三維CAD技術(shù)在植物油加工廠和油庫(kù)管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

◎ 周 娜

（國(guó)糧武漢科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430079）

植物油加工廠和油庫(kù)設(shè)計(jì)中涉及大量的工藝流程圖、平立剖圖、管網(wǎng)圖、壓力管道的單管圖的繪制。每個(gè)油廠和油庫(kù)設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與油罐、油罐與油罐等之間，都會(huì)有成百上千根管道進(jìn)行連接，設(shè)計(jì)和安裝十分復(fù)雜。以往的設(shè)計(jì)師通常運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)來(lái)繪制具有立體三維感的軸測(cè)圖和方位圖，依靠二維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行繪制，就算比較快也需要兩三周的時(shí)間，但三維軟件完全改變了這一設(shè)計(jì)的歷史。三維CAD軟件由于具有良好的可視圖像、較高的設(shè)計(jì)效率和完整的設(shè)計(jì)、工藝和制造信息等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的二維CAD軟件相比有了質(zhì)的飛躍，因此越來(lái)越受到加工企業(yè)、設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)人員的青睞。

1 食用植物油加工廠和油庫(kù)管道設(shè)計(jì)中應(yīng)用三維CAD軟件的優(yōu)勢(shì)

通過筆者近幾年在植物油加工廠車間及油庫(kù)管道的大量實(shí)踐，以及對(duì)Plant 3D、CADWorx Plant、Navisworks、Maya等三維軟件的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些三維CAD設(shè)計(jì)所具有的優(yōu)勢(shì)，具體如下。

1.1 上手易

沿用了二維的AutoCAD軟件平臺(tái)，熟悉的界面，通用的快捷鍵，使設(shè)計(jì)師能夠快速上手，創(chuàng)建先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)。基于等級(jí)的設(shè)計(jì)和元件庫(kù)可以有效地簡(jiǎn)化管道、設(shè)備和支撐結(jié)構(gòu)的布置過程。集成的AutoCAD軟件功能可以根據(jù)三維模型生成和共享等軸側(cè)視圖、正交視圖和其他文檔，并幫助創(chuàng)建和編輯管道與儀表流程圖。

1.2 效率高

以油廠和油庫(kù)為例，利用三維軟件可以快速繪制直觀的三維模型，幫助設(shè)計(jì)者清楚地看到管道的標(biāo)高、管道的走向以及360°觀看。在完成建模后，單管輸出的過程也將只需要幾個(gè)鍵來(lái)完成；在平面圖上，以前管道的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的方向和管道的高度大約需要3周，現(xiàn)在建好模型生成平面圖可以在幾小時(shí)內(nèi)完成。以往材料清單需要由設(shè)計(jì)人員來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，但現(xiàn)在只需要通過軟件進(jìn)行設(shè)置，就可以在生成材料表時(shí)同步完成，非常方便快捷。

1.3 準(zhǔn)確率高

在油廠設(shè)計(jì)中，從發(fā)油房到油罐區(qū)的管網(wǎng)設(shè)計(jì)，在以往傳統(tǒng)的Autocad二維平面設(shè)計(jì)中，有些問題不易被檢測(cè)出來(lái)，但是在三維設(shè)計(jì)中，可以清晰直觀地注意到設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，看見每一根管道的位置，快速解決二維CAD軟件中兩個(gè)空間位置中的干擾，如管道干擾、管道死角以及閥門在不同空間位置上的干擾，提前解決了設(shè)計(jì)中的不合理之處。不僅有效提高了設(shè)計(jì)效率，避免了設(shè)計(jì)誤差，而且可以與客戶確定項(xiàng)目安裝效果和鎖定項(xiàng)目成本，也為外部判斷項(xiàng)目提供了比文字形式的書面說明更為直觀的依據(jù)[1]。在三維中進(jìn)行模擬，也很好地解決了現(xiàn)場(chǎng)安裝中管道的碰撞問題，這樣提高了施工的準(zhǔn)確性，既節(jié)約了施工成本，又縮短了施工時(shí)間，避免了很多不必要的物料浪費(fèi)。

