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1

油罐安全防护及柱形容器爆破虚拟仿真系统与智慧实验平台

一、石油储备罐区检测与事故应急处置虚拟仿真系统

规格：定制VR资源内容

技术参数：建设以过程装备与控制工程和安全工程专业无损检测、燃烧爆炸、消防工程技术实验课程为基础，针对石油石化装置中常见的多类储罐的常规全面检验技术，以及储罐原油火灾事故的应急处置，利用虚拟仿真技术实现现实教学过程中无法实现的立式储罐全面检验，高危险火灾场景下原油火灾消防，现场风险管控，事故事故应急处置等方面的实验操作。整个虚拟仿真实验以立式储罐罐底声发射检测、罐壁超声检测、外观沉降检测等等方面为检测内容，并模拟原油储罐火灾事故，从人员违规操作触发火灾事故，车间应急停车操作，到不同燃烧状态下储罐火灾消防灭火，事故状态下的应急处置及事后环境状态评价等共设置20个操作步骤，学生能够利用虚拟现实技术，以第一视角实现浸入式操作。作为“理、实、虚”一体化的教学与实验系统，可完成过程装备、安全工程专业石油石化安全方面的教学与实验课程。通过虚拟实验让学生掌握以下知识点：1、掌握立式储罐全面检验方法;2、掌握原油储罐火灾的着火机理；3、掌握原油储罐火灾的应急处理程序；4、掌握原油储罐火灾爆炸的消防处置过程

具体要求：

一、实验预习：

1. 满足对原油储罐无损检测方法、必要性、注意事项、处置流程等知识点的预习。

2. 满足对原油储罐事故应急处置必要性、注意事项、处置流程等知识点的预习

二、实验学习：

1.满足在三维场景中，通过使用全站仪对原油储罐外观进行检测，包括沉降和倾斜量。

2.满足在三维场景中，通过声发射检测法对底板进行泄漏和腐蚀检测。

3.满足在三维场景中，通过超声波对罐壁、顶板进行测厚检测。

4.满足原油储罐火灾爆炸事故原因及过程分析学习，包括燃烧三角形、液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧、可燃液体爆炸极限温度范围。

