基于PDMS工作平臺(tái)的火電廠小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)

許　婷（中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司,武漢430071）

基于PDMS工作平臺(tái)的火電廠小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)

許婷
（中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司,武漢430071）

小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)逐漸成為電力設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。文章總結(jié)了小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)主要工藝原則，介紹了基于PDMS三維工作平臺(tái)的小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)和工作流程。為火力發(fā)電廠小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)提供了一套完整的思路。

小管道；精細(xì)化設(shè)計(jì)；PDMS工作平臺(tái)

1　引言

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠管道設(shè)計(jì)慣例為DN80以內(nèi)的中低壓小管道設(shè)計(jì)院僅估列材料，不出布置圖，由安裝單位現(xiàn)場(chǎng)布置。因此存在難以保證材料數(shù)量的準(zhǔn)確性的問(wèn)題，而且現(xiàn)場(chǎng)布置小管道屬于二次設(shè)計(jì)，可能會(huì)出現(xiàn)由于缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，造成布置凌亂，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)諸多不便等問(wèn)題。

小管道遍布主廠房各個(gè)角落，其工藝布置的好壞直接影響人們對(duì)整體工程的評(píng)價(jià)，是工程精品創(chuàng)優(yōu)的重點(diǎn)。同時(shí)隨著涉外工程的參與，我們發(fā)現(xiàn)海外發(fā)電項(xiàng)目存在多種建設(shè)模式，國(guó)外的非專業(yè)安裝隊(duì)伍與業(yè)主簽訂的合同通常是按圖施工，按圖取料，因此要求設(shè)計(jì)院所有的管道均要出設(shè)計(jì)圖紙并統(tǒng)計(jì)材料。尤其是海外EPC項(xiàng)目，材料量的準(zhǔn)確性直接影響采購(gòu)及運(yùn)輸成本，小管道或者全管道精細(xì)化設(shè)計(jì)將大力提升EPC總承包項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)力。

無(wú)論是從管道布置工藝要求的不斷提高，還是涉外工程的需要的角度來(lái)看，火電廠小管道布置都越來(lái)越被重視。小管道精細(xì)化布設(shè)計(jì)是電力設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2　小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)主要工藝原則

如何讓小管道布置達(dá)到“工藝美觀，走線短捷，布局合理，膨脹自如”的設(shè)計(jì)要求，總結(jié)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，主要工藝原則有：

（1）小管道的布置盡量貼近墻壁、天花板，避免影響美觀，同時(shí)與墻壁、天花板也要預(yù)留一定的空間，便于日后的檢修。

（2)管道密集的地方可以采用集束式安裝，即各條管道按管徑大小并列有序布置，其傾斜度也相同，不相互交叉，閥門(mén)布置集中在一點(diǎn)，與各設(shè)備連接時(shí)進(jìn)行分散式布置，避免接錯(cuò)接口。整個(gè)管線應(yīng)短捷，且不影響運(yùn)行通道和其它設(shè)備的操作，同時(shí)對(duì)整個(gè)管系的熱膨脹必須具有補(bǔ)償能力。

（3）同一排平行布置的管路彎頭應(yīng)采取同一種形式，且彎曲半徑應(yīng)相同。

（4）高溫小管道排列時(shí)，應(yīng)增設(shè)Π形彎，以吸收膨脹。

（5）疏放水管道漏斗的布置應(yīng)便于檢查，有濾網(wǎng)及上蓋，工藝美觀。汽缸下部疏水管道很多，不易辨識(shí)，疏水管道的布置不要太低，太密，影響底部通道，造成保溫困難。

（6）小管道的閥門(mén)布置應(yīng)考慮預(yù)留操作空間，閥門(mén)要集中布置在便于操作的地方，高度要合適，便于運(yùn)行人員操作，必要時(shí)設(shè)置檢修平臺(tái)。集中排放的疏放水閥門(mén)宜集中布置，標(biāo)高一致，且排列整齊、美觀；儀表、控制系統(tǒng)等小口徑管道閥門(mén)可以布置在欄桿部位。

