空分工程設計中PDMS的開發(fā)應用
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摘要：隨著國家經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，空分市場的完善，用戶對工程投資成本核算越來越嚴格。這要求從工程設計源頭開始，就需要提供更加精確細致的設計成品。傳統(tǒng)的設計方式在滿足工程技術(shù)性、經(jīng)濟性等要求下，有效提高設計成品精度的問題，引進新的設計方式已是勢在必行。pdms為一款一體化多專業(yè)集成布置設計數(shù)據(jù)庫平臺，在以解決工廠管道設計為核心的同時，解決設備、結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、電氣、儀表等各專業(yè)詳細設計及協(xié)作聯(lián)動方面效果顯著。
近年來隨著國家經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，空分設備的主要用戶由常規(guī)的鋼鐵冶金行業(yè)拓展到了石化、煤化工、電子等行業(yè)。在全球?qū)で筇娲茉春蛧夷茉唇Y(jié)構(gòu)政策調(diào)整的大背景下，以及中國煤化工行業(yè)自身領先的產(chǎn)業(yè)化進度和技術(shù)，也給空分行業(yè)帶來了新的機遇和發(fā)展。在伴隨這種快速發(fā)展的前提下，工程投資成本核算也越來越嚴格，傳統(tǒng)的設計方式在新的工程技術(shù)性和經(jīng)濟性等多重要求下愈顯乏力，引進新的設計方式勢在必行。PDMS為一款一體化多專業(yè)集成布置設計數(shù)據(jù)庫平臺，在以解決工廠管道設計為核心的同時，解決設備、結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、電氣、儀表等各專業(yè)詳細設計及協(xié)作聯(lián)動方面效果顯著。下面結(jié)合內(nèi)蒙古輝騰2×48000Nm3/h空分裝置的工程設計，探索PDMS在大型空分中的開發(fā)與應用。
1PDMS三維設計軟件的前期開發(fā)
開封空分集團有限公司是國內(nèi)空分行業(yè)最早引進和運用PDMS進行冷箱內(nèi)管道設計的企業(yè)，公司自1997年引進PDMS以來，成功應用于多套空分裝置的工程設計，效果顯著。但隨著近年來空分裝置愈來愈趨向大型、特大型化，之前針對空分規(guī)模等級的定制越來越不滿足目前空分裝置的設計要求，因此，在2012年起對其進行了升級和二次開發(fā)，針對大型、特大型空分裝置的特點豐富了軟件，包括數(shù)據(jù)庫的開發(fā)、各專業(yè)協(xié)同設計的功能優(yōu)勢。
1.1針對管道材料等級和元件庫的建立和完善開發(fā)
依據(jù)目前大型空分裝置的工藝流程特點，針對性的完善了空分管道材料等級庫和元件庫，涵蓋了從低壓到高壓、從歐標到美標、從小DN8到DN3000；材料也完成了鋁合金、碳鋼、低溫鋼、不銹鋼、合金鋼、鍍鋅鋼的全覆蓋，更精確的滿足大型、特大型空分裝置工程設計的要求。
1.2針對特殊元件的開發(fā)
在空分裝置的工程設計中會出現(xiàn)一些數(shù)量相對較少但卻不可缺少的特殊元件如8字盲板、錐形過濾器等，為它們組建專門的特殊元件庫，設計中極大的簡便了建模工作。
1.3閥門庫的開發(fā)
在空分裝置中涉及的閥門種類、規(guī)格較多，如蝶閥、閘閥、截止閥、球閥等，為了與實際貼和，采取了參數(shù)化的設計，最大程度的還原閥門的實際形態(tài)。
1.4定制標準化的出圖
進一步開發(fā)PDMS的出圖功能，定制標準的設備布置圖、管道布置圖、單線圖的出圖圖框，實現(xiàn)設備名稱、支撐標高、管口信息、材料信息及匯總的自動輸出。
2PDMS三維設計軟件在內(nèi)蒙古輝騰空分裝置工程設計中的應用
