糖厂新型综合管廊及三维设计研究

张国梁

（华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530011）

1 工程特点及设计

1.1 工程特点

某国外新建糖厂，设计榨量24000吨/日，预留扩建至36000吨/日。工厂场地狭小，当地的环境要求高。工厂厂区内不允许有露天的水沟，也不允许有裸露的管沟，地面只允许布置雨水沟，雨污严格分开，地面不允许有积水的沟坑。工厂内生产车间齐全，自控水平要求高，各车间的电缆和仪表线缆通讯线路连接多。工艺循环水池和车间之间只能通过管道连接。车间内的污水排至污水处理池，距离生产厂区较远。污水管路种类多，分为高COD和低COD两类排放，各个车间都有单独的管路排去污水处理池。锅炉车间的各类蒸汽管道去各车间，也必须设置在管廊上。场地狭小，管廊只能从各车间缝隙中穿过，还要避免与雨水沟冲突。管廊还必须避让滤泥输送带和蔗渣输送带等。跨过马路净空不能少于6米。另外还有精糖车间的管路从北至南的斜跨整个厂区。管路的管径大，有些达到2.2米。

1.2 设计思路

在以上的种种限制下，设计上是非常困难的。首先解决办法是设计多层管廊，以解决空间不足问题。工厂厂区由南至北，围着各个车间和沿着道路，基本布置了室外管廊。管廊布置为3到4层，管廊宽的有4米，窄的有3米。管廊从上到下布置，主要的大水管和大蒸汽管道布置在上两层，解决了大管空间不足和蒸汽管需布置π弯问题。小管和消防水管等，电缆桥架和仪表线缆桥架，密集布置在下两层，以有效的利用空间。其次管廊设计为桁架形式，利用大跨距以跨过马路和避开雨水沟等。每层管廊为两米高，电缆桥架层设计为一米净空。在大的热力管道的固定支座设置处设置四根柱子支撑。

车间内的污水，设置污水坑收集和污水泵泵送，每个车间都有两根不同的污水管，室外部分布置在管廊上，不再设污水沟。

循环水池的水管口径大，而且要求特殊，其中回水管的高度是受限制的，冷凝器和车间厂房的高度限制了它的高度，不能有垂直方向的拐弯，因此必须布置在管廊顶层。

热力管道提前进行应力计算，和管道的重量载荷等一起综合考虑，以保证整个管廊的设计上结构的安全。

消防水管也布置在管廊上，尽量布置在最底下一层。

滤泥带和管廊相碰或相行的时候，一起考虑设计为一个整体，滤泥带在这些地方布置在管廊上。

1.3 设计的实现

由于以上因素，造成了管廊上管廊众多，纵横交错的管廊设计比较复杂。传统的设计工具为Auto－CAD，平面二维设计。在平面的情况下，上百条管交错在一个小空间内，想要进行每一条管的准确布置和区分是比较困难的，往往出现刚布置发现空间不足又进行调整，然后出现几十张平面图都需要同时调整的情况，工作量很大。需要新的设计办法才能保证工期和质量。Plant 3D具备有处理管路和结构构件的接口，因此是解决上述难题的好工具。本次设计上采用了此软件为工具，在全厂总平面布置完管廊后，就直接进入三维设计，然后从三维模型图中导出ISO单管图和平面布置图等，轴测图，以节省时间和提高效率。

2 Plant 3D软件简介

面向日常项目的三维工厂设计软件。

使用AutoCAD Plant 3D软件对加工工厂进行设计、建模和文档编制。基于熟悉的AutoCAD软件平台，AutoCAD Plant 3D使工厂设计师和工程师能够创建先进的三维设计。基于等级的设计和元件库可以有效简化管道、设备和支撑结构的放置流程。集成的AutoCAD软件功能可以帮助您创建和编辑管道与仪表流程图，并根据三维模型协调基本数据。生成和共享等轴侧视图、正交视图和其它文档。

3 管廊及管路的三维建模

3.1 管廊的平面布置

建模首先需要对管廊在总平面上布置。这一步骤是需要用AutoCAD来完成的，布置图见图1。

图1 管廊总平面布置图

上述CAD文件将作为参考文件插入到管廊三维模型中开始建模。

3.2 Plant 3D建模

右键单击Plant 3D项目管理器中的树状列表中的Plant 3D图形，弹出菜单里选择新建图形，命名为全厂管廊。在Plant 3D命令行里输入XR命令，弹出外部参照窗口，然后将刚才画好的管廊平面参照进来即可。注意将管廊平面图的坐标原点移至图形里某个适当的点，和计划绘制的Plant 3D图形一致，这样参照进来的CAD文件定位才准确。现在可以在以参照进来的文件作为底图来绘制管廊结构和管路了。点击图2的杆件按钮进行结构杆件的绘制，捕捉底图上的定位点并绘制即可，注意选择杆件的大小和型式。点击图3的布管按钮进行管道的绘制，选择好管道大小后就可以进行绘制，要注意利用底图或结构上的点进行定位，或者利用绘制辅助线的办法来对管道进行空间上的准确定位。

图2 杆件绘制按钮

图3 管道布管的绘制按钮

画好的管廊部分，见图4。

图4 管廊3D立体图

4 结论

在糖厂管廊的新设计中，由于管廊负担的功能较多，管路繁杂而且空间狭小，设计难度较大，常规的平面二维设计工作量非常大。利用Plant 3D软件强大的三维管道和结构建模功能，可以简洁方便的建立管廊的模型，还可以利用它的平面出图功能、ISO图功能、轴测图功能、导出标准的ISO图和平面图等，减少设计人员的工作量和提高工作效率，图纸的准确性也大为提高。三维的模型和轴测图等也可以大大降低安装人员的看图难度，快速领会设计人员的意图，准确的实现安装。值得广大的制糖工程设计人员和建设单位采用。