西電寶雞電氣有限公司　王云鵬

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高壓開關(guān)柜制造過程中母線設(shè)計(jì)流程的改進(jìn)

西電寶雞電氣有限公司王云鵬

高壓開關(guān)柜設(shè)備是輸配電的核心設(shè)備，母線在高壓開關(guān)柜的整個(gè)運(yùn)行過程中起到至關(guān)重要的作用。通過改進(jìn)母線設(shè)計(jì)流程可以減少開關(guān)柜產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，加快交付用戶產(chǎn)品的時(shí)間，從而提高企業(yè)的整體工作效率。

高壓開關(guān)柜；母線設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)流程；制造周期

高壓開關(guān)設(shè)備廣泛應(yīng)用于國(guó)家大型電力工程項(xiàng)目和石化、冶金、交通、煤炭項(xiàng)目的關(guān)鍵部分，是輸配電的核心設(shè)備。高壓開關(guān)柜母線在設(shè)備中起到匯集、分配和傳送電能的作用，其制作是長(zhǎng)期以來制約各高壓開關(guān)柜生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)，母線的設(shè)計(jì)、制作及其裝配占到開關(guān)柜產(chǎn)品生產(chǎn)周期的1/5，并且因制作不準(zhǔn)確而造成的現(xiàn)場(chǎng)安裝困難和材料浪費(fèi)嚴(yán)重影響生產(chǎn)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

一、開關(guān)柜生產(chǎn)流程

眾多開關(guān)柜生產(chǎn)廠家發(fā)展至今已經(jīng)形成一套成熟的生產(chǎn)流程，其中母線裝配這一環(huán)節(jié)發(fā)生在一次部件裝配完成后，待觸頭盒、互感器、接地開關(guān)、傳感器等主要一次部件裝配完成后才能進(jìn)行母線的裝配，母線是連接這些一次部件的組件。

二、母線的設(shè)計(jì)

1、影響母線設(shè)計(jì)因素

母線的設(shè)計(jì)及制作之所以成為開關(guān)柜生產(chǎn)的瓶頸環(huán)節(jié)是由于其作為一種造價(jià)較高的組件在設(shè)計(jì)過程中要求高準(zhǔn)確性，母線在開關(guān)柜產(chǎn)品造價(jià)中約占10%到30%不等，要求設(shè)計(jì)及加工精度控制在1mm以內(nèi)。誤差過大的母線會(huì)導(dǎo)致母線與一次部件，母線與母線間的裝配困難，甚至無法裝配；母線搭接部分不穩(wěn)固會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電回路電阻過大，帶來局部升溫過高等對(duì)電路運(yùn)行不穩(wěn)定的不良影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致重大故障發(fā)生。影響母線設(shè)計(jì)的主要因素有：

第一、開關(guān)柜的方案及結(jié)構(gòu)——不同的開關(guān)柜方案決定不同的母線連接方式，根據(jù)開關(guān)柜設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)母線才能實(shí)現(xiàn)其功能。同時(shí)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)也決定不同的母線長(zhǎng)度和折彎尺寸，由于結(jié)構(gòu)的不同會(huì)導(dǎo)致母線在柜內(nèi)的相關(guān)尺寸變化。

第二、一次部件的安裝尺寸——用戶在選用一次部件時(shí)往往會(huì)指定不同廠家和不同型號(hào)的產(chǎn)品，這些一次部件有不同的安裝尺寸和要求，必須針對(duì)每一批合同設(shè)計(jì)專門與其配套的母線。

第三、母線規(guī)格——母線的搭接有嚴(yán)格的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，不同規(guī)格的母線具有不同的搭接方式和開孔尺寸要求。

