張棟順?慈鵬?武嘉培?陳周燕

摘要：介紹了應(yīng)用PDMS三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電廠水處理系統(tǒng)襯塑管道設(shè)計(jì)的方法，分析了其相對(duì)于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)在提高效率、減少差錯(cuò)、數(shù)字化設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)點(diǎn)，指出其開創(chuàng)了襯塑管道設(shè)計(jì)的新方法。

關(guān)鍵詞：襯塑管道；PDMS；三維；軸測(cè)圖

作者簡(jiǎn)介：張棟順（1981-），男，遼寧撫順人，國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，工程師。（北京 100095）慈鵬（1984-），男，山東聊城人，華電工程（集團(tuán)）有限公司新能源公司，助理工程師。（北京 100035）

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）05-0231-02

國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）在以往的火力發(fā)電廠水處理系統(tǒng)襯塑管道設(shè)計(jì)中均采用河北電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院于20世紀(jì)90年代開發(fā)的基于MS-DOS系統(tǒng)的化學(xué)管道軸測(cè)圖繪制軟件——CPDP（Chemo Piping & Drawing Program）。運(yùn)用此軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需采用CAD預(yù)先進(jìn)行管道的平、斷面二維布置，再根據(jù)布置圖進(jìn)行軟件錄入，存在重復(fù)工作量大、效率低、差錯(cuò)率高等缺點(diǎn)。在設(shè)計(jì)理念高速發(fā)展的今天，急需一種新的設(shè)計(jì)方法來(lái)擬補(bǔ)現(xiàn)在不足。

PDMS（Plant Design Management System）軟件是由英國(guó)AVEVA公司開發(fā)的三維工廠設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備、土建結(jié)構(gòu)、電纜橋架、管道、支吊架及平臺(tái)扶梯等各個(gè)專業(yè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。PDMS軟件是一種虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality）技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)。[1]本文將對(duì)PDMS三維設(shè)計(jì)軟件在襯塑管道中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

一、應(yīng)用方法

我院于2003年引進(jìn)PDMS軟件，并已廣泛應(yīng)用于鍋爐、汽機(jī)、化學(xué)、水工、除灰、電氣、結(jié)構(gòu)、暖通等各專業(yè)的設(shè)計(jì)之中，但尚未應(yīng)用于水處理系統(tǒng)襯塑管道設(shè)計(jì)。襯塑管道設(shè)計(jì)與普通工藝管道設(shè)計(jì)主要有兩點(diǎn)不同：一是襯塑管道組件均為組合件，因而GD87及GD2000均不能直接應(yīng)用于襯塑管道設(shè)計(jì)，需建立針對(duì)襯塑管道的專屬非標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)；二是需要對(duì)圖紙進(jìn)行單獨(dú)的定制，對(duì)圖紙中每一個(gè)組件進(jìn)行單獨(dú)編號(hào)，以便管道加工及現(xiàn)場(chǎng)組裝，并針對(duì)每一個(gè)組件單獨(dú)統(tǒng)計(jì)重量。

1.建立元件庫(kù)、等級(jí)庫(kù)

運(yùn)用PDMS進(jìn)行襯塑管道設(shè)計(jì)需要預(yù)先建立襯塑管道專屬元件庫(kù)，包括襯塑直管段（見(jiàn)圖1）、襯塑三通、襯塑四通、襯塑彎頭（見(jiàn)圖2）、襯塑大小頭等。每一個(gè)元件都有屬性保存它的詳細(xì)信息，不同類型的元件屬性也不同。這些信息將為設(shè)計(jì)人員開展管道設(shè)計(jì)時(shí)提供依據(jù)，并可根據(jù)需要在圖紙中抽取部分信息，如名稱、規(guī)格、壓力等級(jí)、重量等，并按要求匯總，以達(dá)到管道的加工及安裝要求。

元件庫(kù)建好后應(yīng)再建立管道等級(jí)庫(kù)，將設(shè)計(jì)中用到的襯塑管道、耐腐蝕閥門及其他元件整合在等級(jí)庫(kù)中，為后續(xù)的管道建模做準(zhǔn)備。

2.設(shè)備建模

根據(jù)設(shè)備制造廠提供的資料，在Equipment模式下建立設(shè)備的等比例3D實(shí)體模型。[2]建模采用搭積木的方式，并應(yīng)根據(jù)車間總體布置，將設(shè)備準(zhǔn)確定位在空間軸網(wǎng)之中。在設(shè)備建模過(guò)程中，重點(diǎn)應(yīng)建立設(shè)備相關(guān)各接口管嘴，先取相應(yīng)的管嘴等級(jí)，并定義屬性。

3.管道建模

在Pipework模式下，選取預(yù)先建好的管道等級(jí)，根據(jù)工藝系統(tǒng)流程，確定管道的頭和尾接口管嘴，并依次建立各元件模型，直至頭尾閉合，管道模型即建立完成（見(jiàn)圖3）。因襯塑管道為工廠預(yù)制件，分為標(biāo)準(zhǔn)管件和非標(biāo)準(zhǔn)管件。對(duì)于直管段，受其加工工藝限制，管件最大長(zhǎng)度一般為4m，也就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管件的長(zhǎng)度，其他長(zhǎng)度的直管段均為非標(biāo)準(zhǔn)直管段。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)直管段，設(shè)計(jì)人員需給定每一個(gè)管件的長(zhǎng)度。因襯塑管道元件的特殊性，其在設(shè)計(jì)中不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)頭、尾擬合，進(jìn)而在進(jìn)行長(zhǎng)距離管道設(shè)計(jì)時(shí)需采多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直管段與一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)直管段進(jìn)行組合，以達(dá)到布置要求。類似地，非標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的彎頭、三通、四通等管件可根據(jù)需要進(jìn)行加長(zhǎng)。