1.4 修改方便

管道設(shè)計(jì)完成后，如果設(shè)計(jì)者事先考慮不周需要改變管徑大小，或者客戶需要變更產(chǎn)能。在二維CAD軟件中，一般采用的做法是更改管道直徑、管道、閥門等的注解，而不會(huì)修改管道的直徑和連接在管道上的管件和閥門的實(shí)際尺寸，因?yàn)檫@會(huì)消耗大量的精力和時(shí)間，并且看不到效益，而使用修改后的標(biāo)注方式無(wú)疑為設(shè)計(jì)者贏得了時(shí)間，但為下一步的設(shè)計(jì)埋下了管道干擾的禍根[2]。在三維CAD軟件中，它是一種參數(shù)化設(shè)計(jì)，使得修改設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單。在三維CAD軟件中，只有改變管徑的控制參數(shù)。管道管件和閥門將根據(jù)管徑的參數(shù)自動(dòng)更新，相關(guān)的材料清單將自動(dòng)更新，這是二維CAD軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能[3]。

2 成功應(yīng)用實(shí)例

2.1 湖北某油脂儲(chǔ)備庫(kù)

圖1是湖北某油脂儲(chǔ)備庫(kù)的發(fā)油房。在圖中可以清楚地看見各管道的走向、位置，這樣就相當(dāng)于設(shè)計(jì)人員先在三維軟件中進(jìn)行一遍模擬安裝，對(duì)各種碰撞都可以在三維軟件中提前扼殺。

圖1 湖北某油脂儲(chǔ)備庫(kù)發(fā)油房圖

2.2 湖南某植物油加工廠罐區(qū)

往往一個(gè)油廠從施工到建成再到正式投產(chǎn)，需要大量的人力物力，對(duì)設(shè)計(jì)人員和現(xiàn)場(chǎng)施工人員的要求都是非常嚴(yán)苛的。然而，利用三維設(shè)計(jì)軟件，無(wú)論是設(shè)計(jì)方面，還是現(xiàn)場(chǎng)施工方面，都具有較強(qiáng)的科學(xué)性和指導(dǎo)性。例如，在施工階段，以往在二維圖中表示兩個(gè)相交的管線，會(huì)受限于平面圖而不能顯示在一個(gè)位置上，這樣就會(huì)讓施工方在管道敷設(shè)時(shí)會(huì)有考慮不周到的隱患，因?yàn)椴煌瑯?biāo)高的管道在圖紙上表現(xiàn)起來(lái)并不是很直觀。類似的情況在外圍管網(wǎng)架空管道的施工中會(huì)遇到很多，如圖2所示，但是現(xiàn)在用Plant的三維軟件就可以避免管道交叉敷設(shè)時(shí)的碰撞。

圖2 湖南某植物油加工廠外圍管網(wǎng)圖

3 結(jié)語(yǔ)

目前，三維技術(shù)運(yùn)用于實(shí)際項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)單位和應(yīng)用企業(yè)還很少，因?yàn)榇蟛糠謴臉I(yè)人員已經(jīng)習(xí)慣二維設(shè)計(jì)，在接受三維技術(shù)上感到困難甚至抵觸，但是這并不影響三維技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展。很多企業(yè)已經(jīng)通過應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)得到益處，相信在不久的將來(lái)，隨著AutoCAD三維建模技術(shù)的不斷發(fā)展，除了有效解決實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中所產(chǎn)生的困難外，還將為用戶企業(yè)降低物料消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮更大的作用。因此，今后這項(xiàng)三維技術(shù)將會(huì)運(yùn)用在更多的設(shè)計(jì)單位和設(shè)計(jì)項(xiàng)目中。