化工用夾套管道在三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法

馮 燦（康泰斯（上海）化學(xué)工程有限公司，上海 201203）

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化工用夾套管道在三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法

馮 燦
（康泰斯（上海）化學(xué)工程有限公司，上海 201203）

摘 要：三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各類化工項(xiàng)目的管道設(shè)計(jì)，但化工用夾套管設(shè)計(jì)一直這些三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)短板，本方法基于鷹圖公司的PDS（Plant Design System）三維工廠系統(tǒng)，先將內(nèi)/外管劃分成獨(dú)立設(shè)計(jì)區(qū)域及特定的工作模型，軸測圖抽取時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)匹配和插入細(xì)部典型圖，以闡明夾套內(nèi)管及外管的關(guān)聯(lián)關(guān)系及施工要求。

關(guān)鍵詞：三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)；夾套管

夾套管是由外管（又稱套管）及內(nèi)管組成的管道，外管和內(nèi)管之間的間隙用來輸送提供熱量的流體從而維持內(nèi)管流體溫度，以滿足工藝物料輸送的要求，我公司的聚酯（簡稱PET）項(xiàng)目中聚合物的輸送均采用夾套管，因其輸送的溫度較高，一般采用全夾套。

我公司管道設(shè)計(jì)使用三維系統(tǒng)為鷹圖公司的PDS（Plant Design System）系統(tǒng)，管道模型完成后，其對應(yīng)管道材料，軸測圖，平面圖等均可從中自動(dòng)抽取并用于施工，但因夾套管構(gòu)造的特殊性，PDS三維系統(tǒng)又未提供專門的解決模塊，因此長期以來我公司夾套管一直使用Autocad人工將內(nèi)/外管一同繪制于一張軸測圖，但因公司的聚酯項(xiàng)目中夾套管系復(fù)雜，手工繪制軸測圖花費(fèi)的工時(shí)多且無法自動(dòng)統(tǒng)計(jì)材料，軸測圖需反復(fù)校核才能保證其準(zhǔn)確性，因此如何解決夾套管道在三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)，由此提高人員工作效率顯得尤為重要。

1 解決方案架構(gòu)

1）內(nèi)/外管將其視為獨(dú)立的兩根管系分別在獨(dú)立區(qū)域及獨(dú)立模型進(jìn)行設(shè)計(jì)；2）制定相關(guān)編號原則命名管線號（LINE_ID）加以區(qū)分；3）夾套系統(tǒng)中專用的諸如端板，定位板等歸入自定義特殊件；

4）保證外管的連續(xù)性，在被內(nèi)管元件（如夾套閥）割斷地方使用最簡單的圓柱體元件連接并設(shè)置為不抽取材料狀態(tài)；

5）對夾套管內(nèi)/外管有關(guān)聯(lián)的地方配合典型詳圖對細(xì)部進(jìn)行說明；

6）對內(nèi)/外管軸測圖的關(guān)聯(lián)及圖面進(jìn)行的處理，使軸測圖內(nèi)/外管關(guān)系明確，尺寸標(biāo)注大體一致，便于現(xiàn)場施工。

2 模型區(qū)域及文件的劃分

內(nèi)/外管分別置于不同的模型區(qū)域中（見圖1），同時(shí)規(guī)定特定的內(nèi)管模型（見圖2）對應(yīng)一個(gè)特定的外管模型（見圖3），內(nèi)管完成建模后可直接復(fù)制進(jìn)外管模型修改管徑并重構(gòu)就可完成，同時(shí)在軸測圖抽圖設(shè)置中（REVISE ISO AREA）將內(nèi)/外管模型獨(dú)立設(shè)置為互不參考，這樣即便內(nèi)/外管的中心線（SEGMENT）重合也能正常抽取軸測圖；

3 管線號（LINE_ID）的編號原則

管線號（LINE_ID）為軸測圖抽取唯一識別號，且在生成軸測圖文件時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)LINE_ID號將文件進(jìn)行統(tǒng)一命名，所以LINE_ID在整個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)具有唯一性，且其一般是基于P&ID（管道及儀表流程圖）的管號，取出相應(yīng)的字段組合而成，P&ID上并未分別對內(nèi)/外管管號單獨(dú)編號，則需向設(shè)計(jì)人員說明內(nèi)/外管的編號規(guī)則，如為POY裝置的P&ID上有一根序列號為1001的管線介質(zhì)為PLY，則LINE_ID內(nèi)管可命名為POY-1001_C-PLY（內(nèi)管管號加后綴_C），外管則命名為POY-1001_ J-PLY（外管加后綴_J），這樣可以有效的區(qū)分內(nèi)/外管管號。

