PDMS軟件平臺(tái)夾套伴熱管道建模方法
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摘要：使用pdms軟件進(jìn)行夾套伴熱管道建模的方法多樣，根據(jù)夾套伴熱管道設(shè)計(jì)規(guī)范要求，對(duì)多種建模方法進(jìn)行了探討，比較了各種方法的工作量與準(zhǔn)確性，在比較分析的基礎(chǔ)上得到了可操作性強(qiáng)、模型與圖紙準(zhǔn)確度高的建模方法。
關(guān)鍵詞：PDMS；夾套伴熱管道；三維建模
PDMS（PlantDesignManagementSystem）是由AVEVA公司的工廠三維協(xié)同設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)，作為一款功能最強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)，適用于石化、電力、海工等行業(yè)。夾套伴熱管道是石油化工裝置中常見伴熱方式，具有傳熱效率高、傳熱均勻、可迅速調(diào)節(jié)溫度、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。隨著工程設(shè)計(jì)數(shù)字化需求的提高，越來越多的石油化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程開始采用PDMS軟件平臺(tái)。PDMS軟件中夾套管道的建模方法多樣且各有利弊，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)夾套伴熱管道進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的三維建模成為使用者關(guān)注的焦點(diǎn)。
1夾套伴熱管道建模要求
夾套伴熱管道由內(nèi)管、套管兩個(gè)主要部分組成，根據(jù)伴熱距離，套管將設(shè)置供汽、排液點(diǎn)和跨接線。內(nèi)管為工藝介質(zhì)，外管為伴熱介質(zhì)。夾套伴熱管道的建模應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工藝設(shè)計(jì)要求[1-2]，主要包括：①工藝介質(zhì)及其操作條件適用夾套伴熱；②內(nèi)管及套管的材質(zhì)符合要求，內(nèi)管采用無縫關(guān)鍵，套管采用剖切管件；③按規(guī)范要求選用內(nèi)管及套管尺寸組合及彎頭曲率半徑；④供汽、排液點(diǎn)和跨接線間距、位置合理；⑤考慮管道應(yīng)力，設(shè)置補(bǔ)償。在遵循以上要求的基礎(chǔ)上，采用AVEVAPDMS12.1SP2軟件建立內(nèi)管焊縫隱蔽型（全夾套）三維模型。
2夾套伴熱管道建模方法
PDMS軟件中常用的夾套管道的建模方法有三種，均涉及PDMS軟件數(shù)據(jù)庫的特殊定制。本文建立了夾套伴熱管道在彎頭和跨接法蘭處的三維模型，對(duì)三種方法進(jìn)行論述比較，實(shí)現(xiàn)途徑與建模結(jié)果見表1。三種建模方法均能得到邏輯關(guān)系和空間占位正確的三維模型。采用方法A時(shí)，元件數(shù)據(jù)庫修改工作量較大，需要以內(nèi)管的公稱直徑和套管的外形尺寸建立專用虛擬元件數(shù)據(jù)庫和等級(jí)數(shù)據(jù)庫，元件數(shù)據(jù)庫包括管道、彎頭、三通等常用元件，所有虛擬元件均對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)中的兩個(gè)元件，統(tǒng)計(jì)材料和采購時(shí)，需要人為干預(yù)將虛擬元件拆分為兩個(gè)實(shí)際元件。采用此方法建立模型時(shí)，只需畫出套管和跨接管即可，可節(jié)省建模時(shí)間；采用方法B時(shí)，僅需對(duì)元件數(shù)據(jù)庫中的夾套法蘭數(shù)據(jù)進(jìn)行少量修改，使夾套法蘭具備同時(shí)連接內(nèi)管和套管的模型屬性。法蘭在PDMS軟件平臺(tái)中屬于二通元件，即其只擁兩個(gè)連接點(diǎn)，在模型的連接邏輯中一端用于連接墊片，另一端用于連接管道（內(nèi)管）。