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计算机三维设计软件在电气设计中的应用

2021/7/8        作者:通霏      
关键字:三维设计  变电站  电缆层  
三维绘图能够提高设备布置、管道综合及各工种接口处理的质量和效率。并且可以很方便地从建立好的三维模型中切出二维的各个平面和剖面图。计算机三维绘图设计必将是未来设计方式的发展方向。
       随着科技的进步以及计算机软件的普及应用,三维设计软件的应用领域越来越广,特别是在变电站设计工作中,其更是发挥出了巨大作用,能有效减少工作量和成本浪费。

一、计算机三维设计软件应用于电气设计的前期准备工作

       在进行三维设计建模前必须指定一套完整的标准和规范,对要进行的整个工作进行事先的统筹和规划。这些准备工作包括:

       1.编制相应的三维建模规定程序。编制相应的三维建模规定程序包括对三维建模的项目建立、用户登录名称、用户建模权限、数据库的建立格式、模型的命名方式及参数标准的选用等做出统一规定。避免在建模过程中出现混乱和不一致,并为今后三维出图的规范性做出统一的规定。

       2.设计软件的建模培训。三维设计软件可以支持多人协同设计,该软件通过培训可在较短的时间内掌握并投入工作。

       3.建立电气元件模型库。三维建模是在建立模型库的基础上进行的,因此在准备阶段必须要先建立一套完整的电气元件模型库,并将模型库分类、归纳和链接,这样在建模的过程中,设计人员根据需要从模型库中选取相应的电气模型。因此在建模开始前建立完整的模型库是非常必要的。

二、设计目标、流程及成果

       1.设计目标。针对本次设计,为了能给客户提供更好的产品,帮助客户直观地观察成品的效果,需要在进行设计前提出一些目标,以此来使客户在动工前对产品有相应的了解,从而根据需要进行相应的修改。(1)电缆层电缆敷设3D设计施工参考图(对CAD二维施工图的延续与补充):按1∶1实际场景模拟电缆层电缆敷设情况,将三维施工参考图与二维CAD施工图结合使用,可使施工人员更为直观、准确、全面地理解施工设计图纸与设计人员的设计思路。(2)电缆层电缆敷设3D模型(对电缆层电缆敷设3D设计施工参考图的延续与补充):施工人员阅读二维CAD施工设计图与三维彩色施工参考图后,仍存在无法理解或图纸表达不够清晰的部分,可通过直接观看电缆层电缆敷设3D模型电子版获取所需信息,3D模型电子版可全方位反映整个电缆层的任何细节,无一遗漏。

       2.设计流程。在学习了软件和变电站的概念之后,您就可以使用GoogleSketchUp软件进行设计工作了。(1)建筑模型:根据GoogleSketchUp软件建模要求,对CAD建筑平面图进行整理,然后将CAD图纸“导入”软件中,按实际尺寸进行整体建筑物建模,之后再建立门、窗、梁、柱、预留洞口等构件的细部模型。(2)电缆桥架模型的建立:按电气设计图纸的要求,对不同类型的电缆桥架进行建模,并最终建成标准模型组件,以方便复制与连续使用。(3)电缆桥架安装模型的建立:将建立好的电缆桥架,按电气设计图纸的要求在建筑模型中进行定位安装。(4)电缆敷设模型的建立:在已完成的建筑与电缆桥架安装模型中,按照电气设计的电缆敷设方案确定电缆路径,然后利用“路径跟随工具”完成电缆敷设的建模。(5)在上述模型中检查电缆碰撞、桥架碰撞、电缆敷设、建筑设计不合理的部位,并对其进行优化调整,最终完成初步模型。(6)在完成的初步模型的基础上,根据不同的构件进行材质铺贴,如砖墙采用乳胶漆、梁柱采用清水砼、电缆采用黑色橡胶等,以丰富模型对材质的表现力,最终完成优化后的模型。

       3.成果展示。三维设计图能够给人以更加直观的感觉,让人对整体设计有更深刻的理解与认识,更好地表达出结构前后、左右的情况,具有较强的对比度。在完成了三维设计之后,还需利用三维设计软件完成二维设计工作,对整体设计进行多角度的剖析,得到不同方位的剖面图,这样便能够提供更加方便、直观的细节展示,如果设计中存在问题,在剖面图中也能够很方便地找出来。而且剖面图能够向客户展示细节,使客户可以根据自己的需要对设计提出相应的修改意见或指出需改进的地方,之后对设计成品进行修改,从而达到最好的设计效果。在本次设计中,针对电缆室的构造,对设计结果进行了多个方位的剖析,其剖面图细节如图1所示。
剖面透视图
图1 剖面透视图

三、利用计算机三维设计软件进行电气设计的优点及不足

       1.三维设计软件的优点。(1)直观。相对于传统的二维设计,三维设计有着不可替代的优势。它以一个虚拟的三维空间为绘图环境,可以从不同的方向查看所布置的模型,而且它的位置描述非常准确,使设计人员对所设计的物体的空间位置一目了然。(2)有利于各工种综合由于各工种都在同一个模型空间里进行三维设计,可以很方便地在设计过程中和设计完成后调出别的工种设计的模型,这样就能很容易地协调好各工种设备间的距离,避免碰撞发生。PDMS软件中还有专门的碰撞检查程序,能够自动进行碰撞检查,标出发生碰撞的地方。这些都是二维设计无法实现的。(3)先进的数据管理。完成一个工程所建立的电气元件模型库和出图定制标准将成为一种数字化资源,为下一个工程的三维设计打下良好的基础。数据库随着设计工作不断完善,而设计工作也随着数据库的完善越来越容易和准确。

       2.三维设计软件在现阶段的不足。(1)对设计人员要求较高利用计算机三维设计软件进行电气设计的设计人员除了会使用PDMS软件外还应对所设计的电气元件的结构和布置有全面的了解,这样才能减少在三维设计中出错,尽量减少以后修改的工作量。而进行电气模型库和出图定制的人员,除需要电气方面的知识外还需要对用以编制PDMS软件的可编程宏语言PML了解。(2)建模过程比较烦琐修改比较困难。由于PDMS软件的电气模块开发出来不久,许多功能还没有开发完成,所以现阶段用其进行电气三维设计和用AUTOCAD进行平面设计相对而言投入的人力较多。而且修改起来也不如AUTOCAD那么方便。(3)现阶段从三维模型中切出来的平面图不如直接用AUTOCAD软件绘制的平面图完善。虽然用PDMS中的DRAFT模块就能从三维模型中切出各类的平面和剖面图样。但在目前情况下,限于软件还不够完善,各种定制也没有完全到位的情况下,往往需要把切出来的图样转化到AUTOCAD下进行加工修改。而这种转化恰恰增加了工作量,原本PDMS软件是可以做到在三维图形中有改动的地方在平面图中只要刷新就能自动改正过来的。只有不断完善PDMS使其能够独立生成合格的工程图样的时候,它才能真正起到提高设计工作效率的作用。

       总之,通过深入了解当前电力行业电缆层3D设计的发展情况,当前尚无一款成熟的设计软件可满足电缆层3D设计的专业化与智能化要求。随着各设计软件的不断发展与更新,其功能会更加强大,使用起来会更加方便,在电力行业的应用也会随着研究工作的不断进展而更加深入、更加容易上手,由此便能更好地促进电力设施的三维设计工作向着更加先进的方向不断发展。
责任编辑:程玥
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