以往的CAD二維設(shè)計(jì)中，往往需要對(duì)設(shè)備及管道進(jìn)行平面、正視、側(cè)視三視圖設(shè)計(jì)，各視圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系完全靠設(shè)計(jì)人員空間想象來(lái)規(guī)劃完成，往往因?yàn)轭櫞耸П嗽斐筛饕晥D之前管道的不對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生差錯(cuò)。采用PDMS三維設(shè)計(jì)軟件可以使設(shè)計(jì)人員更加直觀地對(duì)管道進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，并能夠根據(jù)空間中各種模型的位置關(guān)系對(duì)管道布置的合理性進(jìn)行正確判斷。

4.創(chuàng)建管道支吊點(diǎn)

根據(jù)管道布置的實(shí)際需要，利用PUCG支吊架接口程序創(chuàng)建支吊點(diǎn)，而后根據(jù)西北電力設(shè)計(jì)院的《火力發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計(jì)手冊(cè)》編制支吊架明細(xì)表。

5.碰撞檢查

在火力發(fā)電廠施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)最多的設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題就是碰撞問(wèn)題。碰撞問(wèn)題一般分為兩種：一種是專業(yè)內(nèi)部管道、設(shè)備的碰撞；另一種是與相關(guān)專業(yè)如土建梁（柱）、電纜橋架、暖通風(fēng)道等的碰撞。在以往的CAD二維設(shè)計(jì)中，僅憑設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑物、設(shè)備、管道及附屬設(shè)施的空間想象進(jìn)行碰撞的判斷，往往因各卷冊(cè)設(shè)計(jì)人之間的工作相對(duì)獨(dú)立、專業(yè)之間的交流配合不夠而導(dǎo)致各種無(wú)法預(yù)見(jiàn)的碰撞，而這些潛在的差錯(cuò)大部分都只能在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，管道及設(shè)備等的各種碰撞問(wèn)題一直是影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要因素。PDMS的檢碰功能很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。PDMS具備模型碰撞檢查功能，并能生成相應(yīng)的碰撞報(bào)告，給出具體的碰撞位置、類型等信息，為設(shè)計(jì)人員修改完善模型提供了參考，便于設(shè)計(jì)人員對(duì)模型進(jìn)行修改（見(jiàn)圖4、圖5）），避免設(shè)計(jì)差錯(cuò)，從而大幅提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

6.出圖

根據(jù)已建立的模型，PDMS可以生成設(shè)備及管道的平、斷面布置圖，也可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化定制直接抽取符合施工要求的襯塑管道的軸測(cè)圖（ISO圖，見(jiàn)圖6、圖7），大幅減少了設(shè)計(jì)人員在后續(xù)出圖方面的工作量。

二、應(yīng)用效果

我院已在印度GMR工程鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理及循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)中運(yùn)用PDMS進(jìn)行襯塑管道設(shè)，實(shí)現(xiàn)了襯塑管道設(shè)計(jì)由二維平面向三維立體的突破。與以往工程中采用CPDP軟件設(shè)計(jì)對(duì)比，優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程，提高了設(shè)計(jì)效率，減少了設(shè)計(jì)差錯(cuò)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。尤其對(duì)于涉外項(xiàng)目，因減少了因設(shè)計(jì)差錯(cuò)而造成的襯塑管道返廠及現(xiàn)場(chǎng)修改的工作量，降低了此部分的費(fèi)用，同時(shí)為計(jì)劃安裝進(jìn)度的實(shí)現(xiàn)提供了保障。通過(guò)襯塑管道三維設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用，我院相關(guān)設(shè)計(jì)人員在軟件應(yīng)用及流程優(yōu)化方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，將更好地指導(dǎo)后續(xù)工程的開展。

三、結(jié)束語(yǔ)

在電廠水處理系統(tǒng)襯塑管道設(shè)計(jì)中應(yīng)用PDMS三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的信息化、數(shù)字化，設(shè)計(jì)成品更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，有效解決了襯塑管道設(shè)計(jì)復(fù)雜、效率低、錯(cuò)誤率高的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)工程設(shè)計(jì)已逐漸向三維數(shù)字化設(shè)計(jì)方向發(fā)展。我院數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)還處于起步階段，作為其核心內(nèi)容之一，PDMS三維軟件的逐步應(yīng)用推廣將推動(dòng)數(shù)字化電廠設(shè)計(jì)更快速發(fā)展。三維設(shè)計(jì)將促進(jìn)電力行業(yè)整體設(shè)計(jì)水平的提高，三維設(shè)計(jì)水平也將是未來(lái)衡量電力設(shè)計(jì)咨詢企業(yè)技術(shù)實(shí)力的新標(biāo)準(zhǔn)，采用三維設(shè)計(jì)取代二維設(shè)計(jì)將是各電力設(shè)計(jì)咨詢企業(yè)未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)的主要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]景曉冬，唐利萍.PDMS軟件在鍋爐設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程，2006，22（1）：55-56.

[2]黃增宏，魯海威.三維工程設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)——PDMS[J].吉林電力，2000，（6）：45-46.

（責(zé)任編輯：王祝萍）