圖1　模型區(qū)域的劃分

圖2　內(nèi)管模型的劃分

圖3 外管模型的劃分

4 自定義夾套特殊件

1）夾套管道中?有許多專用的特殊件諸如端板，定位板等屬特殊件，可以通過自定義PCD（Piping component data）文件格式（見圖4）并指定相應(yīng)的尺寸數(shù)據(jù)庫及物理型庫，則可將其元件模型中表現(xiàn)出來，管道建模時(shí)則可根據(jù)需要直接從管道特殊件中點(diǎn)選，同時(shí)也可直接抽取這些材料，這些特殊的歸屬則根據(jù)其所屬的施工對象來定，如定位板需焊接在內(nèi)管上，則歸屬于內(nèi)管，針對自定義的元件，如需使軸測圖表示更加完美，需自行添加軸測圖的圖例（symbols），鷹圖公司提供過相應(yīng)的編輯器（見圖5），該程序也可從鷹圖公司的客戶支持網(wǎng)頁中下載。

2）我公司聚酯項(xiàng)目所用夾套為全夾套，法蘭及閥門等均存在內(nèi)/外管兩個(gè)尺寸的問題，法蘭需使用異徑法蘭（REDUCER FLANGE），閥門則以內(nèi)管為連接尺寸通過備選（OPTION）選項(xiàng)加入所有需要的閥門類型，針對這種元件在有內(nèi)/外管兩個(gè)尺寸則將此類元件全部歸入內(nèi)管模型，元件在建立時(shí)可使用EDNEN語言修改元件物理型狀，同時(shí)體現(xiàn)出元件外管的連接點(diǎn)位置，但其并不具備管線連接的功能，只為更好的表示空間占用為外管建立時(shí)作為定位參考；

圖4 特殊件PCD文件格式

圖5 自定義定位板軸測用圖例

5 保證外管的連續(xù)性

因存在內(nèi)/外同時(shí)與夾套閥進(jìn)行連接的情況，而又不能在內(nèi)/外管模型中分別加設(shè)夾套閥，這樣會(huì)造成材料的數(shù)量的差異，為保證外管的連續(xù)性，我們可在這種場合調(diào)用一個(gè)圓柱體的特殊件（俗稱假體，見圖6，圖中上下兩根管子分別為內(nèi)管和外管，為方便大家查看做特殊處理將其拆離），并將其設(shè)置成不出材料（NOT report MTO）從而保證其連接信息的完整性而又無額外材料的增加。

圖6 閥門在外管中使用假體

6 典型圖的引用

1）為滿足夾套管現(xiàn)場施工的要求，我公司制定了夾套用特殊件安裝典型圖（sketch），這些典型圖（見圖7）有利于幫助現(xiàn)場施工人員對圖紙的理解，PDS三維系統(tǒng)可在軸測圖抽取時(shí)自動(dòng)匹配及插入這些典型圖，這樣典型圖可以時(shí)刻提醒施工人員對細(xì)節(jié)的處理，利用好這個(gè)功能還可以彌補(bǔ)PDS三維系統(tǒng)對中文不支持造成國內(nèi)施工人員讀圖困難，圖紙要求理解不到位等缺陷。

2）軸測圖插入典型圖功能啟用的配置：（1）配置軸測圖抽取配置文件（.def）配置文件中的ISOGEN_OPTIONS_BLOCK及INTERGR-APH_OPTIONS_BLOCK部分特定設(shè)置可啟用此功能，具體可參見鷹圖公司的PDS系統(tǒng)管理手冊；

（2）典型圖庫文件（.cel）

典型圖需預(yù)先繪制并設(shè)置唯一編號后導(dǎo)入庫文件（.cel），并在軸測圖抽取文件（.def）的DETAIL SKETCH CELL LIBRARY處配置正確的引用路徑，同時(shí)在軸測圖抽取配置文件（.def）的DETAIL_SKETCH_FACILITY部分即可將典型圖編號與特定的元件相匹配；

（3）添加自定義字段設(shè)置調(diào)用典型圖通過PDS三維系統(tǒng)中的Project Administrator模塊為管道元件添加一個(gè)自定義字段屬性（見圖8），設(shè)計(jì)人員可將的典型圖編號在元件的屬性（例如圖7中的第127列）中填入，則可驅(qū)動(dòng)PDS三維系統(tǒng)在軸測圖抽取時(shí)自動(dòng)匹配并插入典型圖于軸測圖圖面；