5.满足对不同原油储罐火灾类型处置方式选择学习。

6.满足对原油储罐火灾应急救援处置预案学习

7.满足对泡沫消防车、罐区消防炮的喷射位置和设置水枪、泡沫管枪、泡沫勾管、泡沫炮的阵地位置以及当天的风向、风速情况学习。

8.满足对不同火灾状态选择不同的消防策略，比如原油储罐燃烧爆炸选择集中全部消防设施重点进行泡沫灭火，而对于原油储罐燃烧则采取内部泡沫灭火，外部消防水冷却的消防

策略学习。

9.满足对原油储罐事故应急处置流程进行快速学习。

三、实验考核：

1.满足对原油储罐外观进行检查考核。

2.满足对全站仪建站和移站进行模拟操作考核。

3.满足对声发射检测流程模拟考核。

4.满足对超声波进行测厚考核。

5.满足对原油储罐事故应急处置进行模拟考核，包括：

（1）用户操作角色在场景中进行巡检发现违规操作和明火事故，进行报警；

（2）启动车间装置紧急停车预案 ；

（3）原油储罐进出料管线阀门紧急切断 ；

（4）设置警戒隔离区域 ；

（5）人员应急疏散 ；

（6）启动消防灭火设备 ；

（7）原油储罐内部泡沫灭火与外部消防水冷却相结合；

（8）不同燃烧类型的原油储罐火灾-产生爆炸；

（9）不同燃烧类型的原油储罐火灾-未产生爆炸；

（10）事故灭火后现场环境状况检测；

四、系统要求：

1.满足在实验过程中对仿真信息进行监控与管理，并能够进行信息数据汇总，形成可视化报告。

2.满足在实验结束后对用户信息及报告进行无损上传。

3.需建设国家虚拟仿真实验教学项目平台，平台能够直接连接教育部实验空间网，实现数据交换。

4.项目平台需对系统辅助信息进行可视化显示，包含：banner宣传、视频展示、申报材料、实验入口等。

5.需完成虚拟仿真实验教学项目视频制作。

6.系统交互需人性化，易上手。同时满足系统使用新手教学。

7.实验学习过程中，需要有操作提示，可上一步，下一步，当前实验进程可视化显示。

8.系统应具备相应背景音及指导语音。

9.实验过程中可随时重启实验。

10.实验过程中，对应的实验仪器/设备要有动态引出线说明仪器/设备名称。

11.场景建模应至少包含储油罐、全站仪、声发射检测仪、灭火器，虚拟人物、有毒气体检测仪、管道、外输泵、阀门、警戒带、主控室、电脑显示器、消防泵、集合区、电话等流程所需设备

12.动画特效制作应至少满足石油储备罐区检测与事故应急处置流程所需。

13.系统运行应流畅稳定。

五、场景要求：

1.系统中模型、材质、纹理等文件必须规范命名及分层、分类管理，命名中没有中文名称，不重名，易于识别，模型格式至少是fbx、obj、3ds、dae 等；

2.均为3D 效果，构建与真实设备1：1 比例非拟人化、非漫画形象，仿真度高；

3.单个max 文件里如有多个物体，将多个物体打组（单个物体无需打组）；

4.材质球命名与物体名称一致，材质球的ID 号和物体的ID 号一致；

5模型制作既保证逼真的质量又控制三角面的数量，单个模型的面数控制3000 面以内，大型设备的面数控制在5000 左右，没有多余面，可交互模型要求模型精致；

6.模型的中心点在模型的中心位置。

7.模型材质进行烘焙处理，生成带有阴影、高光、反射等效果的贴图；

8.所有模型采用实物贴图，并做优化处理，色彩协调，明暗和冷暖统一，进行法线贴图处理达到最佳的视觉效果；

9.一个物件给一张贴图，颜色贴图不放在凹凸通道里，一张贴图占满整个画布，不出现浪费贴图空间的情况，场景中连续贴图看不到有明显的缝隙；

10.UV 展开均匀舒展，不拉伸，最大化提高UV 的利用率；

11.材质大小长宽像素为2 的次方倍数，贴图大小不超过1024*1024；

二、高压爆破虚拟仿真和数值模拟系统

1.高压容器爆破虚拟仿真

（1）该实验需要提供高压容器爆破实验配套开发的可在网上开展的虚拟实验，课程模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境；

（2）需要提供操作帮助，言简意赅描述实验如何开展；

（3）需要支持用户从任意视角、任意距离观察实验设备和实验现象；

（4）要求画面效果精美，采用虚拟现实实时渲染处理，根据运行机器配置可支持1920*1080分辨率的画面输出；

（5）需要建立的场景模型有（可根据实际实验装置变化进行部分调整）：

厚壁圆筒爆破实验主体装置、气泵、爆破试件、压力表、进口阀、出口阀、保护阀、箱体、防护罩、试件卸压阀、表卸压阀、压力传感器、传感器微机接头、高压爆破装置数据采集器、前置适配器、计算机等。

