超大容量換流變壓器現場組裝工藝仿真

付健權　張立健

摘 要：超大容量換流變壓器受到運輸尺寸和運輸重量的限制，要進行現場組裝的方案，現場進行工藝仿真對成功的規劃產品生產工藝流程有重大的意義。

關鍵詞：換流變壓器；現場組裝；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.013

1 引言

虛擬現實的工藝仿真可以在虛擬的環境下進行三維沉浸以再現具體的工藝過程，它能很好的輔助產品設計與制造過程，它能夠使用戶在產品開發或生產規劃階段對產品的工藝過程進行仿真和評估。從而能夠檢驗既定生產工藝和優化生產工藝。傳統工藝過程的展示基于CAD二維環境下，平面靜止的進行廠房布置并需要技術人員將圖紙抽象成三維空間。應用大量文字加以說明。應用人員需要詳細解讀工藝文件，配合平面圖紙構建三維空間，理解裝配順序及工藝要求。這樣很容易產生二義性錯誤，造成損失。不能很好的達到前期規劃的預計效果，不能直觀的驗證前期工藝流程。超大容量換流變壓器是國家重點產品項目，對現場進行廠房搭建與工藝路線規劃是十分嚴格的，前期的現場工藝仿真是十分必要的，其能更好的做到節約成本，完成合理布局。直觀的仿真換流變壓器工藝過程對項目前期規劃起到很重要的作用。根據產品的CAD圖紙進行產品模型建立，建立簡易的產品模型，要求從三維角度保證產品的外限尺寸以及外絕緣距離。

2 現場組裝工藝仿真

2.1 數字化廠房建立

在虛擬環境下建立可移動式廠房并包括其附屬區域。建立廠房外表面蒙皮，布局整體廠房區域，使得每個區域得到很好劃分。達到節約土地面積的作用。

廠房內部主要劃分為零件庫區，鐵心疊裝、引線、器身裝配區，干燥爐，裝配區，靜放區，試驗大廳，電容室七大功能區域。根據各區域要求的工裝設備建立相應的模型。并建立各個區域的相關設備模型。根據前期規劃進行設備布局，并保證每個設備的要求作業范圍如圖1所示。

2.2 現場組裝工藝流程

鐵心疊裝→絕緣裝配→引線裝配→預裝→器身/絕緣件干燥→器身整理及檢查→二次回爐→總裝配→真空注油及熱油循環→靜放→試驗→拆裝存棧

對產品制造的每一個環節進行虛擬仿真，形成動態視頻展示，避免產品生產過程中產生的干涉與不合理過程。由于超大容量換流變壓器超長、超大、超重所以要用兩臺氣墊車串聯使用，在氣墊車移動和轉向時規劃出其移動半徑保證產品在廠內倒運的安全，預先規劃好氣墊車行走路線。為了合理的應用廠房面積并節約吊裝成本，讓產品在器身引線裝配完成后運至鐵心疊裝區，應用起重裝置進行產品的器身下箱。應用三維虛擬仿真進行這一方案的工藝仿真，通過仿真驗證了這一方案的可行性并規劃了在這一方案下產品需要進行的倒運路線，規劃并合理的安排好粘帶綁扎機以及裝配架的位置與距離，方便氣墊車在行走過程中的轉彎。保證產品的順利下箱。

產品下箱完成后進行器身干燥，器身整理，器身二次干燥工序。在裝配區進行產品的安裝，為了節約空間通過仿真確定產品在靜放區進行套管及冷卻器的安裝，并在靜放區進行產品的真空注油、熱油循環、靜放。待產品全部安裝結束后將產品運至實驗大廳進行產品試驗。

2.3 關鍵流程仿真分析

2.3.1 換流變壓器試驗過程

換流變壓器試驗是保證產品質量的必要過程，試驗過程中對超大容量換流變壓器以及試驗設備的擺放要求很高，要保證產品的外絕緣距離同時也要保護精密的試驗設備不被損壞，而且還要充分考慮到廠房的占地面積。如何更有效的利用有限的空間完成好換流變壓器的試驗是此次工藝仿真的目的。通過虛擬仿真技術對產品試驗過程進行仿真，并給出所有試驗過程中設備的擺放位置同時展示每個實驗結束到準備下一個試驗過程中試驗設備的移動過程，展示過程更加直觀并節約了實際占地面積，同時對現場試驗人員提供相應的視頻指導，節約產品試驗周期。

2.3.2 產品的返修方案

從實際產品的安裝過程出發一旦出現試驗不合格產品就要對產品進行返修，同時要規劃好一條不影響正常產品生產的返修路線。應用虛擬仿真技術進行出現不合格產品的假想并仿真其返修路線。經過多次的虛擬驗證得出可行方案。應用試驗大廳的空間進行產品的轉運，先將不合格的產品移動，以便下一臺產品順利進行試驗大廳，然后再將靜放區域的產品運送至試驗大廳中，同時將裝配區產品運送至靜放區進行產品的后續安裝，最后將不合格產品運出試驗大廳進行產品的返修。通過虛擬仿真驗證了這個方案的可行性。并成功的節省了廠房空間，保證了產品生產周期。通過虛擬工藝仿真可以假想現場廠房內出現的一些問題并得到很好的解決方案。

3 結論

超大容量換流變壓器現場組裝工藝仿真可以對項目前期規劃起到很重要的作用。虛擬仿真產品在生產過程中可能遇到的問題并在計算機下進行解決，避免現場出現類似情況。可以對現場出現的情況進行假想，應用計算機進行虛擬仿真及時的更好的尋找解決方案，完善工藝路線。節約成本，保證產品生產周期。

參考文獻：

[1]保定天威電力變壓器電氣股份有限公司.電力變壓器手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2]保定天威電力變壓器電氣股份有限公司.變壓器制造工藝[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]變壓器制造技術叢書編審委員會編.變壓器裝配工藝[K].北京：機械工業出版社，1998.

[4]黃心淵.虛擬現實技術與應用[M].北京：科學出版社，1999，5（41）.

作者簡介：付健權（1988-），男，吉林通化人，設計員，研究方向：電力變壓器設計。