在內(nèi)蒙古輝騰空分裝置的工程設計中，依據(jù)國內(nèi)相關的技術(shù)規(guī)范要求，采用全新升級的PDMS軟件系統(tǒng)，并同步設備、結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、電氣、儀表專業(yè)。內(nèi)蒙古輝騰空分裝置的PDMS工程設計中包括空分裝置各工藝系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)和設備、結(jié)構(gòu)、建筑布置，PDMS建模效果圖見圖1。在壓縮系統(tǒng)、預冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、膨脹增壓系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)的管道設計中，PDMS三維軟件的應用極大的提高了施工圖設計的深度和精度；對于裝置內(nèi)部綜合管網(wǎng)的工程設計，管道專業(yè)設計師同建筑、結(jié)構(gòu)、儀表、電氣、暖通專業(yè)設計師溝通協(xié)調(diào)，通過反復協(xié)商修改，調(diào)整管道布置，有效的解決了各專業(yè)之間碰撞和沖突問題。
2.1壓縮系統(tǒng)管路的工程設計
氣體壓縮系統(tǒng)管道的工程設計，利用PDMS完成壓縮系統(tǒng)內(nèi)設備、結(jié)構(gòu)、土建等模型后建立管道模型，并利用管道應力分析軟件調(diào)整完善管道支架位置、管道走向或通過必要的補償設備，滿足空氣壓縮機、空氣增壓機、汽輪機、空冷器等設備管口的受力要求；同時通過和儀表、電氣等專業(yè)協(xié)同配合解決碰撞和沖突問題。壓縮系統(tǒng)管路的PDMS建模效果圖見圖2。
2.2純化系統(tǒng)管路的工程設計
純化系統(tǒng)管路是空分裝置最復雜的管道配置單元之一，管徑范圍跨度大，管道介質(zhì)和流動方向循環(huán)切換，切換過程中介質(zhì)溫差變化較大，管路復雜。在內(nèi)蒙古輝騰空分裝置項目中，僅通過PDMS完成設計建模，即可完成提取各種軸側(cè)視圖、剖面圖、設備平面布置圖、管道平面布置圖、管道單線圖，在滿足施工要求的同時，也給生產(chǎn)、管理和維護改造提供了極大便利。純化系統(tǒng)管路的PDMS建模效果圖見圖3。
2.3精餾系統(tǒng)管路的工程設計
精餾系統(tǒng)管路是指空分冷箱內(nèi)低溫介質(zhì)和外部常溫介質(zhì)的管道交接系統(tǒng)管路，包含自膨脹增壓系統(tǒng)至空分冷箱以及冷箱與其它設備相關銜接的管路系統(tǒng)。在這些相關銜接管路中，操作溫度從-196℃到環(huán)境溫度，溫差變化較大，應力的消除極為重要，既對冷箱整體結(jié)構(gòu)有影響，也對外部管路的設計水平提出了更高要求。借助PDMS三維立體模型，通過應力分析軟件的反復校核調(diào)整，很短的時間內(nèi)就完成了整個系統(tǒng)的優(yōu)化。精餾系統(tǒng)管路的PDMS建模效果圖見圖4。在內(nèi)蒙古輝騰2×48000Nm3/h空分裝置的工程設計中，采用PDMS三維設計軟件，對空分設備的工藝設備、管道、建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、儀表等的總平面布置進行綜合、全面、協(xié)同的三維設計，有效避免了在施工過程中發(fā)生的各種碰撞和沖突問題，大大節(jié)省了人力物力。
3結(jié)束語
PDMS三維設計軟件為布置設計提供了易于操作、高效直觀的設計環(huán)境，同時也帶來了專業(yè)化、流程化的設計理念。在空分工程設計中應用PDMS三維設計技術(shù)，設計精度和設計深度比較常規(guī)的二維設計有了極大提升。通過PDMS提取三維設計效果圖、ISO單線圖、剖面圖、側(cè)視圖、設備表、管口表和材料表等，也大大提高了工程設計效率。在面對規(guī)模日趨大型化、特大型化的空分裝置設計中，應用PDMS一體化多專業(yè)集成布置設計數(shù)據(jù)庫平臺，極大地降低了設計工作量，通過與應力計算配套完成的施工圖設計，也有效提高了設計精度，多專業(yè)同步協(xié)同合作，也大大降低了施工過程中常出現(xiàn)的碰撞和沖突問題。PDMS在面對越來越規(guī)?；⒃絹碓綇碗s的空分工程設計，表現(xiàn)出越來越強的綜合競爭力，也必將帶動整個空分行業(yè)的整體設計水平。
參考文獻
[1]PDMS用戶指導手冊AVEVAUserDocumentation.
[2]萬金發(fā)PDMS三維軟件在工程設計中的應用鋼鐵技術(shù)2002.06.
[3]李向東談PDMS三維配管在化工工程設計中的應用《化工管理》第20期.
作者：黃新民 單位：開封空分集團設計研究院有限公司