2、母線設(shè)計(jì)流程

第一步、信息采集。母線的設(shè)計(jì)是根據(jù)不同合同下的產(chǎn)品技術(shù)要求來實(shí)現(xiàn)的，母線的相關(guān)信息大體可以從三個(gè)渠道獲得：（1）從施工通知中獲取相關(guān)信息。（2）從排列圖中獲取相關(guān)信息。（3）從開關(guān)柜結(jié)構(gòu)技術(shù)通知中獲取相關(guān)信息。

第二步、母線測(cè)量。在開關(guān)柜一次部件裝配完畢后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量。

第三步、母線繪制。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（如Auto CAD）完成母線繪制。在母線繪制過程中需要保證母線在連接各個(gè)一次部件時(shí)避讓開關(guān)柜柜體任何部位、二次部件及低壓線路、非同相的母線并留有足夠的安全距離。

第四步、圖紙輸出。完成母線設(shè)計(jì)后還需附注相關(guān)工藝要求。最后將電子版圖紙輸出為母線施工圖樣，以安排加工制作，最終完成母線裝配。

三、母線設(shè)計(jì)流程的改進(jìn)

以上描述的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式適用于小批量、多品種的個(gè)性化定制型開關(guān)柜產(chǎn)品。但其自身具有一定的缺點(diǎn)：首先，現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量的方法往往會(huì)因測(cè)量不準(zhǔn)確導(dǎo)致圖紙輸入信息存在誤差，導(dǎo)致母線設(shè)計(jì)出現(xiàn)誤差，最終造成大量母線浪費(fèi)和高額經(jīng)濟(jì)損失。其次，在完整的開關(guān)柜裝配流程中，從柜體拼裝到最終的檢驗(yàn)完成因合同下開關(guān)柜數(shù)量及方案不同約耗時(shí)三至五天以上，而母線設(shè)計(jì)加工卻占其中的一至兩天，效率低下。

為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)效率，縮短交貨周期，實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造水平和管理水平的提高，提高企業(yè)的市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，母線設(shè)計(jì)流程的改進(jìn)是必須要解決的。

母線設(shè)計(jì)流程的改進(jìn)體現(xiàn)在將母線的設(shè)計(jì)提前至開關(guān)柜一次部件裝配之前，并且省略了現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量這一步驟，直接利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)完成母線模擬設(shè)計(jì)。具體實(shí)現(xiàn)過程步驟如下：

1、開關(guān)柜框架模塊的建立。根據(jù)開關(guān)柜設(shè)計(jì)方案及結(jié)構(gòu)技術(shù)通知等文件在計(jì)算機(jī)中完成開關(guān)柜柜體結(jié)構(gòu)零件模塊建立，利用電子版開關(guān)柜結(jié)構(gòu)零件圖紙，將其轉(zhuǎn)化為1:1比例的零件模塊，并建立零部件圖紙庫。

2、一次部件和絕緣件模塊的建立。根據(jù)一次部件和絕緣件外形尺寸及安裝尺寸在計(jì)算機(jī)中完成模塊建立，包括電流互感器、電壓互感器、零序互感器、接地開關(guān)、隔離開關(guān)等。

3、模擬拼裝。根據(jù)不同方案要求將建立完成的柜體零件模塊和一次部件及絕緣件模塊在計(jì)算機(jī)中完成模擬拼裝，如：架空進(jìn)線方案、饋線方案等。

4、母線設(shè)計(jì)。于完成模擬拼裝的開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行母線的設(shè)計(jì)，接下來完成柜內(nèi)母線圖紙繪制。

四、兩種不同設(shè)計(jì)流程的比較

1、縮短生產(chǎn)周期。傳統(tǒng)模式下母線設(shè)計(jì)步驟在流程順序上位于開關(guān)柜一次部件裝配完畢后。而改進(jìn)后的母線設(shè)計(jì)在順序上與開關(guān)柜柜體拼裝這一步驟是平行的，母線設(shè)計(jì)加工提前于一次部件裝配，無須等待一次部件裝配就能進(jìn)行母線的設(shè)計(jì)，并且省略了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量這一步驟。

