Автоматизированное проектирование теплоэнергетических систем с использованием возможностей 3D моделирования

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ

Механико-технологический факультет

Кафедра электроэнергетики и теплоэнергетики

Автоматизированное проектирование теплоэнергетических систем с использованием возможностей 3D моделирования

Ануфриенко О.С., к.т.н., доцент

Долинин Д.В. студент

5 курса, группы 3-14ТТ(ба)ЭОП

Автоматизированное проектирование инженерных систем и коммуникаций востребовано и широко используется в настоящее время как проектными, так и обучающими организациями.

С этой целью широко используются программные комплексы Herz, Danfoss, BITZER [1, 2, 3]. Многие авторские программные средства сфокусированы на расчетной части, используя систему в плоской системе координат.

Однако, при создании принципиальных или аксонометрической схем, проектировщикам приходится уделять внимание созданию трехмерных моделей теплотехнического объекта, и они сталкиваются с определёнными трудностями.

Основная проблема лежит в плоскости отсутствия согласованных решений базы расчётных элементов с геометрией в 3D.

Так, например, до сих пор проектирование систем отопления согласование с архитектурными проектами происходит на этапе, когда изменить что-либо в конструкции и архитектуре здания уже нельзя, а это исключает оригинальные энергосберегающие решения.

Аналогично, при проектировании тепломассообменного оборудования аэрогидрогазодинамические и тепловые расчёты производятся отдельно, каждая по своим алгоритмам и моделям, каждая из которых в этом случае может предложить свою геометрию проектируемого объекта.

Налицо общая проблема проектных исследований: - в используемых моделях нет системы согласованных решений с конструкторскими в 3D.

Отсутствие узла согласования в поиске оптимальных пространственных соотношений может быть найдено в возможностях 3D моделирования.

Подобные подходы реализованы в области машиностроения, когда расчёты по надёжности и выбору материала увязываются с пространственными моделями машин.

Мы представляем небольшую исследовательскую работу по использованию возможностей 3D моделирования в теплотехническом проектировании на примере создания собственных элементов.

В предлагаемом нами исследовательском проекте мы раскрываем пошаговое руководство по созданию 3D элементов в сфере теплоэнергетики, их слияние в общую группу с последующим внедрением в существующую проектную и объектную базу.

Рассмотрим решение поставленной задачи на примере конструирования простого и сложного трубопровода для теплоэнергетической системы, конечный результат которой приведён на рисунке 1.

Рисунок 1 - Модель установки прибора учета, манометров и запорной арматуры на трубопровод

Метод создания 3D элементов заключается в следующих этапах:

- создание элементной базы проекта (в нашем случае это арматура, приборы теплового учёта, переходники, приборы измерения давления) в 3D образах;

- подбор оборудования, арматуры, элементов трубопроводов и т.д. для дальнейшего создания трехмерной модели;

- нахождение в технических паспортах и руководствах общих габаритных размеров и информации [4,5,6];

- создание трехмерной модели элемента, используя примитивные фигуры в качестве основания 3D тела, с последующим применением операций по 3D моделированию, как показано на рисунке 2;

- создание точек привязок, присвоении атрибутов этим точкам, изменении цветовой гаммы элемента как показано на рисунке 3;

- внедрение созданных 3D элементов в имеющуюся библиотеку программы KOMPAS 3D [7], создание схемы с данными элементами и преобразовании ее в объект 3D как показано на рисунке 4;

Рисунок 2 - Создание контура корпуса крана из простейших геометрических фигур и применение к нему операции «Вращение»

Рисунок 3 - Присвоение точек привязок к 3D модели

Рисунок 4 - Внедрение созданного 3D элемента в существующую библиотеку элементов «Отопление и вентиляция»

трехмерный модель теплоэнергетический трубопровод

Данный метод моделирования оборудования, трубопроводов и их элементов, арматуры, приборов отопления и т.д. существенно ускоряет слаженность работ между отделом ПТО (отделом проектирования) и отделом монтажных работ, хотя так же требует точного расчета размеров и привязок помещения, конструкций или сооружения, а также габаритные размеры оборудования, приборов. Иными словами, создание трехмерной модели инженерных систем и коммуникаций, позволяет объединить и привязать к друг другу системы архитектурных сооружений и системы теплоэнергетики.

