空分工程設(shè)計(jì)中PDMS的開發(fā)應(yīng)用

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摘要：隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，空分市場的完善，用戶對(duì)工程投資成本核算越來越嚴(yán)格。這要求從工程設(shè)計(jì)源頭開始，就需要提供更加精確細(xì)致的設(shè)計(jì)成品。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式在滿足工程技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等要求下，有效提高設(shè)計(jì)成品精度的問題，引進(jìn)新的設(shè)計(jì)方式已是勢在必行。pdms為一款一體化多專業(yè)集成布置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，在以解決工廠管道設(shè)計(jì)為核心的同時(shí)，解決設(shè)備、結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、電氣、儀表等各專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)及協(xié)作聯(lián)動(dòng)方面效果顯著。

關(guān)鍵詞：空分工程；工程設(shè)計(jì)；開發(fā)；應(yīng)用

近年來隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，空分設(shè)備的主要用戶由常規(guī)的鋼鐵冶金行業(yè)拓展到了石化、煤化工、電子等行業(yè)。在全球?qū)で筇娲茉春蛧夷茉唇Y(jié)構(gòu)政策調(diào)整的大背景下，以及中國煤化工行業(yè)自身領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度和技術(shù)，也給空分行業(yè)帶來了新的機(jī)遇和發(fā)展。在伴隨這種快速發(fā)展的前提下，工程投資成本核算也越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式在新的工程技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性等多重要求下愈顯乏力，引進(jìn)新的設(shè)計(jì)方式勢在必行。PDMS為一款一體化多專業(yè)集成布置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，在以解決工廠管道設(shè)計(jì)為核心的同時(shí)，解決設(shè)備、結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、電氣、儀表等各專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)及協(xié)作聯(lián)動(dòng)方面效果顯著。下面結(jié)合內(nèi)蒙古輝騰2×48000Nm3/h空分裝置的工程設(shè)計(jì)，探索PDMS在大型空分中的開發(fā)與應(yīng)用。

1PDMS三維設(shè)計(jì)軟件的前期開發(fā)

開封空分集團(tuán)有限公司是國內(nèi)空分行業(yè)最早引進(jìn)和運(yùn)用PDMS進(jìn)行冷箱內(nèi)管道設(shè)計(jì)的企業(yè)，公司自1997年引進(jìn)PDMS以來，成功應(yīng)用于多套空分裝置的工程設(shè)計(jì)，效果顯著。但隨著近年來空分裝置愈來愈趨向大型、特大型化，之前針對(duì)空分規(guī)模等級(jí)的定制越來越不滿足目前空分裝置的設(shè)計(jì)要求，因此，在2012年起對(duì)其進(jìn)行了升級(jí)和二次開發(fā)，針對(duì)大型、特大型空分裝置的特點(diǎn)豐富了軟件，包括數(shù)據(jù)庫的開發(fā)、各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的功能優(yōu)勢。

1.1針對(duì)管道材料等級(jí)和元件庫的建立和完善開發(fā)

依據(jù)目前大型空分裝置的工藝流程特點(diǎn)，針對(duì)性的完善了空分管道材料等級(jí)庫和元件庫，涵蓋了從低壓到高壓、從歐標(biāo)到美標(biāo)、從小DN8到DN3000；材料也完成了鋁合金、碳鋼、低溫鋼、不銹鋼、合金鋼、鍍鋅鋼的全覆蓋，更精確的滿足大型、特大型空分裝置工程設(shè)計(jì)的要求。

1.2針對(duì)特殊元件的開發(fā)

在空分裝置的工程設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)一些數(shù)量相對(duì)較少但卻不可缺少的特殊元件如8字盲板、錐形過濾器等，為它們組建專門的特殊元件庫，設(shè)計(jì)中極大的簡便了建模工作。

1.3閥門庫的開發(fā)

在空分裝置中涉及的閥門種類、規(guī)格較多，如蝶閥、閘閥、截止閥、球閥等，為了與實(shí)際貼和，采取了參數(shù)化的設(shè)計(jì)，最大程度的還原閥門的實(shí)際形態(tài)。

1.4定制標(biāo)準(zhǔn)化的出圖

進(jìn)一步開發(fā)PDMS的出圖功能，定制標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備布置圖、管道布置圖、單線圖的出圖圖框，實(shí)現(xiàn)設(shè)備名稱、支撐標(biāo)高、管口信息、材料信息及匯總的自動(dòng)輸出。

2PDMS三維設(shè)計(jì)軟件在內(nèi)蒙古輝騰空分裝置工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在內(nèi)蒙古輝騰空分裝置的工程設(shè)計(jì)中，依據(jù)國內(nèi)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求，采用全新升級(jí)的PDMS軟件系統(tǒng)，并同步設(shè)備、結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、電氣、儀表專業(yè)。內(nèi)蒙古輝騰空分裝置的PDMS工程設(shè)計(jì)中包括空分裝置各工藝系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)和設(shè)備、結(jié)構(gòu)、建筑布置，PDMS建模效果圖見圖1。在壓縮系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、膨脹增壓系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)中，PDMS三維軟件的應(yīng)用極大的提高了施工圖設(shè)計(jì)的深度和精度；對(duì)于裝置內(nèi)部綜合管網(wǎng)的工程設(shè)計(jì)，管道專業(yè)設(shè)計(jì)師同建筑、結(jié)構(gòu)、儀表、電氣、暖通專業(yè)設(shè)計(jì)師溝通協(xié)調(diào)，通過反復(fù)協(xié)商修改，調(diào)整管道布置，有效的解決了各專業(yè)之間碰撞和沖突問題。

