電力裝備行業(yè)電氣設(shè)計(jì)與模塊化設(shè)計(jì)思路探索！
2023-8-18新聞
上期，張繼紅老師為大家分享了大力電工如何專注“軟起動”，通過桌面端算力平臺驅(qū)動研發(fā)創(chuàng)新，文章發(fā)出后，網(wǎng)友們留言提出了很多關(guān)于電力裝備領(lǐng)域如何開展電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)問題。本期，張繼紅老師將為大家答疑解惑共同探索「電力裝備行業(yè)」如何高效的進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)與電氣設(shè)計(jì)方法。
1、您認(rèn)為電力裝備領(lǐng)域電氣設(shè)計(jì)主要面臨的特點(diǎn)和挑戰(zhàn)有哪些？貴公司在科技創(chuàng)新方面取得了哪些成果？
以軟起動裝置為例，由于大型電機(jī)驅(qū)動的設(shè)備一般都是企業(yè)的核心設(shè)備，將直接影響企業(yè)的生產(chǎn)狀況，因此其電氣設(shè)計(jì)過程中需要考慮損耗、絕緣、短路等一系列問題。如今，隨著數(shù)字化、智能化時代來臨，自動布線、自動出圖等功能應(yīng)用給電力裝備領(lǐng)域電氣設(shè)計(jì)帶來了全新的設(shè)計(jì)理念，同時也提出了新的挑戰(zhàn)。
例如為了使軟起動裝置、高壓開關(guān)柜能在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用，保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，我們會合理劃分電氣組件，嚴(yán)格遵守電氣各組件間接線方式原則和五防聯(lián)鎖要求，滿足防護(hù)等級要求，注意接地設(shè)計(jì)、絕緣距離、爬電距離和溫升處理等細(xì)節(jié)，科學(xué)合理的進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)。
圖 SFC系列高壓同步變頻軟起動裝置
2、電氣設(shè)計(jì)作為現(xiàn)代工業(yè)的核心競爭力之一，持續(xù)發(fā)揮著重要作用，您認(rèn)為企業(yè)應(yīng)該采用什么樣的方法來提升電氣設(shè)計(jì)效率？
傳統(tǒng)機(jī)械領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已相當(dāng)成熟，而電氣領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型才剛剛拉開帷幕。如何在產(chǎn)品功能規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)裝配以及調(diào)試運(yùn)行等階段配備合適的設(shè)計(jì)工具，從而實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)計(jì)數(shù)字化，成為了企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。以電氣柜的設(shè)計(jì)為例，為了提高電氣柜設(shè)計(jì)的規(guī)范性，需要將模塊化設(shè)計(jì)的思想融入其中。
在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)時，我們需要充分結(jié)合具體情況，以模塊化思想進(jìn)行電氣柜的設(shè)計(jì)。首先，我們會在達(dá)索Solidworks環(huán)境下對電氣柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。通過前期建模，可以較快的實(shí)現(xiàn)對電氣設(shè)備的布線和安裝，為實(shí)際現(xiàn)場的組裝模塊化打好基礎(chǔ)，這樣后續(xù)在進(jìn)行電氣柜的安裝時就會更加便捷。隨后，我們會依據(jù)總體模塊化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)、布線模塊化設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行，這樣設(shè)計(jì)工作可以防止存在冗余活動，對電氣柜的設(shè)計(jì)更加高效、便捷。
值得一提的是，基于模塊化對電氣柜進(jìn)行設(shè)計(jì)時，設(shè)備內(nèi)部的各個組件之間也能夠?qū)崿F(xiàn)較好的可替代性，設(shè)備安裝人員以及維護(hù)人員都能夠在較快的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)安裝和更換維護(hù)。但在進(jìn)行結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)時，會涉及到大量與電子、電路相關(guān)的計(jì)算與仿真工作，對工作站的性能和穩(wěn)定性都提出了較大挑戰(zhàn)。
圖 電氣柜產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程圖
通過惠普HP Z8 G5工作站配備的高性能NVIDIA RTX A5000 專業(yè)顯卡和英特爾至強(qiáng)Gold 6444Y 處理器，我們可以獲得實(shí)時、精準(zhǔn)的3D模型，設(shè)計(jì)人員可以更加高效地在3D環(huán)境下對電氣柜內(nèi)的接口和機(jī)械形狀進(jìn)行有效的分析，以確保設(shè)計(jì)的接口更能符合實(shí)際的需求，大幅提升效率和準(zhǔn)確率，縮短項(xiàng)目設(shè)計(jì)時間。
圖 電氣柜的機(jī)械形狀應(yīng)力分析示意圖
3、隨著產(chǎn)品智能化水平和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的提升，企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中越來越多地涉及機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。面對這種趨勢，您如何看待機(jī)電一體化設(shè)計(jì)在電力裝備領(lǐng)域的應(yīng)用？
