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Elecworks三維預布線在風電行業中的應用

  2018年08月01日  

  前言

  隨著風電技術的不斷成熟和發展,對風力發電機組的要求也越來越高,但在風電機組批量生產中傳統的布線工藝影響了生產效率,我們需要一種更先進、更科學的預布線工藝。運用Elecworks的預布線工藝將電氣設計與機械設計工具融合,能方便、及時地完成柜體的三維預布線,滿足了大批量多變化的生產需求。

  一、預布線工藝的現狀

  目前風力發電機組電氣屏柜預布線工藝采取了制作標準線束,然后進行拍照,對照片進行處理及多圖片合成,最后進行圖片打印,做出預布線工裝,給生產現場照標生和制作預布線工裝圖來指導生產,在工藝實施過程中,存在以下不足:

  (1)結構設計導致的走線空間問題;

  (2)走線不合理帶來的電磁兼容性問題;

  (3)線束設計及制作過程的反復帶來的時間浪費;

  (4)線束的制作費用高;

  (5)線束制作過程中人為因素導致產品質量的變化;

  (6)更改過程很復雜且易出錯。

  從上可以看出,風力發電機組電氣屏柜預布線工藝存在很多問題,且影響了風機批量生產的效率,則我們需要改變預布線的現狀,用一種新型的預布線方法,即Elecworks三維預布線來替代傳統的預布線方法。

  二、Elecworks三維預布線的概述

  Elecworks三維預布線是運用elecworks軟件與solidworks軟件無縫集成,實時共享數據庫,將電氣設計與機械設計工具融合,共同繪制出風電機組電氣屏柜的模擬三維預布線,然后根據模擬出的三維預布線制作預布線線束工裝圖。

  相對于傳統預布線,Elecworks三維預布線避免了走線空間的問題,利用Elecworks軟件可以進行三維預布線的模擬。通過模擬三維預布線,能對導線的走線進行調整,讓走線更加合理,提高走線空間利用率,減少生產浪費。Elecworks三維預布線對新研發的柜子可以驗證設計的合理性和優化設計。針對于設計上有更改的在制柜子,傳統預布線需要重新制作柜子的預布線,工作強度大,無法實現即時性指導。而Elecworks三維預布線能夠更快捷、方便的重新生成新的三維預布線,工作效率更高。Elecworks三維預布線可以進行柜體布局模擬,可以優化電氣屏柜柜體內元器件的布局,更直觀的指導現場裝配。

  三、Elecworks三維預布線的步驟

  Elecworks三維預布線的流程:根據圖樣或文件,繪制塔基柜電氣原理圖—元器件的建模—塔基柜柜柜體3D布局—塔基柜三維預布線模擬—預布線圖處理—預布線線束工裝圖—制作預布線線束。

  3.1 原理圖繪制

  根據風電機組塔基柜的圖樣或文件首先制定所需連接線線號規格,方便區分不同的線型,利于清單的統計以及三維的配合;然后新建元器件符號,對其屬性進行設置并添加其制造商的信息,其中元器件符號可以直接導入已有的DWG格式元器件符號;最后在Elecworks軟件中進行電氣屏柜的原理圖的繪制,如圖1所示。

 

  (圖1:電氣原理圖)

  Elecworks軟件可以依據設置的制造商參數生成相應的清單,以EXCEL格式導出,如圖2所示。

 

  (圖2:清單)

  3.2 元器件建模與3D布局

  風電機組塔基柜柜內的元器件種類比較多,部分元器件需要運用Solidworks進行三維建模,由于elecworks-solidworks實時共享數據庫,則需對三維模型的元器件進行電氣屬性的設置,建元器件所有回路的接線點,設置過程如下:

  (1)定義元器件左、右、頂、底面;

  (2)選擇元器件與配合物得配合面;

  (3)通過具體制造商回路為三維元器件模型添加回路關聯。

  以上設置是為了與Elecworks關聯和電氣的自動布線。如圖3所示。

 

  (圖3:繼電器三維模型)

  電氣屏柜的3D布局是在solidworks中,根據柜體裝配圖紙進行柜體3D布局的模擬,分別插入柜體三維模型、線槽、導軌和三維元器件模型等,并對這些模型之間進行配合,固定其位置;然后對應電氣原理圖,將柜體內的元器件模型與電氣原理圖中的元器件關聯起來,如圖4所示。

 

  (圖4:元器件的關聯)

  3.3 電氣屏柜三維預布線模擬

  在塔基柜進行三維預布線模擬之前,需在solidworks中創建3D草圖,繪制導線走線路徑,并將繪制的草圖線設定為布線基準軸徑,如圖5所示。

  (圖5:布線基準軸徑)

  設置完基準軸徑之后,選擇要布線的元器件,定義布線參數進行自動布線,對生成的布線線路進行完善,再進行更新線的長度,以JPG圖片格式保存生成的預布線線束圖。如圖6所示。

  (圖6:三維預布線模擬)

  3.4 預布線線束工裝圖

  通過Photoshop對預布線圖進行處理,將Elecworks生成的導線下線布線的清單添加到預布線圖中,方便預布線的制作。最后打印出預布線工裝圖,以不干膠粘夾作為固定裝置,制作出電氣屏柜的預布線線束。如圖7所示。

  (圖7:預布線工裝圖)

  四、結語

  預布線是現代制造工業的一種工藝方式,隨著電氣化社會的發展,對預布線工藝的要求更高,我們利用Elecworks三維預布線讓預布線工藝更科學、更先進、更合理。

  通過Elecworks進行三維預布線的模擬,可以高效、直觀地實現風力發電機組電氣屏柜的預布線,優化了風力發電機組電氣屏柜柜體內元器件的布局,布線更加合理、美觀,提高了走線空間利用率,節約了生產成本,滿足了WT1650風電機組大批量多變化的生產需求。

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