2.1壓縮系統(tǒng)管路的工程設(shè)計(jì)

氣體壓縮系統(tǒng)管道的工程設(shè)計(jì)，利用PDMS完成壓縮系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備、結(jié)構(gòu)、土建等模型后建立管道模型，并利用管道應(yīng)力分析軟件調(diào)整完善管道支架位置、管道走向或通過必要的補(bǔ)償設(shè)備，滿足空氣壓縮機(jī)、空氣增壓機(jī)、汽輪機(jī)、空冷器等設(shè)備管口的受力要求；同時(shí)通過和儀表、電氣等專業(yè)協(xié)同配合解決碰撞和沖突問題。壓縮系統(tǒng)管路的PDMS建模效果圖見圖2。

2.2純化系統(tǒng)管路的工程設(shè)計(jì)

純化系統(tǒng)管路是空分裝置最復(fù)雜的管道配置單元之一，管徑范圍跨度大，管道介質(zhì)和流動(dòng)方向循環(huán)切換，切換過程中介質(zhì)溫差變化較大，管路復(fù)雜。在內(nèi)蒙古輝騰空分裝置項(xiàng)目中，僅通過PDMS完成設(shè)計(jì)建模，即可完成提取各種軸側(cè)視圖、剖面圖、設(shè)備平面布置圖、管道平面布置圖、管道單線圖，在滿足施工要求的同時(shí)，也給生產(chǎn)、管理和維護(hù)改造提供了極大便利。純化系統(tǒng)管路的PDMS建模效果圖見圖3。

2.3精餾系統(tǒng)管路的工程設(shè)計(jì)

精餾系統(tǒng)管路是指空分冷箱內(nèi)低溫介質(zhì)和外部常溫介質(zhì)的管道交接系統(tǒng)管路，包含自膨脹增壓系統(tǒng)至空分冷箱以及冷箱與其它設(shè)備相關(guān)銜接的管路系統(tǒng)。在這些相關(guān)銜接管路中，操作溫度從-196℃到環(huán)境溫度，溫差變化較大，應(yīng)力的消除極為重要，既對(duì)冷箱整體結(jié)構(gòu)有影響，也對(duì)外部管路的設(shè)計(jì)水平提出了更高要求。借助PDMS三維立體模型，通過應(yīng)力分析軟件的反復(fù)校核調(diào)整，很短的時(shí)間內(nèi)就完成了整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化。精餾系統(tǒng)管路的PDMS建模效果圖見圖4。在內(nèi)蒙古輝騰2×48000Nm3/h空分裝置的工程設(shè)計(jì)中，采用PDMS三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)空分設(shè)備的工藝設(shè)備、管道、建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、儀表等的總平面布置進(jìn)行綜合、全面、協(xié)同的三維設(shè)計(jì)，有效避免了在施工過程中發(fā)生的各種碰撞和沖突問題，大大節(jié)省了人力物力。

3結(jié)束語

PDMS三維設(shè)計(jì)軟件為布置設(shè)計(jì)提供了易于操作、高效直觀的設(shè)計(jì)環(huán)境，同時(shí)也帶來了專業(yè)化、流程化的設(shè)計(jì)理念。在空分工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用PDMS三維設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)精度和設(shè)計(jì)深度比較常規(guī)的二維設(shè)計(jì)有了極大提升。通過PDMS提取三維設(shè)計(jì)效果圖、ISO單線圖、剖面圖、側(cè)視圖、設(shè)備表、管口表和材料表等，也大大提高了工程設(shè)計(jì)效率。在面對(duì)規(guī)模日趨大型化、特大型化的空分裝置設(shè)計(jì)中，應(yīng)用PDMS一體化多專業(yè)集成布置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，極大地降低了設(shè)計(jì)工作量，通過與應(yīng)力計(jì)算配套完成的施工圖設(shè)計(jì)，也有效提高了設(shè)計(jì)精度，多專業(yè)同步協(xié)同合作，也大大降低了施工過程中常出現(xiàn)的碰撞和沖突問題。PDMS在面對(duì)越來越規(guī)模化、越來越復(fù)雜的空分工程設(shè)計(jì)，表現(xiàn)出越來越強(qiáng)的綜合競爭力，也必將帶動(dòng)整個(gè)空分行業(yè)的整體設(shè)計(jì)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]PDMS用戶指導(dǎo)手冊(cè)AVEVAUserDocumentation.

[2]萬金發(fā)PDMS三維軟件在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用鋼鐵技術(shù)2002.06.

[3]李向東談PDMS三維配管在化工工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用《化工管理》第20期.

作者：黃新民 單位：開封空分集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司