空分工程設計中PDMS的開發應用

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摘要：隨著國家經濟建設的飛速發展，空分市場的完善，用戶對工程投資成本核算越來越嚴格。這要求從工程設計源頭開始，就需要提供更加精確細致的設計成品。傳統的設計方式在滿足工程技術性、經濟性等要求下，有效提高設計成品精度的問題，引進新的設計方式已是勢在必行。pdms為一款一體化多專業集成布置設計數據庫平臺，在以解決工廠管道設計為核心的同時，解決設備、結構、建筑、暖通、電氣、儀表等各專業詳細設計及協作聯動方面效果顯著。

關鍵詞：空分工程；工程設計；開發；應用

近年來隨著國家經濟建設的飛速發展，空分設備的主要用戶由常規的鋼鐵冶金行業拓展到了石化、煤化工、電子等行業。在全球尋求替代能源和國家能源結構政策調整的大背景下，以及中國煤化工行業自身領先的產業化進度和技術，也給空分行業帶來了新的機遇和發展。在伴隨這種快速發展的前提下，工程投資成本核算也越來越嚴格，傳統的設計方式在新的工程技術性和經濟性等多重要求下愈顯乏力，引進新的設計方式勢在必行。PDMS為一款一體化多專業集成布置設計數據庫平臺，在以解決工廠管道設計為核心的同時，解決設備、結構、建筑、暖通、電氣、儀表等各專業詳細設計及協作聯動方面效果顯著。下面結合內蒙古輝騰2×48000Nm3/h空分裝置的工程設計，探索PDMS在大型空分中的開發與應用。

1PDMS三維設計軟件的前期開發

開封空分集團有限公司是國內空分行業最早引進和運用PDMS進行冷箱內管道設計的企業，公司自1997年引進PDMS以來，成功應用于多套空分裝置的工程設計，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，之前針對空分規模等級的定制越來越不滿足目前空分裝置的設計要求，因此，在2012年起對其進行了升級和二次開發，針對大型、特大型空分裝置的特點豐富了軟件，包括數據庫的開發、各專業協同設計的功能優勢。

1.1針對管道材料等級和元件庫的建立和完善開發

依據目前大型空分裝置的工藝流程特點，針對性的完善了空分管道材料等級庫和元件庫，涵蓋了從低壓到高壓、從歐標到美標、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計的要求。

1.2針對特殊元件的開發

在空分裝置的工程設計中會出現一些數量相對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，設計中極大的簡便了建模工作。

1.3閥門庫的開發

在空分裝置中涉及的閥門種類、規格較多，如蝶閥、閘閥、截止閥、球閥等，為了與實際貼和，采取了參數化的設計，最大程度的還原閥門的實際形態。

1.4定制標準化的出圖

進一步開發PDMS的出圖功能，定制標準的設備布置圖、管道布置圖、單線圖的出圖圖框，實現設備名稱、支撐標高、管口信息、材料信息及匯總的自動輸出。

2PDMS三維設計軟件在內蒙古輝騰空分裝置工程設計中的應用

在內蒙古輝騰空分裝置的工程設計中，依據國內相關的技術規范要求，采用全新升級的PDMS軟件系統，并同步設備、結構、建筑、暖通、電氣、儀表專業。內蒙古輝騰空分裝置的PDMS工程設計中包括空分裝置各工藝系統、液體貯存系統和設備、結構、建筑布置，PDMS建模效果圖見圖1。在壓縮系統、預冷系統、純化系統、膨脹增壓系統、精餾系統、液體貯存系統的管道設計中，PDMS三維軟件的應用極大的提高了施工圖設計的深度和精度；對于裝置內部綜合管網的工程設計，管道專業設計師同建筑、結構、儀表、電氣、暖通專業設計師溝通協調，通過反復協商修改，調整管道布置，有效的解決了各專業之間碰撞和沖突問題。

2.1壓縮系統管路的工程設計

氣體壓縮系統管道的工程設計，利用PDMS完成壓縮系統內設備、結構、土建等模型后建立管道模型，并利用管道應力分析軟件調整完善管道支架位置、管道走向或通過必要的補償設備，滿足空氣壓縮機、空氣增壓機、汽輪機、空冷器等設備管口的受力要求；同時通過和儀表、電氣等專業協同配合解決碰撞和沖突問題。壓縮系統管路的PDMS建模效果圖見圖2。

2.2純化系統管路的工程設計

純化系統管路是空分裝置最復雜的管道配置單元之一，管徑范圍跨度大，管道介質和流動方向循環切換，切換過程中介質溫差變化較大，管路復雜。在內蒙古輝騰空分裝置項目中，僅通過PDMS完成設計建模，即可完成提取各種軸側視圖、剖面圖、設備平面布置圖、管道平面布置圖、管道單線圖，在滿足施工要求的同時，也給生產、管理和維護改造提供了極大便利。純化系統管路的PDMS建模效果圖見圖3。

2.3精餾系統管路的工程設計

精餾系統管路是指空分冷箱內低溫介質和外部常溫介質的管道交接系統管路，包含自膨脹增壓系統至空分冷箱以及冷箱與其它設備相關銜接的管路系統。在這些相關銜接管路中，操作溫度從-196℃到環境溫度，溫差變化較大，應力的消除極為重要，既對冷箱整體結構有影響，也對外部管路的設計水平提出了更高要求。借助PDMS三維立體模型，通過應力分析軟件的反復校核調整，很短的時間內就完成了整個系統的優化。精餾系統管路的PDMS建模效果圖見圖4。在內蒙古輝騰2×48000Nm3/h空分裝置的工程設計中，采用PDMS三維設計軟件，對空分設備的工藝設備、管道、建筑、結構、電氣、儀表等的總平面布置進行綜合、全面、協同的三維設計，有效避免了在施工過程中發生的各種碰撞和沖突問題，大大節省了人力物力。

3結束語

PDMS三維設計軟件為布置設計提供了易于操作、高效直觀的設計環境，同時也帶來了專業化、流程化的設計理念。在空分工程設計中應用PDMS三維設計技術，設計精度和設計深度比較常規的二維設計有了極大提升。通過PDMS提取三維設計效果圖、ISO單線圖、剖面圖、側視圖、設備表、管口表和材料表等，也大大提高了工程設計效率。在面對規模日趨大型化、特大型化的空分裝置設計中，應用PDMS一體化多專業集成布置設計數據庫平臺，極大地降低了設計工作量，通過與應力計算配套完成的施工圖設計，也有效提高了設計精度，多專業同步協同合作，也大大降低了施工過程中常出現的碰撞和沖突問題。PDMS在面對越來越規模化、越來越復雜的空分工程設計，表現出越來越強的綜合競爭力，也必將帶動整個空分行業的整體設計水平。

參考文獻

[1]PDMS用戶指導手冊AVEVAUserDocumentation.

[2]萬金發PDMS三維軟件在工程設計中的應用鋼鐵技術2002.06.

[3]李向東談PDMS三維配管在化工工程設計中的應用《化工管理》第20期.

作者：黃新民 單位：開封空分集團設計研究院有限公司