裴 蕾

（上海國(guó)際化建工程咨詢有限公司，上海 200063）

CADWorx 3D設(shè)計(jì)軟件在煤化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

裴 蕾

（上海國(guó)際化建工程咨詢有限公司，上海 200063）

介紹了三維軟件CADWorx與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方法相比所具有的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，并以某甲醇合成項(xiàng)目為例，通過(guò)介紹采用CADWorx軟件實(shí)現(xiàn)三維建模的基本過(guò)程，說(shuō)明其在煤化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和實(shí)用性。

CADWorx；三維建模；煤化工

隨著煤化工行業(yè)的快速發(fā)展，新建或改造項(xiàng)目對(duì)設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)設(shè)計(jì)的需求。一種建立在平面和二維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，讓設(shè)計(jì)目標(biāo)更立體化，更形象化的新興設(shè)計(jì)方法，即3D設(shè)計(jì)，正成為煤化工行業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。我公司于近年引進(jìn)了CADWorx 3D設(shè)計(jì)軟件，該軟件基于全球最流行的AutoCAD平臺(tái)，易學(xué)易用，智能高效。其作為一種更直觀、更完善的設(shè)計(jì)方法，已應(yīng)用于多個(gè)中大型煤化工項(xiàng)目。

1 軟件應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

軟件包括七個(gè)主要模塊：結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道、采暖通風(fēng)、管段、圖漫游和數(shù)據(jù)庫(kù)。

與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)有：①直觀的三維模型，所見即所得，方便布局設(shè)置及配管。技術(shù)交流時(shí)，相關(guān)人員可以更形象的理解實(shí)物造型，方便交流；②實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同合作，不同專業(yè)可平行交互設(shè)計(jì)；③實(shí)時(shí)檢查碰撞，各設(shè)計(jì)單元更好的檢查是否方便安裝；④自動(dòng)生成二維工程圖，大大縮短繪圖時(shí)間，減少圖形錯(cuò)誤；⑤快速準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)材料，并給出材料報(bào)表；⑥與CAESARII的雙向接口，可實(shí)現(xiàn)管道模型的雙向?qū)雽?dǎo)出，確保設(shè)計(jì)模型和分析模型的一致性。

2 項(xiàng)目實(shí)例

本文以某甲醇項(xiàng)目的合成回路為例，對(duì)應(yīng)用CADWorx軟件進(jìn)行三維建模做簡(jiǎn)單介紹（見圖1）。該工藝主要流程為：來(lái)自前工段的新鮮合成氣和氫氣混合，在新鮮氣壓縮機(jī)中壓縮，經(jīng)壓縮和凈化后的合成氣在循環(huán)段出口與合成回路循環(huán)氣混合?；旌虾蟮暮铣蓺馑偷竭M(jìn)出口換熱器，被合成塔出來(lái)的產(chǎn)品氣體加熱，以達(dá)到合成塔的進(jìn)口溫度。進(jìn)料氣體進(jìn)入合成塔后發(fā)生甲醇反應(yīng)。產(chǎn)品氣體離開合成塔后進(jìn)入進(jìn)出口換熱器，產(chǎn)品氣中的甲醇最終經(jīng)過(guò)空冷器和水冷器進(jìn)行冷凝。在高壓分離器中，液態(tài)甲醇產(chǎn)品和循環(huán)氣分離開，循環(huán)氣送往循環(huán)機(jī)入口，液態(tài)甲醇經(jīng)閃蒸器閃蒸后，粗甲醇送往下游裝置。

圖1 應(yīng)用CADWorx軟件展示甲醇合成回路主要裝置

2.1 管道等級(jí)庫(kù)的建立

管道等級(jí)庫(kù)和元件庫(kù)是建立三維模型的基礎(chǔ)。該軟件自帶ASME、DIN等國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，具有完備的規(guī)范元件庫(kù)和管道等級(jí)文件。所有的管道等級(jí)文件都以擴(kuò)展名SPC存放在Spec目次下，在該目次下的SpecEditor.exe文件可以完成管道等級(jí)的建立和修改，也可以復(fù)制同等級(jí)庫(kù)，并進(jìn)行修改。

該甲醇項(xiàng)目用到的管道等級(jí)包括150#、300#、600#、900#和1500#。復(fù)制軟件自帶的這些等級(jí)文件，把用到的管線和管件材料、管徑范圍進(jìn)行修改和擴(kuò)充，然后，打開元件庫(kù)文件，對(duì)用到的元件尺寸進(jìn)行修改，以保證所建管線及管件的尺寸正確。最終，形成項(xiàng)目需要的等級(jí)庫(kù)。

2.2 設(shè)備和結(jié)構(gòu)建模

可以利用CADWorx Equipment自帶的實(shí)體，通過(guò)搭積木的方式生成項(xiàng)目中的各種設(shè)備和容器包括合成塔、汽包、換熱器、分離器、閃蒸罐以及泵等，且可以設(shè)定設(shè)備尺寸、管嘴形式等等，建模效率高。