（6）该实验需要操作界面需要提供的功能：

包括返回功能、回到主页面功能、操作说明功能和全屏功能。

（7）本系统需要提供四大实验模块

1)认知模式：

认知模式需要包括学习测试方法、实验原理、实验目的、实验器材、实验步骤等界面。

2)学习模式：

需要根据本实验教学目标要求需要提供的实验步骤（可根据实验仪器进行适当调整，但不少于10步）：

①　测量尺寸：在爆破试件的上、中、下不同圆周方向上，用游标卡尺测量外径三次，并用测厚仪测量壁厚。需要有详细讲解界面。

②　打开电脑实验软件。

③　取下玻璃罩。

④　将高压容器灌满水。

⑤　滤纸盖住试件。

⑥　安装试件并并拧紧。

⑦　安装玻璃罩，打开开关并可以观察实验结果。

⑧　试件爆破，有水漏出，关机。

⑨　有试件卸载环节（包括取下玻璃罩，管钳将试件拧松）。

⑩　做完后可以观察实验过的试件。

3)考核模式：

进行考核，考核模式的操作过程与学习模式相同，但左上角会显示分数，最初为100分，随着学生操作错误，分数逐渐减少，最终给出操作得分。

4)实验数据：

要求在做完实验之后点击实验数据按钮可以查看测量参数（外径）等数据。

2.数值仿真系统功能

①能够输入不同材料、不同结构尺寸高压爆破试件结构参数，包括长度、直径、壁厚、弹性模量、泊松比等参数；

②根据输入参数，自动计算出理想弹塑性，福贝尔、史文森、厚壁、薄壁爆破压力数值；

③模拟仿真高压爆破实验过程，给出爆破失效压力和破坏后试件的几何形状，网格节点精度无上限规模一个；

④对爆破实验整个过程进行回放，显示爆破试件的应力分布、结构变形图、爆破过程的应力和变形；

⑤输出爆破压力随时间变化曲线，并提取爆破压力数值；

⑥自动比对理论计算和数值模拟爆破压力相对误差；

⑦可与有限元数值仿真软件连接，进行后台自动数值模拟仿真试件爆破过程；

⑧可实现网络多客户端50用户以上ansys数值模拟仿真计算过程，独立8核并行仿真计算、二次开发与正版授权。

三、实验平台

1.实现实验教学设计、课堂管理、网络访问实验平台等智慧课堂过程，能够运行虚拟仿真实验系统；

2.双系统运行（包含windows），可实现电脑，手机，平板四屏幕同时共享；

3.主系统1套：windows系统i5以上处理器，8G以上运行内存，128G以上固态硬盘，86寸以上显示屏，4K分辨率，多点、双向触控；

子系统6套：windows系统64位CPU四核2.0GHz以上运行内存，22寸以上显示屏；

4.可实现随意书写，批注，擦除，视频会议，远程授课，高清摄像

1

套

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撬装式空气压缩机系统

一、压缩机主机

用途：用于过程装备与控制工程专业本科生往复压缩机示功图、排气量等室内教学实验用；

1. 型号:ZW-1.5/8型 (通用型号）

2. 型式:立式、二列双级双缸、无油润滑、撬装式

3. 压缩介质:空气(大气状态)

4. 排气量:1.5m3/min

5. 进气压力:大气压

6. 进气温度≤40℃

7. 排气压力0.8MPa（G）

8. 排气温度各级≤160℃

9. 轴功率≤12kW

10. 活塞行程114mm

11.气缸直径：200/110mm

12.曲轴转速370r/min

13.润滑油温度≤60 ℃

14. 进水温度≤30 ℃

15. 排水温度≤40 ℃

16. 冷却水耗量≤0.5t/h

17. 传动机构润滑：飞溅润滑

18. 传动方式：皮带传动

19. 主机定制尺寸，单位720mm×763mm×1274mm（长×宽×高）

20.机组外形定制尺寸：1550mm×1200mm×2245mm（长×宽×高）

21. 主机参考重量 1500Kg

二、 电动机

1. 型式:低压异步电动机

2. 型号：Y180M-6(通用型号）

3. 额定功率：15KW

4. 转速 985r/min

5. 电压 380V/50HZ

三、电控柜

四、进气过滤器

五、止回阀、安全阀

六、底架及管路

七、随机专用工具

八、 随机专用备件、附件（一级进排气、二级进排气阀组件各1

，合计4件）

九、随机文件

备注：预留压缩机一级、二级气缸压力传感器接口

供货条款

1.成套范围：压缩机主机（撬装式）、低压异步电机、电控柜、进气过滤器、止回阀、安全阀、随机专用工具、文件、备件等。

2.该压缩机包含断水、超温保护等。

3.供方产品质量三包，免费调试、培训；

4.质保期二年；主机、配件长期服务。

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