随着日益增长的电力需求和愈发严格的低碳化发电的迫切要求,水力发电在绿色可再生能源发电中扮演了不可或缺的角色,特别是在蓄能调峰、区域电网稳定和节能减排等方面。因此,为确保电网运行的稳定性,对水力发电的可靠性提出了更高的要求,而作为水电的动力设备——水轮机,其设计、加工及装配等工作也受到了高标准严要求的管理。其中,水轮机装配质量直接关系到水轮发电机组能否安全平稳生产。传统的装配工艺是在建立等比例物理模型的基础上,进行大量的模装试验完成装配工艺设计;并且大部分单位采用二维技术文件对繁琐复杂的工艺流程进行解释说明,需要专业人员耐心研读。使得相关单位在装配过程中消耗了大量时间,增加了装配成本,无法满足相关企业对信息化、数字化和敏捷化的要求。虚拟装配技术凭借低成本、敏捷的特点为解决上述问题提供了新思路。与传统装配模式不同的是,通过装配序列规划、评价等虚拟装配技术进行产品装配过程的预测与评价,能够提前发现装配中存在的问题并评估产品的装配效果,增强决策与控制水平,从而实现水轮机装配质量最优化、装配效率最大化和装配成本最小化的目标。本课题基于虚拟装配技术对水轮机装配过程进行研究,旨在提高水轮机装配质量,最大化利用装配资源,对实现水轮机装配工艺自动化设计和检修装配管理具有重要的现实意义和应用价值。论文完成的主要工作及取得的成果如下:1、研究了面向水轮机的虚拟装配信息建模技术。分析了水轮机虚拟装配的信息需求,并对装配信息进行了分类,分别给出了相关信息的表达方法。在满足装配信息需求的基础上,提出了采用模型定义技术建立水轮机虚拟装配信息模型,并给出了相关装配信息在模型中的定义方法和定义规范标准。为后续装配序列规划、评价和原型系统开发的数据应用提供了信息基础。2、研究了面向装配工艺的装配序列规划方法。基于差分进化算法鲁棒性好、适用性广和全局寻优能力强等特点,将其引入水轮机装配序列规划领域。以装配序列可行性、装配序列重定向次数、装配工具改变次数和装配过程稳定性为适应度指标构造适应度函数。针对装配序列规划问题离散化和强约束的特点,对算法进行适应性改进,并针对算法易出现早熟的现象,引入遗传算法的突变策略,提出了基于离散差分遗传算法的装配序列规划方法。采用实例验证和与遗传算法进行比较的方式,证明了该方法的可行性和稳定性。3、研究了检修装配环境下的装配序列评价方法。为了对水轮机检修装配序列进行合理评价,确保检修装配序列评价结果的准确性,提出了一种基于模糊层次分析法的检修装配序列综合评价方法。在调研和专家知识的基础上构建了检修装配序列综合评价体系,根据实际需求,给出了一个新的评价指标———检修系数。并结合其余六个评价指标,在检修装配时间和检修装配总重两个评价准则下,选用模糊层次分析法综合评价检修装配序列。4、设计并开发实现了水轮机虚拟装配原型系统。设计了水轮机虚拟装配原型系统的总体方案,针对不同操作者开发出员工端和管理端两种端口。根据实际使用需求,基于模块化设计理念对各个功能模块进行功能开发,并简述了各个功能模块及子功能模块的功能作用。开发出的系统在实际中得到了初步应用。