以甲醇合成塔為例，圖2為設(shè)備部件列表窗口，圖3為合成塔設(shè)備模型圖?？梢詫⒚恳慌_(tái)設(shè)備單獨(dú)保存為一個(gè)文件，后期通過(guò)附著外部參照的方式將各臺(tái)設(shè)備整合到一個(gè)3D模型圖中。也可以參照布置圖，將各臺(tái)設(shè)備直接搭建在同一個(gè)3D模型圖中并準(zhǔn)確定位。

圖2 設(shè)備部件列表窗口

通過(guò)Steel模塊，調(diào)用軟件自帶型鋼數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)置好結(jié)構(gòu)尺寸屬性，方便快速的建立好管架、框架、平臺(tái)、基礎(chǔ)、梯子和護(hù)欄，如圖4所示。

圖4 合成回路主框架模型

然后，將設(shè)備模型與框架結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行整合定位，方便后期配管。

2.3 管道建模

在配管之前應(yīng)先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化設(shè)置，包括管道直徑、管道等級(jí)、管道顯示模式、圖框和比例、圖層的控制以及項(xiàng)目環(huán)境變量定義等。

以合成塔進(jìn)出口工藝管線為例，可以采用搭積木法建立管道模型，也可以使用中心線方法建立管道中心線，然后自動(dòng)添加彎頭，插入其他元件。該模塊強(qiáng)大的智能性允許任意拖拽管道元件，允許修改管道模型的管徑和等級(jí)，且管道模型會(huì)自動(dòng)更新以及在適當(dāng)位置自動(dòng)添加或修改大小頭、三通等元件，方便快速的建立管道模型，見圖5。

圖5 合成塔進(jìn)出口工藝管線模型

CADWorx Plant內(nèi)置碰撞檢查模塊，可實(shí)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行碰撞檢查，不僅可檢查CADWorx創(chuàng)建的設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)、管道模型間的碰撞，還可檢查與AutoCAD實(shí)體間的碰撞。并且在配管過(guò)程中，只要發(fā)生碰撞，就會(huì)自動(dòng)彈出碰撞警告，大大減少了錯(cuò)誤率的發(fā)生。

2.4 生成工程文檔

模型建立完成后可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行所需的出圖模式的設(shè)定，自動(dòng)成批生成ISO圖。內(nèi)置的模型剖切功能，可在3D模型中任意定義平、立面圖的剖切范圍以及視圖方向，在圖紙空間定義好視圖后，可選擇軟件命令標(biāo)注尺寸、管號(hào)、標(biāo)高及設(shè)備位號(hào)等，最后生成項(xiàng)目所需的平、立面圖。軟件還可以對(duì)管道材料自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，可以按業(yè)主的不同需要，生成各種材料報(bào)告。

3 結(jié)束語(yǔ)

CADWorx三維工廠設(shè)計(jì)軟件，作為一款較成熟和功能完備的3D設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用于煤化工設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)三維配管計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)，極大地提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率和工作質(zhì)量，設(shè)計(jì)結(jié)果也能較好地實(shí)現(xiàn)管道工藝流程要求并符合相關(guān)規(guī)程要求，有效的指導(dǎo)了實(shí)踐工作。與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方法相比，其優(yōu)勢(shì)顯而易見。但是，該軟件在應(yīng)用中也具有一定的局限性。比如出圖時(shí)的分層還是按照Autodesk的原始命令進(jìn)行，在圖紙空間定義好視圖后，后期的尺寸標(biāo)注、屬性標(biāo)注都需要手工進(jìn)行標(biāo)注。另外，在模型的整合和分割方面，做的也不盡如人意。因此，該軟件還有很大的發(fā)展空間。

[1] 于軼，蔡曉翔，朱曉丹，等.CADWorx三維工程設(shè)計(jì)軟件在化纖工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].聚酯工業(yè)，2011，24（2）.

[2] 高鋒，李華山，李晉，等.三維軟件CADWorx在油氣處理設(shè)施成橇設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)造船，2014，55（增刊1）.

[3] 曾德芝.試論CADWorx在管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013，（10）.

Application of CADWorx 3D Design Software to Coal Chemical Industry Design

Pei Lei

The features and advantages of 3D software CADWorx compared with the traditional 2D design method were introduced. Through a methanol project example，the application and practicality of CADWorx 3D software in the field of coal chemical industry was illustrated by introducing the process of 3D modeling.

CADWorx；3D modeling；coal chemicalindustry

TQ546

B

1003–6490（2017）05–0007–02

2017–04–17

裴蕾（1982—），女，山東濰坊人，工程師，主要從事煤化工管道設(shè)計(jì)工作。