● 摘要
大型燃气轮机的外部附件十分复杂，它包括燃油、滑油、冷却、启动、控制等系统，外部管路系统是其中的重要组成部分之一，直接影响到燃气轮机的可靠性和安全性。由于燃气轮机外部管路敷设的复杂性，传统的手工布线一直存在效率低、精度差、易出错等不足。随着CAD/CAM技术的快速发展，很多CAD软件，如AutoCAD、Solidworks、Pro/E、UG NX等，都提供了专门的管路设计模块。然而在复杂机电设备设计中，这些CAD软件的管路模块仍然具有一定的局限性，主要表现在智能化程度不高、无法自动布线，不能较好地融合专业的工程知识经验等。本文主要针对大型燃气轮机外部管路敷设问题，探索了计算机辅助布线的相关技术，包括敷设系统的总体架构，自动布线，调频分析等，并在UG NX及其二次开发平台进行了验证。首先，本文介绍了燃气轮机外部管路敷设方式的发展以及敷设的一般原则，总结了计算机辅助布线技术的研究现状，包括国外航空发动机公司管路敷设系统的发展、商用CAD系统中的布线模块以及管路自动布线技术的研究，比较了用于自动布线的不同算法之间的优势和不足。同时说明了本文研究的课题背景、研究目标和研究意义，提出了本课题的研究思路和本文的总体架构。其次，根据燃气轮机外部管路的结构和特点以及管路敷设准则，本文提出了计算机辅助管路敷设系统的总体架构，并重点研究了基于投影层面法和改进Lee算法的自动布线技术，以及燃气轮机外部管路调频分析方法和影响因素，给出了完整的自动布线算法和调频分析结论，较好地解决了布线中坐标转换、路径优化等问题。最后，在UG NX二次开发平台上，本文搭建了燃气轮机外部管路敷设原型系统，展示了系统体系结构，功能模块开发和用户界面，给出了验证了本文提出的自动布线技术方案的实例。