（7）盡量避免汽管道和油管道布置在一起，必須一起布置的，應(yīng)該油管道布置在下面，汽管道布置在上面。前軸承箱處的油管道布置要考慮到前箱的位移量。

通過(guò)示范區(qū)建設(shè)，在示范區(qū)集成馬鈴薯機(jī)械深耕深松、機(jī)械起壟播種、地膜覆蓋、機(jī)械化植保、機(jī)械中耕培土、機(jī)械挖掘收獲、測(cè)土配方施肥、病蟲(chóng)害綠色防控等技術(shù)示范，重點(diǎn)提升機(jī)械化技術(shù)應(yīng)用水平。與項(xiàng)目實(shí)施前相比，主要提升機(jī)械播種與挖掘收獲作業(yè)技術(shù)水平，機(jī)械播種比手扶拖拉機(jī)開(kāi)溝、人工手溜點(diǎn)播提高工效5倍以上，節(jié)省人工20個(gè)；機(jī)械挖掘收獲比手扶拖拉機(jī)犁挖提高工效6倍以上，節(jié)省人工15個(gè)以上，而且挖凈率高。

（8）小管道如果布置在設(shè)備（特別是電機(jī)，轉(zhuǎn)機(jī)包括閥門(mén)等經(jīng)常檢修的設(shè)備）上方，要注意預(yù)留設(shè)備檢修的起吊位置，防止設(shè)備的吊起高度大于管道與設(shè)備之間的的預(yù)留空間。

（9）排污、排空管的排放，要遠(yuǎn)離電氣設(shè)備，更不要正對(duì)電氣設(shè)備，否則容易降低電氣設(shè)備的絕緣。還要盡可能的接近地面，不要太高，造成水花四濺。如凝汽器的排空、排污管道。

（10）煤氣管道的排放，要注意高度足夠高，同時(shí)盡量不要面對(duì)人員密集區(qū)域（如集控室）排放，否則萬(wàn)一煤氣放散不及時(shí)，容易造成人員中毒；氫氣管道的排放點(diǎn)要比較高而開(kāi)闊，避免引起爆炸；排油煙管道的排放要避開(kāi)空壓機(jī)的入口，避免容易污染空壓機(jī)。

（11）集中布置的小管道支吊架盡量使用同一根部。

（12）小管道盡量利用大管道開(kāi)孔一起通過(guò)樓面、墻面，而避免單獨(dú)在樓面、墻面開(kāi)孔，如果要開(kāi)孔，盡量在隱蔽的地方開(kāi)孔以保證美觀。

3　基于PDMS工作平臺(tái)的小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

火電發(fā)電廠工藝系統(tǒng)中，小管道數(shù)量眾多。僅熱機(jī)專業(yè)而言，按類別分有疏放水、油、氣系統(tǒng)三大類管道。據(jù)某已實(shí)施小管道出圖的600MW燃煤機(jī)組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有560根小管道，出圖量至少是大管道的1.8倍。

運(yùn)用先進(jìn)的信息化技術(shù)提高出圖效率和準(zhǔn)確性已經(jīng)成為當(dāng)今設(shè)計(jì)潮流。PDMS是一款目前來(lái)說(shuō)比較流行的一體化多專業(yè)集成布置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。在解決電廠設(shè)計(jì)最難點(diǎn)——管道詳細(xì)設(shè)計(jì)為核心的同時(shí)，解決設(shè)備、土建結(jié)構(gòu)、暖通、電纜橋架、支吊架、平臺(tái)扶梯等各專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)，各專業(yè)間充分關(guān)聯(lián)互動(dòng)。它突破了傳統(tǒng)的二維平面進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的概念，將工程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成一個(gè)真正的三維空間建立工廠實(shí)體模型。其最大優(yōu)點(diǎn)是可以非常真實(shí)地反映出施工以后實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)布置情況。從而更加清楚地反映了各個(gè)專業(yè)之間的配合、協(xié)調(diào)以及對(duì)施工圖紙的真實(shí)體現(xiàn)，更好地為我們做好設(shè)計(jì)工作提供了一個(gè)非常便利的平臺(tái)。同時(shí)，PDMS工作平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)軟件技術(shù)成熟，根據(jù)用戶要求開(kāi)發(fā)的各種軟件能進(jìn)一步提高出圖效率。

基于PDMS工作平臺(tái)的小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)，優(yōu)勢(shì)明顯：

（1）管道布置設(shè)計(jì)直觀。PDMS以一個(gè)虛擬的三維空間為繪圖環(huán)境，可以從不同的方向查看所布置的模型，而且它的位置描述非常準(zhǔn)確，使設(shè)計(jì)人員對(duì)所設(shè)計(jì)的物體的空間位置一目了然。

