原创《三维设计软件在核电工艺管道设计中的应用》
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【摘 要】核电站工艺管道的设计具有工程规模大、接口高、精度高等优点.PDMS 三维设计软件的应用,有效地解决了管道施工中存在其他行业之间的碰撞问题,将极大地改善核电管道的设计的准确性和有效性.
【关键词】三维设计软件；PDMS; 管道设计
在之前的管道设计中,主要应用二维技术来进行管道设计,技术是不断更新的,随着技术的发展更新,三维技术出现在化工的管道设计应用中,取代了二维技术的地位.PDMS 技术软件也成为了管道设计中的理想型技术选择.PDMS,意思是指工厂采用三维的空间,进行管道的设计管理系统,是一个把数据作为中心的设计型的软件.
1、 PDMS 比起二维的作图软件的优势
第一点,设计图形的直观性方面.PDMS比起CAD,在直观性更具有优势.从设计作图的环境上来说,传统的二维CAD 技术,进行设计作图时,主要是在一个二维的空间内进行设计作图.而PDMS 技术,在进行设计时,是在一个三维空间.对于设计作图者来说,三维的空间的模型,在位置等方面的准确度要更高,并且在在作图中,设计人员对所被设计的物体的一个空间位置,可以精确的掌握,可以有效的提高设计的准确性.
第二点,在数据的共享方面.PDMS 软件的共享性比起二维设计软件CAD 要更好.共享是指信息数据的分享,通过使用PDMS 软件,设计人员在设计前可以吸取别人的经验和方法.因为PDMS 系统,采用的是单一的数据库,其中的数据包含了其他的设计人员的作品信息,设计人员可以根据自己的意愿,来决定是否让别人观看自己的作品,实现作品信息的共享.
第三点,在检测性方面,PDMS 更具有优势.对于化工管道的设计方面,检测是对管道的品质进行检验,是对管道的质量保证.在化工管道设计中,会出现碰撞的情况,针对管道之间会碰撞的问题,通过采取对应的设计,来降低出现碰撞情况的次数,这也考量了设计人员在设计水平方面的高低,PDMS 技术比起CAD 技术,在检测性上面,因为PDMS 可以准确的反应出,在化工管道设计中,管道和管道之间,还有和管道与管道的保温层之间的一个碰撞,所以可以精准的表现出碰撞的问题.
2、 PDMS 在管道现场设计中的基本应用
三维设计中所有的建模活动是基于等级库和元件库之上进行的,首先将核电建设中常用的各种标准件按照不同的等级标准进行建模并放在元件库里,其次再通过不同的等级建立等级库,最后将两库通过等级或特性进行关联.在建模过程中,按照标准和需要,全面综合考虑元件在建模过程中的属性应用,设置好元件的属性,如元件标准、等级及材料等.
2.1 管道建模
管道建模是PDMS 中最强大的功能之一,可以提高设计质量,控制材料,并最大可能地避免设计错误的发生.设计部门有标准管道规范,PDMS 系统内也有一套自己的规范可以使用,在建立管道模型前的首要任务就是要确定使用哪个规范.选择合适的规范后,接下来将其设为管线的属性.以后所有该管线的分支管自动具有相同的规范.根据系统流程图、所设计管线的介质流向等,确定管道的起点（Head）和终点（Tail）；当确定完管线的起点和终点后,系统自动在起点和终点位置连一条直管段.除非起点和终点在一条公共轴线上,否则系统在起点和终点将显示虚线（虚线并不表示管线的实际布置）.如图示：管道建模的第二个步骤是创建和定位实际管线布置所需的部件.就跟在绘图板上一样,我们需要确定为满足流程要求要使用哪些机械部件.部件需先进行定位这样管线才能符合设计要求.注：各专业设计人员协同合作,除管道外相关专业的建立及模型固化,为管道布置设计提供了保障.在进行管道布置设计时依次调出相关专业的固化模型,根据管道的布置原则实现现场空间的合理定位.
2.2 碰撞检查
三维设计的另一大优点在于：实现了安装工程的可视化,即在计算机工程模型上模拟关键物项的预安装,优化施工方案,进行设计实体的碰撞检查,减少现场的设计修改,从而达到提高工程质量及工程进度的目的.虽然三维模型的建立过程中已完成了碰撞检查,但由于某些原因仍存在有些地方“打架“的问题.这些问题不借助三维模型是很难发现的,借助三维模型我们可以随意浏览,从任何一个角度,浏览任何一根将要安装的管道,如发现图中类似的情况,我们便可以打印出这些“打架“的地方并报告总承包商,及时和相关方面制定出协商解决的办法.
2.2.1 碰撞检查原则
碰撞检查基于两个因素: 障碍物级别; 碰撞范围值设置
2.2.2 障碍物级别(Obstruction Levels)
所有设计模型和元件数据库中的基本体OBST等于0 不参与碰撞
OBST等于1 软碰撞空间,如人行通道,操作空间等
OBST等于2 硬碰撞空间,如设备本体
查看碰撞空间Setting> Graphic> Representation
2.2.3 碰撞范围值设置
三种形式的碰撞
Gap等于2Clearance等于8Overlap等于5
碰撞Clash等于Overlap>5mm
接触Touch等于Overlap<5mm 同时Gap<2mm
图纸是项目设计成果的最终体现形式.目前,已经实现在建立的模型中智能化抽取管道施工图纸,包括平面布置图、轴测图、局部详图、节点剖面图等,由于三维模型和数据库紧密的联系在一起,保证了数据的一致性和准确性,不仅能根据三维模型进行合理的管道拆分,而且直接提取相关数据库的信息,避免人为设计导致的疏忽错误.因此三维出图改变了二维平面设计中的图纸单一、工作效率低、准确度差的现象,提高了设计成果的出图效率,减少了绘图设计中人工的重复性投入,减少了设计成本.
结语：
在核电厂管道设计中,通过引入PDMS 三维设计软件,可以有效的缩短工程设计的时间,然后优化设计的流程,最大程度上可以减少现场的碰撞,可以在进行管道设计中,为后期进行数媒化的维护打好基础准备,这也是使用三维软件的优势.完善软件的数据库,明确使用三维软件设计的流程,这样可以一定程度上降低人工进行修改图纸的工作量.把PDMS 三维设计软件引用到化工管道设计中,不仅可以提高化工管道设计方面的效率,还可以加强企业的效益.
设计软件论文参考资料：
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