浅谈三维设计软件在工厂给排水管道设计中的应用_王文斌.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言近些年，计算机在工程设计中的应用飞速发展，使传统二维设计遇到前所未有的挑战。传统二维设计模式各个阶段的工作相对独立，会存在前后设计不协调的情况，造成差错1。三维设计软件的出现使工程项目从分散设计到协同设计成为可能，并随着技术的进步不断提高设计过程人机界面的友好程度和设计成果的可视化效果，大大方便了专业间、上下游的提资和沟通，同时减少了大量的手动统计材料、出图等工作，方便项目管理和人力资源配置，使设计工作的数字化程度不断提高。2项目简介某项目为某国炼油升级改造项目，项目给排水设计内容为：为满足新项目需求，新增一座循环水站；对老厂已有生产消防供水设施进行改造，新增两套生产水泵，两套电动消防泵，两套柴油消防泵；对老厂已有埋地管线新增改造。3三维设计软件简介3.1种类目前，常用的三维设计软件有：PDS、PDMS、SP3D等。PDS软件由美国Intergraph公司开发，PDS装机量曾一度居世界第一。其以WindowsNT为操作系统，搭载MicrostationCAD图形平台，使用Oracle、SQL等商业数据库，集成了设备、管道、支吊架、碰撞检查等十几个模块，不仅具有多专业设计模块、强大的数据库支持能力，还有应力计算、结构分析等许多第三方软件的接口，而且具有模型漫游和渲染功能，能够发现模型错误和设计中的问题，保证设计质量，适用于以管道为主的大型化工工程设计2。PDMS软件是AVEVA工程生命周期管理产品的核心产品，是英国CADCentre公司的旗舰产品，以图形和数据库为中心，具有数据库易维护、使用简称等特点，自1977年发布第一个商用版本以来，至今已经推出了12.0版本，广泛应用于石油、天然气、化工、燃气等多个领域。SP3D（Smart Plant 3D）软件是美国Intergraph公司推出的【作者简介】王文斌（1989），男，陕西西安人，工程师，从事工业给水排水工艺技术研究。浅谈三维设计软件在工厂给排水管道设计中的应用Application of 3D Design Software in the Design of FactoryWater Supply and Drainage Pipe王文斌（华陆工程科技有限责任公司，西安 710065）WANG Wen-bin(Hualu Engineering&Technology Co.Ltd.,Xi an 710065,China)【摘要】简要阐述了工厂给排水设计中常用的三维设计软件，分析三维软件目前使用的现状，结合实际工程介绍了 PDS 软件在给排水管道设计中的应用，阐述三维软件在给排水设计中的优势和存在问题。【Abstract】This paper briefly describes the three-dimensional design software commonly used in the design of factory water supply anddrainage,analyzes the status quo of the use of three-dimensional software,introduces the application of PDS software in the design of watersupply and drainage pipeline combined with the actual project,and explores the advantages and problems of three-dimensional software inthe design of water supply and drainage.【关键词】三维设计软件；工厂给排水；管道设计【Keywords】3D software;water supply and drainage of factory;piping design【中图分类号】TU17；TU821.3；TU823.3【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）06-0150-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.046150Smart Plant系列产品之一，是目前世界上最先进的工厂设计软件之一。作为一款面向数据、面向对象、规则驱动的石化行业三维工厂设计软件，它包括智能P&ID、3D、WORKSTAITON等一系列模块。其人机界面较PDS等设计软件更为友好，可以在工厂设计和模型审查时更直观、生动地表达设计意图、展现设计成果；基于数据库的架构方式使之可以快速准确地统计材料和抽图，从而实现设计同采办及施工的无缝对接，大大提高EPC项目的运行效率和准确性，使工程设计的数字化移交成为可能3。3.2特点1）采用11实体建模。2）建立的工厂模型带有完整的信息属性。3）集合多个专业的布置和设计：设备、管道、结构、电气、仪表、给排水、暖通等，使各专业之间密切地联系起来。4）交互设计，实时三维碰撞检查。减少了施工现场因错、漏、碰、缺等设计原因产生的修改工作，大大提高了工作效率和设计质量。5）输出的平面图、空视图及材料表等成品文件规范、统一、准确。6）对图纸精确标注，模型修改后，相应的图纸标注及时更新。3.3设计流程通常三维软件具体设计流程为项目制定、元件库建立、模型定制；建立项目；建立等级库；设备建模、管道建模；模型审查；ISO图、平面图、材料表。