2、省略等待時(shí)間。母線設(shè)計(jì)及加工這一步驟需要1至2個(gè)工作日，在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中，開關(guān)柜完成一次部件裝配后需要等待母線的設(shè)計(jì)加工才能進(jìn)行裝配，這段時(shí)間內(nèi)，其余工作基本處于停滯狀態(tài)。改進(jìn)后的母線設(shè)計(jì)流程解決了這個(gè)問題，將母線裝配和一次部件裝配融為一體，同一時(shí)間搭配進(jìn)行。

3、降低生產(chǎn)成本。采用改進(jìn)的母線設(shè)計(jì)流程后，縮短生產(chǎn)周期，縮小等待時(shí)間，采用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)較人工測(cè)量后再設(shè)計(jì)在準(zhǔn)確度方面有很大提升，也減少了母線的浪費(fèi)。模塊化的零部件模擬拼裝在開關(guān)柜實(shí)際裝配前就能發(fā)現(xiàn)很多裝配中可能遇到的問題。提前解決問題，減少了因設(shè)計(jì)失誤帶來的母線損失。從實(shí)行改進(jìn)后的母線設(shè)計(jì)流程一年來的情況統(tǒng)計(jì)來看，由于母線設(shè)計(jì)失誤造成的經(jīng)濟(jì)損失減少了至少5%以上。

五、母線設(shè)計(jì)流程改進(jìn)過程中遇到的問題及解決辦法

從提出母線設(shè)計(jì)流程改進(jìn)構(gòu)想到執(zhí)行這一設(shè)計(jì)流程這段時(shí)間內(nèi)，遇到不少影響母線設(shè)計(jì)的問題。一方面問題來自于開關(guān)柜柜體零件誤差和裝配誤差，由于柜體零件加工過程中如沖孔、折彎時(shí)未按圖紙加工，檢驗(yàn)人員漏檢，導(dǎo)致錯(cuò)誤零件進(jìn)入裝配階段，造成開關(guān)柜柜體結(jié)構(gòu)零件與圖紙不符；由于柜體裝配工藝問題，造成柜體結(jié)構(gòu)裝配誤差超差，導(dǎo)致模擬設(shè)計(jì)的母線無法正常裝配。以上問題在通過加大零件制作檢驗(yàn)力度和改進(jìn)裝配工藝都得到了較大程度的解決。另一方面問題則來自于一次部件實(shí)際尺寸與圖紙不符，一次部件的外形尺寸及安裝尺寸直接影響母線設(shè)計(jì)，但是由于實(shí)際到貨一次部件相關(guān)尺寸與制造廠家在技術(shù)協(xié)議中附圖的尺寸不同，或用戶臨時(shí)變更造成一次部件型號(hào)變化都造成了先前設(shè)計(jì)加工完畢的母線無法裝配，近50%以上母線無法裝配的情況是由于這一方面問題造成的。這需要通過加大入廠檢驗(yàn)力度和調(diào)整母線加工制作的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來應(yīng)對(duì)。

六、結(jié)語與展望

母線設(shè)計(jì)流程的改進(jìn)對(duì)于開關(guān)柜生產(chǎn)企業(yè)意義重大。通過改進(jìn)母線的設(shè)計(jì)流程，企業(yè)所關(guān)心的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本都得到一定程度上的解決。在未來的工作中我們應(yīng)該更多的關(guān)注母線設(shè)計(jì)過程中遇到的各種問題，及時(shí)找出解決辦法，努力消除開關(guān)柜生產(chǎn)流程中的這一瓶頸現(xiàn)象，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本，推動(dòng)產(chǎn)品的工業(yè)化進(jìn)程，充分響應(yīng)集團(tuán)“質(zhì)量管理提升年”的號(hào)召，進(jìn)而提高企業(yè)的市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)能力。

［1］焦亮.高壓開關(guān)柜主母線計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的建立及系統(tǒng)集成［J］.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2006，28（2）:56-58.