Задача

Проект направлен на создание высокореалистичного учебно-демонстрационного VR-комплекса, моделирующего газоперекачивающий агрегат ГПА-Ц-16 «Урал» компрессорной станции «Елизаветинская». ГПА данного типа широко распространены в системе магистрального газоснабжения России и в системе экспортных газопроводов.

Разработка является логическим продолжением серии виртуальных учебных комплексов, ранее созданных Лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» (ПСПОД) для подготовки специалистов в области компрессорных и газотранспортных систем.

Цель проекта – обеспечить студентов энергомашиностроительных специальностей, слушателей курсов повышения квалификации, а также действующих операторов и инженеров КС интерактивной средой, где они могут безопасно и эффективно осваивать:

• регламентные процедуры осмотра и обслуживания газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и вспомогательных систем;
• последовательность действий при подготовке ГПА к пуску и в ходе его запуска;
• устранение типовых неисправностей и реагирование на аварийные ситуации;
• административно-производственный контроль 1-го уровня;
• перестановку кранов в ручном режиме с использованием рукоятки ручного перемещения крана и «Комплекта аварийной перестановки кранов» (КАПК);
• работу с документацией, чек-листами и маршрутами обхода в цифровом формате;
• соблюдение техники безопасности и производственной дисциплины.

Использование виртуальной реальности позволяет не только ускорить процесс обучения, но и минимизировать риски при допуске к реальному оборудованию. Это особенно важно при подготовке специалистов к работе с объектами высокой технологической и экологической ответственности.

Данный VR-комплекс способствует цифровизации процессов обучения в энергетической отрасли, повышает уровень импортонезависимости обучающих решений и формирует базу для последующих разработок цифровых двойников производственных объектов ПАО «Газпром», нефтехимических производств.

Решение

В рамках проекта разработана интерактивная виртуальная лаборатория, воссоздающая ГПА компрессорной станции «Елизаветинская» в трехмерной цифровой среде. Модель построена на основе чертежей, схем и производственной документации, с учётом реального оборудования, архитектуры, технологических процессов и организационной структуры объекта.

Особенностью решения стало создание полной производственной среды, включающей газоперекачивающий агрегат ГПА-16М-06 «Урал». Смоделированы как основные технологические объекты (агрегаты, аппараты воздушного охлаждения, системы очистки, КШТ и др.), так и вспомогательная инфраструктура (электроснабжение, водоснабжение, противопожарная защита, система барьерного воздуха, КОС и др.).

Каждый элемент VR-модели является интерактивным и позволяет пользователю отрабатывать действия, максимально приближенные к реальным условиям работы: от визуального осмотра оборудования до выполнения регламентных процедур с применением инструментов, схем, маршрутных чек-листов и ситуационных подсказок.

Программная часть комплекса включает:

• полную имитацию работы ГПА и вспомогательных систем в штатных, предаварийных и аварийных режимах;
• набор обучающих сценариев, основанных на технологических регламентах и алгоритмах работы операторов компрессорной станции;
• реализацию оценки действий пользователя с возможностью разбора ошибок и повторного прохождения;
• систему подсказок и встроенных документов, облегчающих обучение и контроль освоения материала;
• поддержку нескольких режимов прохождения: учебного (с подсказками) и контрольного (с автоматической проверкой).

Сценарии построены на основе технологических регламентов, реальных маршрутов обхода и алгоритмов работы операторов КС. Отрабатываются навыки принятия решений по эксплуатации компрессорного и вспомогательного оборудования.

3D-моделирование

В рамках проекта выполнено подробное 3D-моделирование одного из агрегатов компрессорной станции «Елизаветинская» с высокой степенью детализации элементов, задействованных в регламентных, диагностических и аварийных сценариях.