4给排水三维软件使用现状4.1使用率低当前，国内各大工程公司使用三维软件的主要为工艺配管专业，但是在结构、给排水、暖通、电气、仪表等专业中使用率较低。在信息技术发展迅速的今天，多数不常接触三维设计的专业几乎从未接触过如此大型、复杂程度高的设计软件。给排水专业没有机会频繁使用三维软件作为设计软件。4.2设计效率低目前，给排水专业还没有能力彻底摆脱二维设计软件，三维软件仅是作为检验二维设计成果的辅助工具，在主要设计人员完成设计后，模型人员根据图纸进行模型搭建。由于设计人员容易疏忽可能存在的管道碰撞甚至配管不合理的地方，在三维模型完成后会发现设计中存在的问题，再进行二维图纸修改和完善，如此反复，虽然降低了设计效率，但提高了设计质量，减少了现场返工现象。4.3无统一规定给排水专业刚开始使用三维软件进行设计时，往往因没有统一规定，同样的东西，在模型中体现出来的效果截然不同。主要是三维软件后台数据库内容不全，没有专业的配件，例如，消火栓、雨淋阀、各种井室等，设计人员在建模过程中，经常根据个人习惯使用大小接近的不同特殊件来代替这些配件。总之，三维软件后台数据库的完善和软件使用的统一规定，对给排水三维设计有重要指导意义。5三维软件在给排水管道设计中的应用由于该项目需要三维交付内容，给排水需进行三维设计。采用三维模型结合二维设计，二者相互辅助的方法出图。在开始建模前需要做充分的准备工作：1）确保模型准确性，设计人员需提供详细的二维设计图纸；2）确保给排水管道模块数据库中配件齐全；3）与其他相关专业密切配合。以下根据三维软件在该项目中的实际应用做举例分析。5.1循环水站的三维设计该项目循环水站设计规模3 000 m3/h，设置3台冷却塔，3台电泵，两用一备，设一组压力式砂滤器，加药装置。模型涉及冷却塔、塔底水池（结构专业负责）、循环水泵、旁滤器、加药装置以及相应配管和仪表件等信息。三维模型与实际现场对比图如图1、图2所示。图 1三维模型的循环水站图 2循环水站现场模型和现场实际情况对比，可清晰地看出根据三维软件得到的最终成品文件能够满足施工的准确性，解决了很多在狭小空间内尺寸小的管道无法在平面布置图中体现出来的问题。通过三维模型，使管道布置更为合理，有助于提高设计质量，加快施工进度。Intelligentialize and Informatization智能与信息化151Construction&DesignForProject工程建设与设计5.2复杂泵站的三维设计该项目加压泵站受场地限制，在仅有空间内需要布置2台生活水泵、2台生产水泵、2台消防稳压泵、1台消防电泵、1台消防柴油泵及柴油罐，加上场地已有管道，严重影响设备管道布置，最终采用平面设计加模型检验的办法，完成设备管道布置并符合规范要求。在狭窄的空间内，需要尽可能紧凑地进行设备管道布置，使阀门配件都有足够的操作检修空间。三维模型与实际现场对比图如图3、图4所示。图 3三维模型中的加压泵房图 4加压泵房现场通过对比三维模型和现场实际情况，可以清晰看出使用三维设计能够使得在狭窄空间内的管道、阀门、过滤器的布置更为合理；在装置内管廊上与电气、仪表、外管专业配合更好。三维软件能够精确地体现出各个管件的尺寸大小，尤其大管径弯头的布置在平面图上有时很难保证安装空间，在三维模型中能够精确定位每一个管件，对材料的统计也是其得天独厚的优势。6三维软件在给排水设计中的优势和存在问题三维软件在该项目给排水设计中较传统模式有很大改进，主要体现以下几点：1）向工艺配管设计风格靠近，使三维工厂模型的完整度有很大提升；2）材料统计准确，避免了多买少买的现象，有利于降低成本；3）模型便于修改，管道单线图规格统一，信息齐全，便于现场施工；4）模型文件易于审查，最大限度避免现场施工问题，有效提高设计质量。但给排水毕竟与工艺配管有很多不同之处，从设计过程到成品文件都有很大区别。在使用三维软件进行工程设计中也存在一些问题，在以后的工程设计中需改善。主要问题如下。1）特殊件问题。给排水管道及配件种类多，同样介质可以使用多种材质管道，对后台数据库建立有较大的困难。如消火栓、消防炮、雨淋阀、喷头等配件以及管道上的水锤消除器、多功能控制阀等在模型中均不好真实体现，依靠特殊件替代较难达到预想效果。2）材料统计问题。虽然三维软件可以抽取材料报告，但由于模型中往往存在很多特殊配件，材料统计中无法识别，在形成材料表后需要设计人员反复审查材料表，手动添加模型未识别的材料。三维软件即使在统计材料上有快速准确的优势，但在输出材料表后仍需仔细审查以免漏项4。3）专业配合问题。若想实现三维软件作为给排水设计的工具，前提需要各个专业三维协同设计，厂区道路地坪等信息及结构地下基础等信息均需进行三维设计，在此基础上建立给排水管道模型。如此做法比传统设计流程要求高，复杂程度大，较难实现。7结语通过在实际项目中应用三维软件进行给排水设计，得出如下结论：1）给排水专业设计可以向管道专业设计深度靠近，实现三维建模；2）给排水专业设计使用三维软件辅助设计后，表现出材料统计准确、图纸规格统一标注清晰、模型碰撞检查逼真与实际情况相符等二维平面设计所不具有的优势；3）给排水专业设计在应用三维软件的过程中仍存在一些问题，在以后的应用中需要逐步改善，以便进一步推广三维工厂软件的应用。【参考文献】1蔡尔辅.石油化工管道设计M.北京:化学工业出版社,2004.2王国峰.石化行业三维工厂设计软件的应用与发展J.中国石油和化工标准与质量,2013(13):222.3马琳.三维工厂设计软件在石化工程项目中的应用J.石化技术,2016(10):145-146.4覃群.基于三维软件的跨软件文件处理方法研究J.农业工程与装备,2022,49(2):26-29.【收稿日期】2023-03-23152