基于3D技術的汽輪機模型制作

摘 要：文章在虛擬技術的基礎上，以600MW超超臨界機組汽輪機本體部分為例，采用3D技術建立設備三維模型，每一個實驗對象都由可視化的三維物體來表示，并使模型與實際設備保持高度一致，真實模擬實際設備及其內部零件，客觀反映汽輪機的安裝與拆卸及運行過程。

關鍵詞：汽輪機；零件；三維虛擬

引言

本文以哈汽600MW超超臨界汽輪機為原型，利用機組熱力設備的二維結構圖紙，采用3D技術，對其各部件進行三維建模，使每一個熱力設備對象都由可視化的三維物體來表示，并用其來反映電廠熱力設備的安裝與拆卸及運行過程。

1 開發平臺與模型構建

1.1 開發平臺

1.2 汽輪機零件二維圖庫建立

1.3 熱力設備部件三維建模

本文所建立的汽輪機原件模型嚴格按照汽輪機廠的圖紙尺，通過對汽輪機的CAD剖面圖，生成出汽輪機每個部件的二維圖，得到汽輪機的零件二維圖庫，然后將其導入到3Dmax中進行3維建模。

以高壓內缸為例說明建模過程：

（1）將二維圖庫中的高壓內缸的二維圖導入3DMAX軟件中，其中導入文件類型應調整為CAD文件。

（2）進行二維圖的軸線平移，由于導入的二維圖的軸線并沒有在轉子的中心線上，需要對二維圖的軸線進行平移，使其二線重合。

（3）對二維圖進行車削，并對車削參數進行設置，“度數”為180、封口始端、封口末端、車削軸為X軸，使其二維圖轉向為三維圖。

（4）將二維圖庫中的高壓內缸法蘭二維圖導入3DMAX軟件中，經過移動圖形中心軸線、車削等操作得到汽缸法蘭外形，同時根據實際設備的法蘭實際厚道建立一個厚度為100的長方體。將汽缸法蘭外形視為A物體，將長方體視為B物體，然后運用布爾計算對A、B物體進行交集計算，得到法蘭最終圖形。

（5）將高壓內缸法蘭最終圖形與高壓內缸的模型運用布爾計算進行交集計算，得到帶法蘭的高壓內缸。

（6）運用布爾運算制作高壓內缸法蘭螺栓孔、進汽口及抽汽口，最后得到的高壓內缸三維模型如圖2所示。

2 汽輪機熱力設備模型的安裝

2.1 虛擬裝配的特點及裝配方法

虛擬裝配是產品生命周期的重要環節，同時也是宏觀體現面設備之間關系的重要途徑。對多樣化的市場現狀，以手工裝配為主的傳統裝配方法逐步暴露出其缺陷：（1）零件全部加工完成之后才可進行裝配：（2）不能體現并行設計的思想，針對這一問題，設計人員致力于產品的仿真技術研究。利用計算機圖形學和仿真技術，在計算機上模仿產品的實際裝配過程就是產品的裝配仿真，其主要任務就是用可視化手段研究和解決產品的可裝配性問題。

2.2 汽輪機熱力設備虛擬安裝

汽輪機整體的組裝方法采用自下而上的設計方法。汽輪機靜子組件和轉子組件的建立，使汽輪機的組裝更加靈活。在概念設計完成后，以布局二維CAD圖為依托，結合實際部件的之間的關系，實現靜子組件與轉子組件的裝配。

分析汽輪機的CAD二維圖中轉子組件與靜子組件下部分的位置和連接關系，結合實際兩部件的之間的關系，確定兩者的空間位置，從而得到轉子組件與靜子組件下部分的組合圖。如圖3所示。

3 結束語

3.1 設計的模型通過可視化的三維物體來表示，真實地模擬實際設備及其內部零件，客觀地描繪出汽輪機每個部件的結構特點和參數特點，從而實現了模型與實際設備保持高度一致的目的。

3.2 設計的模型可以從任意角度、任意方位來觀察，使人們增強對汽輪機結構的感性認識，對各部件有更深的理解。

3.3 模型還可以作為電力教學和現場工作運行的實訓手段和工具，以增強學生和工作人員的感性認識。

參考文獻

[1]彭國華.基于3ds Max的三維動畫角色建模技術的研究與應用.陜西科技大學學報（自然科學版），2010（2）.

[2]張炳達，張瀑.虛擬現實開發平臺在變電站仿真系統中的應用.高壓電技術，2008，34（2）：338-341.

作者簡介：張瑞青（1975-），女，漢族，山西大同人，研究生，講師，從事電廠汽輪機經濟性診斷研究。