從2D轉型為3D沈陽研究院(STI)，成立于1960年，是一家具有強大科研開發(fā)能力的現(xiàn)代高科技企業(yè)?？萍紕?chuàng)新承擔、組織和完成了數(shù)十項家重大科技研究項目，取得了豐碩的科研成果，獲得34項家、省部級科技進步獎，軟件技術在行業(yè)內500多家企業(yè)得到廣泛應用。STI還建立了世界級的內大型大電流試驗室和內一流的試驗基地，與荷蘭KEMA實驗室、意大利CESI實驗室等際知名電氣實驗室有著密切的工作聯(lián)系，能夠滿足500千伏及以下干式變壓器的試驗要求，為提高我干式變壓器的短路電阻提供了足夠的試驗門檻。我部門的主要工作是：面向干式變壓器行業(yè)，重點開發(fā)干式變壓器產品的相關軟件。主要包括各種新產品的結構優(yōu)化設計、電磁計算優(yōu)化設計和干式變壓器工程分析計算；推進工業(yè)計算機三維可視化設計技術的應用，提高工業(yè)數(shù)字化技術在生產、制造、測試、管理和運營中的應用水平。STI雖然獲得了很多榮譽，但也有很多客戶。然而，隨著技術的發(fā)展和需求的提高，在實際生產工作中仍然存在一些急需解決的技術問題，包括：(1)如何更好、更有效地與客戶溝通；(2)干式變壓器設計中鐵芯和線圈的計算；(3)現(xiàn)有接線方式需要長時間人工計算；(4)零件設計數(shù)據(jù)的一致性無法保證；(5)設計中修改相關文件引起的問題。這些都是實際工作過程中存在的突出問題。由于干式變壓器的存在，會影響干式變壓器的設計周期和設計質量，影響產品的市場前景和客戶滿意度。由于產品的先特性，干式變壓器產品的線圈大多采用手工操作制造，因此目前二維工程圖仍然不可或缺。對于二維參數(shù)化繪圖，應用AutoCAD編程方便。然而，大型干式變壓器的引線布局復雜?；谶@些原因，STI開始計劃將設計平臺從2D軟件升級到3D軟件，并開始選擇軟件。在選型初期，我們學習和嘗試了很多3D軟件，包括目前廣泛使用的AIP、Pro/ENGINEER、SolidWorks、SolidEdge等。在考察了可操作性、設計、應力分析功能以及與其他軟件的兼容性后，公司較終選擇了Inventor軟件。相比其他待選軟件，Inventor軟件較適合我們目前的情況。由于與AUTOCAD的接口方便，原始DWG文件的利用率高，價格合理，易于在行業(yè)內推廣，相信Inventor軟件可以幫助我們解決目前實踐中遇到的棘手問題。在試用階段，Inventor軟件表現(xiàn)出良好的性能，明顯提高了設計效率。以一臺電壓等級為110 kV、容量為63000 KVA的三繞組有載干式變壓器的設計為例，以前是人工設計，需要5個人，10天左右；使用該系統(tǒng)設計，僅需2人6天即可完成，設計效率提高4~5倍。經過試用，我們購買了30套Inventor軟件，主要用于產品開發(fā)部和軟件開發(fā)部，完成干式變壓器三維設計系統(tǒng)平臺的產品設計和開發(fā)。Inventor 3D設計在干式變壓器結構設計中涉及到電、磁、熱、力、場等諸多問題。以干式變壓器引線設計為例，說明Inventor軟件在產品設計中的作用。干式變壓器引線設計具有相關因素多、結構變化大、繪圖表達復雜等特點。SFZ11-31500/110型干式變壓器中低壓引線二維工程圖如圖1所示。如果只對這類結構應用二維軟件設計，不考慮的話，繪圖工作量會很大 #p#分頁標題#e#

圖1干式變壓器引線工程圖

近年來，隨著干式變壓器專業(yè)設計平臺系統(tǒng)的成功開發(fā)，干式變壓器主導部分的設計工作量明顯減少。由于平臺的限制，結構設計還不夠靈活，軟件開發(fā)人員往往以量取勝(即增加各種結構的模板數(shù)量)，但是布線需要計算，需要大量的工作。引線也成為開發(fā)干式變壓器三維設計軟件的瓶頸。作者從事干式變壓器三維設計系統(tǒng)的主導部分開發(fā)多年，接觸過各種三維設計平臺。通過對比，認為Inventor軟件的“流水線路由”功能是解決這一瓶頸的有效方法。Inventor軟件的“管道布線”模塊如圖2所示。人工計算幾乎不可能完成這種布線方式，但只需增加十條線束，就可以在幾分鐘內完成“管道布線”模塊的應用。而且生成的線束具有自適應功能，無論結構如何變化，Inventor軟件都會自動計算，使鋪設的導線能夠適應新的結構，大大減少了開發(fā)人員的工作量。下面的例子說明了這個特性。圖2“管道布線”模塊