我們知道電力在日常生產(chǎn)生活中扮演著不可或缺的角色，同時對電網(wǎng)以及供電系統(tǒng)也是一種挑戰(zhàn)，要求具備一定的穩(wěn)定性和可靠性。借助機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用，我們可以將機(jī)械、電子、控制、自動化等技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，開發(fā)出更穩(wěn)定、可靠、高性能和更節(jié)能的機(jī)電產(chǎn)品。
在機(jī)電一體化研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，我們會發(fā)現(xiàn)隨著機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用越來越普及，產(chǎn)品的自動化程度也日益提高，機(jī)電一體化技術(shù)正在與新興的信息技術(shù)進(jìn)行整合，如5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對于控制系統(tǒng)的集成和升級。但實(shí)際上，產(chǎn)品在概念-設(shè)計(jì)-制造-維護(hù)四個階段之間，存在數(shù)據(jù)孤島，例如上下游數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各環(huán)節(jié)銜接困難，大量人工處理的環(huán)節(jié)，造成效率低和錯誤率高等問題。
此外，很多企業(yè)還停留在基于圖形化的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，還未使用數(shù)字化的工具平臺。由于企業(yè)缺乏設(shè)計(jì)工具和數(shù)據(jù)積累，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法進(jìn)行重用、統(tǒng)計(jì)，容易忽略系統(tǒng)與工具之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間等的數(shù)據(jù)互通問題。
圖 加工仿真過程動態(tài)演示
這也是為什么我們認(rèn)為惠普HP Z8 G5工作站不僅在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提升了效率，還能夠進(jìn)一步幫助我們從數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)交互層面實(shí)現(xiàn)全局性思維，讓機(jī)電一體化設(shè)計(jì)更便捷。通過惠普HP Z8 G5工作站，我們可以更好的在電氣工程中將電氣和自動化設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合，融合電氣工程建設(shè)的每個環(huán)節(jié)，涵蓋電氣設(shè)計(jì)、流體設(shè)計(jì)、儀表設(shè)計(jì)、線束設(shè)計(jì)、三維機(jī)柜仿真設(shè)計(jì)等多個工程學(xué)科，對資源進(jìn)行合理配置，有利于提高電氣工程質(zhì)量。
相較于以往割裂的研發(fā)過程而言，惠普HP Z8 G5工作站的應(yīng)用使我們整體效率提升了5倍以上，讓以往一周的工作量變成“指日可待”，對提升研發(fā)的整體質(zhì)量和效率起到了不可或缺的重要作用。
4、新能源行業(yè)的迅猛發(fā)展帶來了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，面對日益增長的需求和技術(shù)競爭，大力電工都有哪些布局？
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是大勢所趨，是能源電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路，更是全社會實(shí)現(xiàn)碳中和美好未來的關(guān)鍵路徑。去年工信部等五部門聯(lián)合印發(fā)《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃》，強(qiáng)調(diào)圍繞新型電力系統(tǒng)構(gòu)建，加速發(fā)展清潔低碳發(fā)電裝備，提升輸變電裝備消納保障能力，加快推進(jìn)配電裝備升級換代、提高用電設(shè)備能效匹配水平，推進(jìn)資源循環(huán)利用。
大力電工多年前就布局新能源新型電力系統(tǒng)領(lǐng)域，創(chuàng)新研發(fā)電能質(zhì)量優(yōu)化、粉塵綜合治理等領(lǐng)域一大批節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。此外，還重點(diǎn)研發(fā)釩電池儲能技術(shù)，已擁有釩電池全部核心技術(shù)和一定生產(chǎn)能力，正朝著產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步邁進(jìn)。
圖 全釩液流電池儲能系統(tǒng)
從我們研發(fā)部門的角度，正積極響應(yīng)公司的創(chuàng)新理念，潛心研發(fā)針對于電力裝備及電氣設(shè)計(jì)相關(guān)的解決方案。相信在惠普Z系列工作站的助力下，我們能夠順應(yīng)電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展趨勢，通過一次次仿真分析實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)產(chǎn)品能力，對較薄弱的環(huán)節(jié)進(jìn)行攻克，完成公司在風(fēng)光發(fā)電領(lǐng)域布局和重點(diǎn)研發(fā)釩電池儲能技術(shù)的使命。
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