PDMS三维软件在电厂水处理系统衬塑管道设计中的应用

张栋顺?慈鹏?武嘉培?陈周燕

摘要：介绍了应用PDMS三维设计软件进行电厂水处理系统衬塑管道设计的方法，分析了其相对于传统的二维设计在提高效率、减少差错、数字化设计等方面的优点，指出其开创了衬塑管道设计的新方法。

关键词：衬塑管道；PDMS；三维；轴测图

作者简介：张栋顺（1981-），男，辽宁抚顺人，国核电力规划设计研究院，工程师。（北京 100095）慈鹏（1984-），男，山东聊城人，华电工程（集团）有限公司新能源公司，助理工程师。（北京 100035）

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0231-02

国核电力规划设计研究院（以下简称“我院”）在以往的火力发电厂水处理系统衬塑管道设计中均采用河北电力勘测设计研究院于20世纪90年代开发的基于MS-DOS系统的化学管道轴测图绘制软件——CPDP（Chemo Piping & Drawing Program）。运用此软件进行设计时，需采用CAD预先进行管道的平、断面二维布置，再根据布置图进行软件录入，存在重复工作量大、效率低、差错率高等缺点。在设计理念高速发展的今天，急需一种新的设计方法来拟补现在不足。

PDMS（Plant Design Management System）软件是由英国AVEVA公司开发的三维工厂设计管理系统，可以实现设备、土建结构、电缆桥架、管道、支吊架及平台扶梯等各个专业的详细设计。PDMS软件是一种虚拟现实（virtual reality）技术在工业设计领导的实现。[1]本文将对PDMS三维设计软件在衬塑管道中的应用进行介绍。

一、应用方法

我院于2003年引进PDMS软件，并已广泛应用于锅炉、汽机、化学、水工、除灰、电气、结构、暖通等各专业的设计之中，但尚未应用于水处理系统衬塑管道设计。衬塑管道设计与普通工艺管道设计主要有两点不同：一是衬塑管道组件均为组合件，因而GD87及GD2000均不能直接应用于衬塑管道设计，需建立针对衬塑管道的专属非标准元件库；二是需要对图纸进行单独的定制，对图纸中每一个组件进行单独编号，以便管道加工及现场组装，并针对每一个组件单独统计重量。

1.建立元件库、等级库

运用PDMS进行衬塑管道设计需要预先建立衬塑管道专属元件库，包括衬塑直管段（见图1）、衬塑三通、衬塑四通、衬塑弯头（见图2）、衬塑大小头等。每一个元件都有属性保存它的详细信息，不同类型的元件属性也不同。这些信息将为设计人员开展管道设计时提供依据，并可根据需要在图纸中抽取部分信息，如名称、规格、压力等级、重量等，并按要求汇总，以达到管道的加工及安装要求。

元件库建好后应再建立管道等级库，将设计中用到的衬塑管道、耐腐蚀阀门及其他元件整合在等级库中，为后续的管道建模做准备。

2.设备建模

根据设备制造厂提供的资料，在Equipment模式下建立设备的等比例3D实体模型。[2]建模采用搭积木的方式，并应根据车间总体布置，将设备准确定位在空间轴网之中。在设备建模过程中，重点应建立设备相关各接口管嘴，先取相应的管嘴等级，并定义属性。

3.管道建模

在Pipework模式下，选取预先建好的管道等级，根据工艺系统流程，确定管道的头和尾接口管嘴，并依次建立各元件模型，直至头尾闭合，管道模型即建立完成（见图3）。因衬塑管道为工厂预制件，分为标准管件和非标准管件。对于直管段，受其加工工艺限制，管件最大长度一般为4m，也就是一个标准管件的长度，其他长度的直管段均为非标准直管段。对于非标准直管段，设计人员需给定每一个管件的长度。因衬塑管道元件的特殊性，其在设计中不能实现自动头、尾拟合，进而在进行长距离管道设计时需采多个标准直管段与一个非标准直管段进行组合，以达到布置要求。类似地，非标准长度的弯头、三通、四通等管件可根据需要进行加长。

以往的CAD二维设计中，往往需要对设备及管道进行平面、正视、侧视三视图设计，各视图之间的对应关系完全靠设计人员空间想象来规划完成，往往因为顾此失彼造成各视图之前管道的不对应，产生差错。采用PDMS三维设计软件可以使设计人员更加直观地对管道进行布置设计，并能够根据空间中各种模型的位置关系对管道布置的合理性进行正确判断。

4.创建管道支吊点

根据管道布置的实际需要，利用PUCG支吊架接口程序创建支吊点，而后根据西北电力设计院的《火力发电厂汽水管道支吊架设计手册》编制支吊架明细表。

5.碰撞检查

在火力发电厂施工过程中，发现最多的设计质量问题就是碰撞问题。碰撞问题一般分为两种：一种是专业内部管道、设备的碰撞；另一种是与相关专业如土建梁（柱）、电缆桥架、暖通风道等的碰撞。在以往的CAD二维设计中，仅凭设计人员对建筑物、设备、管道及附属设施的空间想象进行碰撞的判断，往往因各卷册设计人之间的工作相对独立、专业之间的交流配合不够而导致各种无法预见的碰撞，而这些潜在的差错大部分都只能在施工过程中发现，势必会带来一定的经济损失。因此，管道及设备等的各种碰撞问题一直是影响设计质量的重要因素。PDMS的检碰功能很好地解决了这个问题。PDMS具备模型碰撞检查功能，并能生成相应的碰撞报告，给出具体的碰撞位置、类型等信息，为设计人员修改完善模型提供了参考，便于设计人员对模型进行修改（见图4、图5）），避免设计差错，从而大幅提高了设计质量。

6.出图

根据已建立的模型，PDMS可以生成设备及管道的平、断面布置图，也可以根据标准化定制直接抽取符合施工要求的衬塑管道的轴测图（ISO图，见图6、图7），大幅减少了设计人员在后续出图方面的工作量。

二、应用效果

我院已在印度GMR工程锅炉补给水处理系统、凝结水精处理及循环水排污水处理系统中运用PDMS进行衬塑管道设，实现了衬塑管道设计由二维平面向三维立体的突破。与以往工程中采用CPDP软件设计对比，优化了设计流程，提高了设计效率，减少了设计差错，提高了产品质量。尤其对于涉外项目，因减少了因设计差错而造成的衬塑管道返厂及现场修改的工作量，降低了此部分的费用，同时为计划安装进度的实现提供了保障。通过衬塑管道三维设计的实际应用，我院相关设计人员在软件应用及流程优化方面积累了宝贵的经验，将更好地指导后续工程的开展。

三、结束语

在电厂水处理系统衬塑管道设计中应用PDMS三维设计软件实现了设计的信息化、数字化，设计成品更加标准化、规范化，有效解决了衬塑管道设计复杂、效率低、错误率高的问题。目前，国内电力行业工程设计已逐渐向三维数字化设计方向发展。我院数字化电厂设计还处于起步阶段，作为其核心内容之一，PDMS三维软件的逐步应用推广将推动数字化电厂设计更快速发展。三维设计将促进电力行业整体设计水平的提高，三维设计水平也将是未来衡量电力设计咨询企业技术实力的新标准，采用三维设计取代二维设计将是各电力设计咨询企业未来一段时期内的主要发展方向。

参考文献：

[1]景晓冬，唐利萍.PDMS软件在锅炉设计中的应用[J].电站系统工程，2006，22（1）：55-56.

[2]黄增宏，鲁海威.三维工程设计管理系统——PDMS[J].吉林电力，2000，（6）：45-46.

（责任编辑：王祝萍）