（2）數(shù)據(jù)共享，有利于各專業(yè)各卷冊(cè)配合，管道統(tǒng)籌規(guī)劃。由于使用單一的數(shù)據(jù)庫(kù),不同專業(yè)不同設(shè)計(jì)人員輸入的數(shù)據(jù)共同存儲(chǔ)在同一數(shù)據(jù)庫(kù)中,因此通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限可以非常方便地設(shè)置每個(gè)設(shè)計(jì)人員對(duì)不同數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)權(quán)限,達(dá)到數(shù)據(jù)共享。而且，由于各專業(yè)各卷冊(cè)都在同一個(gè)模型空間里進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，可以很方便地在設(shè)計(jì)過(guò)程中和設(shè)計(jì)完成后調(diào)出別的卷冊(cè)或者專業(yè)設(shè)計(jì)的模型，這樣就能很容易地協(xié)調(diào)好各卷冊(cè)或?qū)I(yè)的管道設(shè)備結(jié)構(gòu)等之間距離，避免碰撞發(fā)生。

（3）在PDMS三維平臺(tái)進(jìn)行管道布置過(guò)程中，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)碰撞檢查、模擬檢修空間，安全距離等，有效避免小管道現(xiàn)場(chǎng)布置隨意性造成的碰撞，擋通道，擋檢修空間等布置不合理現(xiàn)象。

（4）在PDMS三維平臺(tái)中布置小管道后，可以虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景漫游，從而提供了更為直觀的工作平臺(tái)，便于管道的設(shè)計(jì)優(yōu)化，節(jié)省工程投資。

（5）可實(shí)現(xiàn)一鍵抽圖。PDMS可直接生成設(shè)備管道布置圖、單管圖、配管圖(下料圖)、土建結(jié)構(gòu)詳圖等,并可按照用戶定義的標(biāo)注規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，提高出圖效率和圖紙準(zhǔn)規(guī)范性。

（6）不同于常規(guī)小管道現(xiàn)場(chǎng)布置，圖紙僅提供估算材料量的方式，利用三維設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)后，材料以及零部件清單，直接從三維設(shè)計(jì)模型準(zhǔn)確提取，給材料采購(gòu)訂貨提供了準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。

4　小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)流程

4.1建立帶有數(shù)據(jù)屬性的數(shù)字化三維模型

根據(jù)上述章節(jié)總結(jié)的小管道精細(xì)化布置的主要工藝原則，在PDMS三維平臺(tái)環(huán)境下布置管道走向和支吊架設(shè)計(jì)。

由于PDMS平臺(tái)里利用二三維傳遞設(shè)計(jì)新技術(shù)，可以直接在三維模型環(huán)境中開(kāi)列三維模型各元件、管線、分支，并可保持P&ID系統(tǒng)圖的層次結(jié)構(gòu)，保證了工藝系統(tǒng)圖與三維模型邏輯關(guān)系的一致。

4.2進(jìn)行智能碰撞檢查

在數(shù)字模型中，電廠內(nèi)所有管道、設(shè)備、支吊架、橋架、土建結(jié)構(gòu)等都位于同一數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)各個(gè)專業(yè)、系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行完整的碰撞檢查，在理論上，可實(shí)現(xiàn)零碰撞和盡可能少的材料浪費(fèi)。

4.3直接抽取小管道施工安裝圖

在PDMS工作平臺(tái)中建立模型后可以自動(dòng)生成平面布置圖，管道軸測(cè)圖，材料報(bào)表和材料匯總表等施工文件，大大減輕了設(shè)計(jì)工作量，提高出圖效率。出圖可以采用常規(guī)CAD格式，通用性好且圖紙格式統(tǒng)一，規(guī)范性好。

4.4完備準(zhǔn)確的材料、零部件采購(gòu)清單

材料以及零部件清單，直接從三維設(shè)計(jì)模型中一鍵提取，快捷便利，避免人為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的差錯(cuò)，節(jié)約了人力，提高了效率，給材料采購(gòu)訂貨提供了準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。

5　總結(jié)

小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)逐漸成為電力設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。基于PDMS三維工作平臺(tái)的小管道精細(xì)化設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)管道設(shè)計(jì)工藝合理，布置美觀的要求同時(shí)，還能有效解決小管道實(shí)際布置時(shí)空間緊張、布置凌亂以及現(xiàn)場(chǎng)碰撞等問(wèn)題，并能提供準(zhǔn)確的小管道材料采購(gòu)量。

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