CADWorx 3D设计软件在煤化工设计中的应用

裴 蕾

（上海国际化建工程咨询有限公司，上海 200063）

CADWorx 3D设计软件在煤化工设计中的应用

裴 蕾

（上海国际化建工程咨询有限公司，上海 200063）

介绍了三维软件CADWorx与传统二维设计方法相比所具有的特点及优势，并以某甲醇合成项目为例，通过介绍采用CADWorx软件实现三维建模的基本过程，说明其在煤化工设计中的应用和实用性。

CADWorx；三维建模；煤化工

随着煤化工行业的快速发展，新建或改造项目对设计周期和设计质量的要求越来越高，传统的二维设计已经无法满足市场对设计的需求。一种建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的新兴设计方法，即3D设计，正成为煤化工行业设计的发展趋势。我公司于近年引进了CADWorx 3D设计软件，该软件基于全球最流行的AutoCAD平台，易学易用，智能高效。其作为一种更直观、更完善的设计方法，已应用于多个中大型煤化工项目。

1 软件应用优势

软件包括七个主要模块：结构、设备、管道、采暖通风、管段、图漫游和数据库。

与传统的二维设计相比，其主要优点有：①直观的三维模型，所见即所得，方便布局设置及配管。技术交流时，相关人员可以更形象的理解实物造型，方便交流；②实现多专业协同合作，不同专业可平行交互设计；③实时检查碰撞，各设计单元更好的检查是否方便安装；④自动生成二维工程图，大大缩短绘图时间，减少图形错误；⑤快速准确统计材料，并给出材料报表；⑥与CAESARII的双向接口，可实现管道模型的双向导入导出，确保设计模型和分析模型的一致性。

2 项目实例

本文以某甲醇项目的合成回路为例，对应用CADWorx软件进行三维建模做简单介绍（见图1）。该工艺主要流程为：来自前工段的新鲜合成气和氢气混合，在新鲜气压缩机中压缩，经压缩和净化后的合成气在循环段出口与合成回路循环气混合。混合后的合成气送到进出口换热器，被合成塔出来的产品气体加热，以达到合成塔的进口温度。进料气体进入合成塔后发生甲醇反应。产品气体离开合成塔后进入进出口换热器，产品气中的甲醇最终经过空冷器和水冷器进行冷凝。在高压分离器中，液态甲醇产品和循环气分离开，循环气送往循环机入口，液态甲醇经闪蒸器闪蒸后，粗甲醇送往下游装置。

图1 应用CADWorx软件展示甲醇合成回路主要装置

2.1 管道等级库的建立

管道等级库和元件库是建立三维模型的基础。该软件自带ASME、DIN等国外标准，具有完备的规范元件库和管道等级文件。所有的管道等级文件都以扩展名SPC存放在Spec目次下，在该目次下的SpecEditor.exe文件可以完成管道等级的建立和修改，也可以复制同等级库，并进行修改。

该甲醇项目用到的管道等级包括150#、300#、600#、900#和1500#。复制软件自带的这些等级文件，把用到的管线和管件材料、管径范围进行修改和扩充，然后，打开元件库文件，对用到的元件尺寸进行修改，以保证所建管线及管件的尺寸正确。最终，形成项目需要的等级库。

2.2 设备和结构建模

可以利用CADWorx Equipment自带的实体，通过搭积木的方式生成项目中的各种设备和容器包括合成塔、汽包、换热器、分离器、闪蒸罐以及泵等，且可以设定设备尺寸、管嘴形式等等，建模效率高。

以甲醇合成塔为例，图2为设备部件列表窗口，图3为合成塔设备模型图。可以将每一台设备单独保存为一个文件，后期通过附着外部参照的方式将各台设备整合到一个3D模型图中。也可以参照布置图，将各台设备直接搭建在同一个3D模型图中并准确定位。

图2 设备部件列表窗口

通过Steel模块，调用软件自带型钢数据库，设置好结构尺寸属性，方便快速的建立好管架、框架、平台、基础、梯子和护栏，如图4所示。

图4 合成回路主框架模型

然后，将设备模型与框架结构模型进行整合定位，方便后期配管。

2.3 管道建模

在配管之前应先进行系统的初始化设置，包括管道直径、管道等级、管道显示模式、图框和比例、图层的控制以及项目环境变量定义等。

以合成塔进出口工艺管线为例，可以采用搭积木法建立管道模型，也可以使用中心线方法建立管道中心线，然后自动添加弯头，插入其他元件。该模块强大的智能性允许任意拖拽管道元件，允许修改管道模型的管径和等级，且管道模型会自动更新以及在适当位置自动添加或修改大小头、三通等元件，方便快速的建立管道模型，见图5。

图5 合成塔进出口工艺管线模型

CADWorx Plant内置碰撞检查模块，可实时自动进行碰撞检查，不仅可检查CADWorx创建的设备、钢结构、管道模型间的碰撞，还可检查与AutoCAD实体间的碰撞。并且在配管过程中，只要发生碰撞，就会自动弹出碰撞警告，大大减少了错误率的发生。

2.4 生成工程文档

模型建立完成后可以对项目进行所需的出图模式的设定，自动成批生成ISO图。内置的模型剖切功能，可在3D模型中任意定义平、立面图的剖切范围以及视图方向，在图纸空间定义好视图后，可选择软件命令标注尺寸、管号、标高及设备位号等，最后生成项目所需的平、立面图。软件还可以对管道材料自动统计，可以按业主的不同需要，生成各种材料报告。

3 结束语

CADWorx三维工厂设计软件，作为一款较成熟和功能完备的3D设计软件应用于煤化工设计项目中，实现三维配管计算机自动设计，极大地提高了设计人员的工作效率和工作质量，设计结果也能较好地实现管道工艺流程要求并符合相关规程要求，有效的指导了实践工作。与传统二维设计方法相比，其优势显而易见。但是，该软件在应用中也具有一定的局限性。比如出图时的分层还是按照Autodesk的原始命令进行，在图纸空间定义好视图后，后期的尺寸标注、属性标注都需要手工进行标注。另外，在模型的整合和分割方面，做的也不尽如人意。因此，该软件还有很大的发展空间。

[1] 于轶，蔡晓翔，朱晓丹，等.CADWorx三维工程设计软件在化纤工程设计中的应用[J].聚酯工业，2011，24（2）.

[2] 高锋，李华山，李晋，等.三维软件CADWorx在油气处理设施成橇设计中的应用[J].中国造船，2014，55（增刊1）.

[3] 曾德芝.试论CADWorx在管道设计中的应用[J].山东工业技术，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，山东潍坊人，工程师，主要从事煤化工管道设计工作。