理模块，实现权限控制和管理用户，维护用户数据库。
4、三维实体数据库的优势和应用
传统图纸生涩难懂，如果不经过专业的培训不能熟练的使用，而且想要将二维图纸与现场的实际设备联系起来需要很强的立体空间想象能力。哪怕是专业人员如果遇到结构复杂和图纸不清晰或者绘画不标准时，想清晰的形成对设备的真实理解需要大量的时间和现场对照。而且二维图纸不能清晰的表达每一个零部件的具体尺寸，更不能表达出各个零件之间的相互关系和约束。
三维实体模型式按照设备的真实尺寸绘制，并且根据设备在现场真实的安装位置，清晰的表现出设备在整个系统和厂房的位置，三维实体模型将所有的设备组合在一起。从整体上说这是一个设备，一个系统，甚至可以延伸到整个机房；从细节上说这个设备模型是由单个零件模型组合而成。
简单地说，火力电厂三维设备数据库就是利用三维绘图技术，在计算机上构建管道、设备、电气、结构等多专业的三维实体模型，三维实体模型包涵了设备的所有尺寸和设备零件之间的约束尺寸。工厂数字化模型数据库的实际应用，打破了传统的平面二维图数据模式，使现有的缺陷分析、备件统计、安装状态、检修指导、设备改造和技术标准编写等设备管理的全过程都发生了一系列的变革，为设备管理人员提供了一种崭新的设备管理方式和平台。三维实体模型设计在三维的环境界面下，使设备管理人员十分形象地了解设备的尺寸和安装尺寸，给管理工作带来便利，并且三维实体模型的给了所有使用人员直观性和可视性。模型中所包含的工程信息，直观、准确、详实，可直接指导安装、检修、改造和零部件统计。三维技术的在设备管理和检修中的应用基础便是数据库的建立。
4.1对于运行人员
如果需要隔离一个设备，就要知道这个设备的具体位置以及这个设备在整个系统中的作用，传统的系统图只能反映这个设备前后有什么关联的阀门等设备，而三维图可以不仅能够让运行人员看到这个设备具体是什么样子，还能知道整个设备在机房的具体位置，而且与这个设备关联的管道阀门都会以三维实体模型的方式按照现实方式与设备相连，这样在隔离措施的时候，对照三维图避免了阀门关闭的出错，并加快了系统隔离的速度。利用三维图帮助运行人员解决了新来人员培训中图纸和现场相差很多并且不能关联的问题，提高了人员对设备熟悉的速度和准确度。
4.2对于设备管理人员
三维数据库的使用何以涉及到设备管理中的每一个环节，现在电厂现行的设备管理制度基于点检定修制，设备的管理有点检员完成。点检员的主要责任是：编制并落实分管设备的年、季、月、周等各类检修工作；编制、修订分管设备的点检定修标准、检修作业指导书；做好分管设备的检修技术记录和各类管理台帐记录；掌握分管设备缺陷情况，对设备异常情况进行分析并采取相应防范措施；建立分管设备的技术台帐，做好设备检修后各类技术资料的汇总、归档工作；编制分管设备备品配件和材料计划；进行设备危险点、薄弱点分析；编写分管设备的异动方案，提出申请并参加实施，负责图纸的修改；参加分管设备的更新改造工程技术设计审查和竣工验收。可以看出设备管理人员是以设备为中心，利用图纸和技术资料，对设备全面掌握。从设备缺陷分析到检修指导书的编写，从材料备件到设备改造，从台账编写到危险点分析，都离不开对图纸的使用和编制。
使用三维实体模型可以帮助设备管理人员详细的掌握设备的内部结构，通过对设备三维实体模型的虚拟"解剖"，准确定位缺陷位置和设备薄弱点位置。
在编制分管设备备品配件和材料计划时，可以通过对设备零部件三维实体模型在电脑中虚拟测量，准确掌握零件的数量、尺寸、安装部位，避免了零部件的定制出错。
在编写设备的检修指导书的过程中，可以详细到具体工具的使用，拆装零部件的顺序，形象的指出数据测量的具体位置。
在设备改造的过程中，通过更改设备以及零部件的尺寸，观看改造后是否会出现零部件干涉和安装错误的问题，避免出现重复定制改造零件和设备报废。
在编写设备台账时，建立一体的三维模型和数字化台账的关联，用三维模型代替二维图纸和照片的组合模式，加快设备台账查询的速度和分析报告立体可视化。
4.3对于检修人员
现行电厂检修培训主要以教材理论和实物训练为主，存在着设备不足、时间单一、场地限制、成本高，效率低下和不能反复强化的问题，三维实体模型数据库的建立，为检修培训提供了一个虚拟的平台，基于UG技术可以开发出一系列的设备虚拟检修的软件。维修人员可在利用三维模型，进行安全措施和工器具的准备，模拟设备的拆卸和安装，通过这种培训可以提高检修人员在实际机组检修时的熟练程度，减少出现重大误操作。
5、结束语
三维实体模型技术可以按照设备的真实尺寸和相互安装尺寸模拟一个完整的数字化电厂，这个精确的虚拟电厂具有形象逼真性和感性直观性。利用这个技术既可以对整个主厂房或某个区域进行实时漫游，又可以精细到某一个设备的小螺丝。这种管理模式改变了以往纯文本式的管理模式，为设备管理提供了一个崭新的管理思路，扩展了设备管理系统的三维空间描述能力，能够准确地表达设备状态，优化设备管理，提高检修效率。
参考文献：
1、基于特征建模技术的设备三维可视化管理系统设计_杨霞
2、基于三维技术的电厂基建管理系统的开发_曹慧文
3、发电厂设备_设施_可视化基础信息平台的研究_韩方运
4、化工设备在线三维培训管理系统设计与实现_相茂英
5、基于虚拟现实技术的电厂汽轮机设备维修模拟研究_康兴汝
论文作者:张召
论文发表刊物:《科学教育前沿》2015年第9期供稿
论文发表时间:2015/12/29
标签：设备论文; 模型论文; 设备管理论文; 实体论文; 电厂论文; 台账论文; 人员论文; 《科学教育前沿》2015年第9期供稿论文;