К достоинствам данного метода можно отнести:

- создание наглядной картины привязки различных систем теплоэнергетики к объектам конструкций, сооружений;

- возможность увеличения спроса клиентов за счет создания рекламы, применяя в качестве основы, 3D модель участка реконструкции системы;

- возможность проведения обучения, создавая наглядные модели технических процессов, работы;

Но в данном виде работ по проектированию и моделированию инженерных систем и коммуникаций, невозможно без недостатков, возможно из-за которых, данная тематика не имеет такого широкого направления, к ним можно отнести:

- трудоемкий и требующий больше времени, чем создание принципиальной схемы, процесс;

- необходимость знания навыков владения программы по созданию 3D элементов;

- низкая коммуникативность;

- при создании трехмерной модели систем, необходимо учитывать все особенности (привязка к конструкциям и сооружениям, влияние иных факторов);

Создание групп 3D элементов актуально в сфере строительства и проектирования котлов, газотурбинных установок, атомной энергетики.

Результатом проделанной работы является презентация и данная статья. Работа в данном направлении ведется до сих пор.

Электронный образовательный ресурс предназначен для практических и лабораторных работ и организации самостоятельной работы студентов направления подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника профиль Энергообеспечение предприятий по дисциплине Автоматизация конструкторско-технологического проектирования.

Электронный образовательный ресурс составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины и может быть использовано в ходе изучения студентами данного курса. В презентации использованы текст, рисунки, схемы, фотографии, тем самым обеспечивается реализация принципа наглядности и доступности изложения материала.

Данный ресурс может использоваться также в процессе чтения лекций слушателям курсов повышения квалификации.

Разработанный электронный ресурс включает 121 файлов, каждый из которых является электронным сопровождением одним из следующих разделов:

1. Введение (слайды 3-5).

2. Общая информация о 3D объекте (слайды 6-10).

3. Руководство по созданию трехмерной модели запорной арматуры (слайды 11-57).

4. Руководство по созданию трехмерной модели манометра (слайды 58-70).

5. Руководство по созданию трехмерной модели электромагнитного расходомера (слайды 71-85).

6. Внедрение созданных моделей в существующую библиотеку (слайды 86-119).

7. Практическое задание по 3D моделированию (слайды 120).

Компьютерная поддержка курса лекций разработана с помощью программы Microsoft PowerPoint программного продукта Microsoft Office. На занятиях необходимо иметь проектор.

Для начала необходимо открыть файл «Возможности 3D моделирования при автоматизированном проектировании теплоэнергетических систем». Образовательный ресурс составлен с использованием гиперссылок, что позволяет переходить на нужную страницу презентации. А затем перейти к показу слайдов, нажав клавишу F5. В результате этого на экране появится первый слайд (рисунок 5).

Рисунок 5 - Титульный слайд

Переходить к следующему слайду можно с помощью клавиши Page Down. Вернуться к предыдущему слайду можно с помощью клавиши Page Up.

Второй слайд содержит оглавление всего электронного образовательного ресурса. Переход от оглавления к каждой лекции осуществляется с помощью гиперссылок (рисунок 6).

Рисунок 6 - Гиперссылки в оглавлении образовательного ресурса

После показа последнего слайда, выйти из режима показа слайда можно с помощью клавиши Esc.

Специальных руководств к реализации данного электронного образовательного ресурса не требуется. Каждый студент, имеющий некоторый опыт работы с компьютером, может самостоятельно использовать продукт в учебном процессе при подготовке к дисциплине «Автоматизация конструкторско-технологического проектирования».

Для использования разработанного электронного образовательного ресурса рекомендуются следующие технические средства:

1. персональная ЭВМ типа IBM PC с установленной операционной системой Windows XP Professional;

2. объем оперативной памяти не менее 512 МБ;

3. объем свободной памяти на жестком магнитном диске не менее 60 Мб;

4. клавиатура для управления программой;

5. монитор;

6. манипулятор «мышь»

Список литературы

1. Danfoss, программное обеспечение / [Электронный ресурс]

2. Herz C.O., программное обеспечение, / [Электронный ресурс]

3. BITZER, программное обеспечение, / [Электронный ресурс]

4. Кран шаровый LD, технический паспорт, / [Электронный ресурс]

5. Манометр, технический паспорт, / [Электронный ресурс]

6. Электромагнитный расходомер ВЗЛЕТ, технический паспорт, /[Электронный ресурс]

7. Руководство по техническому использованию программного обеспечения Kompas 3D V15

Размещено на allbest.ru