Elecworks三维预布线在风电行业中的应用

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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