圖7 夾套法蘭及定位板典型詳圖

圖8 元件的自定義字段

7 內(nèi)/外管軸測圖面的優(yōu)化

7.1 添加節(jié)點(diǎn)以快速確立內(nèi)/外管的關(guān)系

全夾套內(nèi)管及外管具有走向一致且拐點(diǎn)重合的特點(diǎn)，但因其在模型中為兩根獨(dú)立的管線，在軸測圖也是單獨(dú)抽取，很難保證內(nèi)/外管在軸測圖中分頁點(diǎn)一致，往往因大量典型圖的加入，造成軸測圖抽取時(shí)內(nèi)/外管可使用的圖幅并不相等，則造成內(nèi)/外管的頁數(shù)及斷點(diǎn)位置均不相同，倘管線較長，軸測圖頁數(shù)較多，內(nèi)/外管的關(guān)系很難辨認(rèn)，所以建議再加一個(gè)自定義字段（如圖7中的jkt_node），在內(nèi)管的定位板處加為一個(gè)節(jié)點(diǎn)編號如130J，在內(nèi)管的同樣位置加一個(gè)130C，并在軸測圖抽取的配置文件（.def）中TYPE_1_LABELS部分中添加一項(xiàng)來調(diào)用這個(gè)節(jié)點(diǎn)（如圖9，內(nèi)/外管節(jié)點(diǎn)號分別為180C和180J，則此處內(nèi)/外管節(jié)點(diǎn)為重合關(guān)系）；

圖9 軸測圖中內(nèi)/外管定位節(jié)點(diǎn)號的表示

7.2 為內(nèi)/外管添加明確標(biāo)識

因夾套的內(nèi)/外管為兩部分相對獨(dú)立的軸測圖文件，而施工過程中兩者關(guān)系又密不可分，施工人員首先要搞清楚圖紙屬于內(nèi)管還是外管，注明該圖紙為夾套內(nèi)管還是外管，以提醒施工人員施工要注意內(nèi)/外管軸測圖的配合使用。

最終的夾套管軸測圖內(nèi)/外管軸測圖如圖10及圖11。

圖10 夾套內(nèi)管軸測圖

圖11 夾套內(nèi)管軸測圖

8 結(jié)束語

此解決方案最先應(yīng)用于聚酯紡絲車間夾套管三維設(shè)計(jì)，成功抽取了管道軸測圖及材料并用于現(xiàn)場實(shí)施，施工前向施工方充分解讀夾套管軸測圖內(nèi)容，施工期間現(xiàn)場反饋良好。

聚合生產(chǎn)車間應(yīng)用本方法時(shí)發(fā)現(xiàn)其夾套管相對于紡絲車間復(fù)雜，設(shè)計(jì)中則需配合較多的典型圖，以表明設(shè)計(jì)意圖及施工要求，因此夾套管的三維設(shè)計(jì)人員應(yīng)具一定的現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，公司需根據(jù)設(shè)計(jì)需求不斷完善夾套管所用典型圖圖庫，同時(shí)要并編寫夾套管三維模型設(shè)計(jì)導(dǎo)則，以滿足夾套管的三維設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

本方法雖然是基于鷹圖的PDS系統(tǒng)，但此方法的實(shí)現(xiàn)思路同樣適用于化工行業(yè)應(yīng)用廣泛的其他三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)，如PDMS，CadWorx，AutoPlant等三維工廠系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 李楊.全夾套式夾套管在PDS［J］.系統(tǒng)中的

建模設(shè)計(jì)要點(diǎn).化工管理，2014.

［2］ 王延軍.聚酯工程中夾套管的三維設(shè)計(jì)［J］.聚酯工業(yè)，2013.

Chemical in 3D Plant Design System Implementation By a Jacket Pipe

Feng Can

Abstract：The 3D plant design systems are widely used in various types of chemical piping design projects，but the chemicals used jacketed design 3D plant design system which has been applied a short board，the method based on Intergraph’s PDS（Plant Design System）D plant system，the first inner/outer tube into separate design area and specific working model，when the isometric drawing extraction system will automatically match and insert detail typical view in order to clarify the relationship jacket tube and the outer tube and construction requirements.

Key words：3D plant design system；jacketed

中圖分類號：TQ050.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1003–6490（2016）02–0080–03

收稿日期：2016–02–04

作者簡介：馮燦（1982—），男，湖南湘潭人，工程師，主要從事石油天然氣，化纖工程設(shè)計(jì)開發(fā)工作。