作者：辛苗/陈秉坚/周明 南车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部

转载于：《风能产业》2013年10月刊

 

随着风电技术的不断成熟和发展，对风力发电机组的要求也越来越高，但在风电机组批量生产中传统的布线工艺影响了生产效率，我们需要一种更先进、更科学的预布线工艺。运用Elecworks的预布线工艺将电气设计与机械设计工具融合，能方便、及时地完成柜体的三维预布线，满足了大批量多变化的生产需求。

1.预布线工艺的现状

目前风力发电机组电气屏柜预布线工艺采取了制作标准线束，然后进行拍照，对照片进行处理及多图片合成，最后进行图片打印，做出预布线工装，给生产现场照标生和制作预布线工装图来指导生产，在工艺实施过程中，存在以下不足：

（1）结构设计导致的走线空间问题；

（2）走线不合理带来的电磁兼容性问题；

（3）线束设计及制作过程的反复带来的时间浪费；

（4）线束的制作费用高；

（5）线束制作过程中人为因素导致产品质量的变化；

（6）更改过程很复杂且易出错。

从上可以看出，风力发电机组电气屏柜预布线工艺存在很多问题，且影响了风机批量生产的效率，则我们需要改变预布线的现状，用一种新型的预布线方法，即Elecworks三维预布线来替代传统的预布线方法。

2.Elecworks三维预布线的概述

Elecworks三维预布线是运用elecworks软件与solidworks软件无缝集成，实时共享数据库，将电气设计与机械设计工具融合，共同绘制出风电机组电气屏柜的模拟三维预布线，然后根据模拟出的三维预布线制作预布线线束工装图。

相对于传统预布线，Elecworks三维预布线避免了走线空间的问题，利用Elecworks软件可以进行三维预布线的模拟。通过模拟三维预布线，能对导线的走线进行调整，让走线更加合理，提高走线空间利用率，减少生产浪费。Elecworks三维预布线对新研发的柜子可以验证设计的合理性和优化设计。针对于设计上有更改的在制柜子，传统预布线需要重新制作柜子的预布线，工作强度大，无法实现即时性指导。而Elecworks三维预布线能够更快捷、方便的重新生成新的三维预布线，工作效率更高。Elecworks三维预布线可以进行柜体布局模拟，可以优化电气屏柜柜体内元器件的布局，更直观的指导现场装配。

3.Elecworks三维预布线的步骤

Elecworks三维预布线的流程：根据图样或文件，绘制塔基柜电气原理图—元器件的建模—塔基柜柜柜体3D布局—塔基柜三维预布线模拟—预布线图处理—预布线线束工装图—制作预布线线束。

3.1 原理图绘制

根据风电机组塔基柜的图样或文件首先制定所需连接线线号规格，方便区分不同的线型，利于清单的统计以及三维的配合；然后新建元器件符号，对其属性进行设置并添加其制造商的信息，其中元器件符号可以直接导入已有的DWG格式元器件符号；最后在Elecworks软件中进行电气屏柜的原理图的绘制，如图1所示。

（图1：电气原理图）

Elecworks软件可以依据设置的制造商参数生成相应的清单，以EXCEL格式导出，如图2所示。

（图2：清单）

 

3.2 元器件建模与3D布局

风电机组塔基柜柜内的元器件种类比较多，部分元器件需要运用Solidworks进行三维建模，由于elecworks-solidworks实时共享数据库，则需对三维模型的元器件进行电气属性的设置，建元器件所有回路的接线点，设置过程如下：

（1）定义元器件左、右、顶、底面；

（2）选择元器件与配合物得配合面；

（3）通过具体制造商回路为三维元器件模型添加回路关联。

以上设置是为了与Elecworks关联和电气的自动布线。如图3所示。

（图3：继电器三维模型）

电气屏柜的3D布局是在solidworks中，根据柜体装配图纸进行柜体3D布局的模拟，分别插入柜体三维模型、线槽、导轨和三维元器件模型等，并对这些模型之间进行配合，固定其位置；然后对应电气原理图，将柜体内的元器件模型与电气原理图中的元器件关联起来，如图4所示。

（图4：元器件的关联）

3.3 电气屏柜三维预布线模拟

在塔基柜进行三维预布线模拟之前，需在solidworks中创建3D草图，绘制导线走线路径，并将绘制的草图线设定为布线基准轴径，如图5所示。

（图5：布线基准轴径）

设置完基准轴径之后，选择要布线的元器件，定义布线参数进行自动布线，对生成的布线线路进行完善，再进行更新线的长度，以JPG图片格式保存生成的预布线线束图。如图6所示。

（图6：三维预布线模拟）

 

3.4 预布线线束工装图

通过Photoshop对预布线图进行处理，将Elecworks生成的导线下线布线的清单添加到预布线图中，方便预布线的制作。最后打印出预布线工装图，以不干胶粘夹作为固定装置，制作出电气屏柜的预布线线束。如图7所示。

（图7：预布线工装图）

4.结语

预布线是现代制造工业的一种工艺方式，随着电气化社会的发展，对预布线工艺的要求更高，我们利用Elecworks三维预布线让预布线工艺更科学、更先进、更合理。

通过Elecworks进行三维预布线的模拟，可以高效、直观地实现风力发电机组电气屏柜的预布线，优化了风力发电机组电气屏柜柜体内元器件的布局，布线更加合理、美观，提高了走线空间利用率，节约了生产成本，满足了WT1650风电机组大批量多变化的生产需求。

 

【参考文献】

[1]龙飞，中文版PhotoshopCS5完全自学手册，清华大学出版社2011.

[2]王辑祥，梁志坚，电气接线原理及运行，中国电力出版社2005.

[3]刘友和，郑继昌，Solidworks入门，清华大学出版社2002.

 

 

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