先先，其他部分需要組裝(不是所有的部分都可以組裝，因為可以隨時在鋪設的線路上添加“工作點”來改變線路的布局，這是軟件靈活性的另一個體現(xiàn))，因為應用“管道布線”時需要選擇一些點來確定線路方向。然后，在打開的裝配圖的組件面板上選擇“創(chuàng)建線束”命令，彈出對話框，如圖3所示。為了方便記憶，應采用易于理解和記憶的名稱。選擇存儲位置和“確定”后，您將進入“3D布線”模式。此時，組件面板已經變成了三維布線面板。在瀏覽器中新創(chuàng)建的線束上單擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單，然后選擇“線束設置”來定義導線的外觀。設置完成后，在三維布線面板中選擇“創(chuàng)建線段”進行布線。接下來的任務是選擇各種點(包括各種特征點，如中心、頂點等。)在裝配圖中，選中后右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“完成”，一條線的布局完成。圖3創(chuàng)建線束接口

走線的關鍵是“工作點”的選擇。在實際工作中，要盡可能多做選擇

一些“工作點”，否則會出現(xiàn)由于選取的“工作點”數(shù)量過少，而產生布線結果與要求不一致的情況。必要時，可額外創(chuàng)建一些輔助點作為“工作點”，并將這些點約束到要求的位置上。用Inventor軟件的“管道布線”模塊生成的三維圖，完全能滿足引線的設計要求，如圖4所示。由于引線布線對于操作者來說過于簡單，因此我們在開發(fā)時已經將該部分做成交互式的，更增加了軟件的靈活性，充分滿足引線部分多變性的要求。

圖4生成的二維圖滿足要求

二維圖是目前干式變壓器行業(yè)指導生產的主要文檔，因此二維圖能否滿足行業(yè)要求，也是至關重要的，用Inventor軟件的“管道布線”生成三維實體后，投影生成的二維圖，如圖5所示。#p#分頁標題#e#

圖5Inventor投影生成二維圖

由于干式變壓器引線設計有其特殊性，受傳統(tǒng)因素影響也較多，因此對二維圖格式的要求比較嚴格，比如要求繪出油箱及器身外形，但卻要求用雙點劃線、要求標尺寸等。Inventor的二維圖功能比較強，如對單個零部件進行線型設置、整根線的可見性設置等，極大地提高了二維圖的生成效率，可以滿足引線設計的要求。綜上所述，Autodesk公司的Inventor的“管道布線”模塊，基本能夠滿足干式變壓器引線復雜多變的生產設計要求，通過二次開發(fā)，該軟件可以在本行業(yè)推廣普及，并對本行業(yè)設計效率和質量的提高、生產周期的縮短起到了直接作用。效果與展望在引進Inventor軟件后，使以往設計工作中很多令人頭疼的問題迎刃而解，明顯提高了設計水平和設計效率。不僅滿足我們事先期望的要求，在某些方面優(yōu)勢還很突出，因此Inventor軟件已經成為我所的主流設計平臺，圓滿解決了我們目前面臨的主要問題，其中包括：(1)DWF文件很好地解決了與下游企業(yè)、客戶交流和溝通的問題；(2)通過在Inventor和AutoCAD上開發(fā)二次開發(fā)軟件，解決了干式變壓器設計中核心的鉄芯和線圈的計算問題；(3)應用Inventor軟件的“管道布線”模塊，操作步驟少、靈活性好，在幾分鐘內就可完成手工計算的方式需要一天的布線設計；(4)通過Vault實現(xiàn)協(xié)同設計，保證了零部件設計數(shù)據(jù)的一致性，而圖紙以及相關的技術文檔也可在Vault中實現(xiàn)統(tǒng)一管理，Vault可內嵌于AutoCAD和Inventor的菜單中，而且免費；(5)在使用Inventor軟件后，設計中因修改關聯(lián)文件而帶來的問題減少了90以上。除此之外，也使我們對Inventor一些特色功能的理解逐步加深：(1)軟件的易操作性。我們現(xiàn)有的設計人員年齡大多在30-40歲間，短時間就能輕松掌握Inventor軟件。另外，Inventor軟件對新人熟悉設計工作和產品結構都很有幫助，但熟練掌握至少需要1個月的時間。(2)全面開放的二次開發(fā)工具。我們一直在Inventor軟件上進行二次開發(fā)，Inventor軟件的數(shù)據(jù)接口和開發(fā)接口有很好的開放性。(3)數(shù)據(jù)交流性好。在選用Inventor后，為了滿足用戶的需求，我們也使用一部分其他的軟件系統(tǒng)，通過中間件模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，還建立了專用數(shù)據(jù)庫，互相關聯(lián)性和數(shù)據(jù)傳遞性良好。幾點意見(1)針對大型件的設計，Inventor軟件的動畫功能較實用。但如果能增加模型簡化處理功能、零部件配合關系的衍生功能將會更方便。(2)在實際設計工作中，會遇到干式變壓器引線的空間走線、電氣絕緣距離的控制等難以解決的問題，Inventor可解決部分問題。在三維設計時，如果能夠實時顯示空間距離的變化或設定一些約束條件、給出一些提示信息會更方便，這些功能在其他三維軟件中曾有過應用。(3)我們現(xiàn)在設計所用的硬件配置基本上是P-CPU2.8G/內存2G/256M先立顯卡，運行流暢。對于較大產品的裝配設計，建議內存至少應為2G，有條件應擴至4G。(4)Inventor軟件的自適應功能很好，有利于我們的設計工作，但穩(wěn)定性還需提高。(5)我們對于Autodesk公司組織進行的培訓非常滿意，但如果能結合我們在工作中的實際情況進行培訓將更有利于我們的設計工作。( 來源：佳工機電網(wǎng)#p#分頁標題#e#