通過對(duì)元件數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改，使夾套法蘭除了兩個(gè)常規(guī)的連接點(diǎn)外，額外獲得一個(gè)用于連接套管的連接點(diǎn)，成為一個(gè)三通元件，可同時(shí)連接墊片、內(nèi)管與套管。采用方法B建立模型時(shí)，需在同一條管道內(nèi)的不同分支下分別畫出內(nèi)管、套管及跨接管，此方法的建模工作量比方法A大，但元件數(shù)據(jù)庫修改工作量小，且系統(tǒng)能夠正確無誤地自動(dòng)統(tǒng)計(jì)管道材料；采用方法C時(shí)數(shù)據(jù)庫的修改方法與方法B完全相同，僅建模方法略有不同。建模時(shí)按照實(shí)際施工順序和介質(zhì)的流通路徑把模型分為流通物料的內(nèi)管、流通伴熱介質(zhì)的套管與跨接管兩個(gè)獨(dú)立部分，分別在兩條管道下進(jìn)行建模。方法C與方法B相比，兩者的工作量與準(zhǔn)確性相同，僅在管道軸測圖表達(dá)上有所差異。三種方法所建模型的管道軸測圖和材料清單比較見表2。表2列出了三種不同建模方法所得到的管道軸測圖和材料清單。采用方法A時(shí)，管道軸測圖中的尺寸標(biāo)注為套管尺寸，無法顯示內(nèi)管尺寸標(biāo)注，施工時(shí)需現(xiàn)場測量計(jì)算管道切割長度。其材料清單共9項(xiàng)，其中第一項(xiàng)、第四項(xiàng)為虛擬管道元件，因受PDMS軟件規(guī)則限制，管徑僅能顯示DN150，需要人工干預(yù)拆分為DN150的內(nèi)管和DN200的套管兩部分，導(dǎo)致后期材料統(tǒng)計(jì)工作量增多；采用方法B時(shí)，管道軸測圖中同時(shí)顯示內(nèi)管和套管，當(dāng)存在彎頭元件時(shí)，管道軸測圖則會(huì)產(chǎn)生如圖1所示的顯示錯(cuò)誤，內(nèi)管與套管起點(diǎn)坐標(biāo)相同，但在管道軸測圖中位置卻產(chǎn)生了位移，易造成內(nèi)管是插入套管的誤解。方法B的內(nèi)管和套管的材料清單共11項(xiàng)，完整羅列了管道施工所需的材料，但施工時(shí)需要對(duì)內(nèi)管和套管材料進(jìn)行區(qū)分；采用方法C時(shí)，由于分兩條管道建模，將分別生成內(nèi)管與套管的兩張管道軸測圖，詳細(xì)標(biāo)注內(nèi)管和套管的各尺寸，施工時(shí)核對(duì)內(nèi)管和套管起始點(diǎn)坐標(biāo)確認(rèn)即可。方法C的材料清單內(nèi)管共4項(xiàng)，套管7項(xiàng)，分別羅列，合計(jì)11項(xiàng)，完整性與方法B相同。三種方法優(yōu)劣比較見表3。綜上所述，方法A的軸測圖和材料清單準(zhǔn)確性欠佳，不推薦使用；方法B與方法C具有數(shù)據(jù)庫修改工作量小，材料清單準(zhǔn)確性高的優(yōu)勢，尤其是方法C的軸測圖能夠完整表現(xiàn)內(nèi)管與套管的相對(duì)位置和連接關(guān)系，且材料清單可區(qū)分內(nèi)管與套管所使用的材料，具有良好的使用效果。
3展望
夾套管道的建模，除了本文所述的三種方法，還可對(duì)軟件的軸測圖出圖模塊進(jìn)行深度定制，使其實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬元件對(duì)應(yīng)兩條材料清單條目的效果。隨著PDMS軟件平臺(tái)在石油化工工程領(lǐng)域的推廣和大范圍應(yīng)用，夾套管道建模方法會(huì)被繼續(xù)簡化和優(yōu)化，圖紙的準(zhǔn)確性也將大幅提高。
參考文獻(xiàn)
[1]SH/T3040–2012，石油化工管道伴管及夾套管設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[2]SH/T3546–2011，石油化工夾套管施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].
作者：高揚(yáng) 徐環(huán)斐 單位：山東三維石化工程股份有限公司青島分公司