Модели включают как технологическое, так и вспомогательное оборудование, в том числе:

• Газоперекачивающий агрегат (ГПА-16М-06 «Урал») и его элементы, включая:

– воздухонагревательный газовый модуль (АВГМ),

– воздухоочистительное устройство (ВОУ),

– аппарат воздушного охлаждения масла (АВОм),

– центробежный компрессор (ЦБК),

– кожух шумо-теплозащитный (КШТ),

– установка промывки газотурбинного двигателя (ГТД),

– маслосистема с линиями фильтрации и контроля уровня масла.

• Система охлаждения двигателя (включая вентиляторы и их маркировку, проверку давления и конденсата);
• Система барьерного воздуха, включая компрессоры, ресиверы, указатели направления, маркировку, контроль уровня масла, конденсата и давления;
• Система топливного газа и отбора буферного газа, включая фильтры, манометры, крановое оборудование, маркировку, таблички и обвязку;
• Шкафы управления кранами №1, 2, 5, 6р, 9, 12, 13, 14 и др., включая состояние обогрева, уровень масла, работу золотников и тумблеров, наличие неисправностей;
• Система пожаротушения, включая:

– датчики весового контроля баллонов,

– пломбы и количество баллонов,

– побудительный баллон с азотом и контроль давления,

– ручной ключ, кран подачи СО₂;

• Дренажная емкость – с проверкой герметичности, давления, положения кранов;
• Площадки вентиляторов, краны и стояки – для осмотра и диагностики состояния вентилей, импульсных линий и подводов давления;
• Система автоматического управления и НКУ, включая блок-боксы, переключатели, лампы и щиты управления вентиляторами АВО;
• Помещение ангара ГПА, с проверкой освещения, табличек, лакокрасочного покрытия, приточной и аварийной вентиляции, пожарных постов и указателей;
• Обвязка фильтров грубой и тонкой очистки буферного и топливного газа, включая байпасные и сбросные краны, подключение к манометрам и датчикам перепада давления.

Каждый из этих объектов не просто смоделирован визуально, но снабжен функциональной логикой: пользователь может взаимодействовать с кранами, переключателями, кабелями, люками, оценивать визуальные состояния и выполнять действия согласно регламенту. Отдельные элементы моделируются с возможностью отображения неисправностей – отсутствия маркировки, следов масла, обмерзания, утечек, неисправностей в освещении и др.

Previous Next

Сценарии

Программная часть включает серию обучающих сценариев, моделирующих действия операторов в следующих производственных ситуациях:

• Административно-производственный контроль ГПА в резерве.
• Подготовка ГПА к пуску.
• Холодная прокрутка агрегата.
• Пуск ГПА.
• Регламентный обход агрегата в работе.
• Перестановка кранов вручную и с помощью аварийного комплекта (КАПК).
• Осмотр и обслуживание оборудования: АВГМ, КШТ, АВО, маслобак, шкафы управления и прочее.

Каждый сценарий сопровождается системой оценки действий пользователя, чек-листами, условиями завершения и встроенными подсказками.

Кроссплатформенность

Приложение реализовано в двух версиях:

• VR-версия – с полной иммерсивной средой и поддержкой гарнитур HTC Vive Pro, Oculus Rift S и других, совместимых с OpenXR.
• Десктоп-версия – для стандартных ПК с управлением через клавиатуру и мышь.

Обе версии используют единый набор сценариев и логику взаимодействия с объектами, обеспечивая непрерывность обучения независимо от платформы.

Планируемые улучшения

• Расширение перечня отрабатываемых сценариев, включая сложные аварийные ситуации и нештатные режимы работы оборудования.
• Расширение библиотеки неисправностей с учетом опыта эксплуатации реальных объектов ПАО «Газпром».
• Внедрение сценариев совместной работы сменного инженера и машиниста ГПА в единой виртуальной среде – многопользовательский режим.
• Разработка модуля для преподавателей с возможностью кастомизации сценариев под конкретные учебные задачи.
• Добавление поддержки сезонности (зима/лето) – изменение сценариев и виртуального окружения.

Технологии