馬劍 馮寧（西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西西安 710075）

淺析基于三維的小管道布置策略分析

馬劍 馮寧
（西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西西安 710075）

在目前國(guó)內(nèi)火電廠的設(shè)計(jì)過程中，往往忽視了小管道的布置方案設(shè)計(jì)，在管道整體方案中，往往只列出所需的材料。從而管道排布的合理性和所需管道材料具體數(shù)量的準(zhǔn)確性難以保證，更加難以滿足海外項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)的要求，從而對(duì)項(xiàng)目成本、管道實(shí)際運(yùn)行效果以及設(shè)備走出過門的國(guó)際化進(jìn)程造成不利的影響。本文介紹了火電廠三維小管道設(shè)計(jì)的背景和研究的環(huán)境條件，對(duì)管道的布置方案進(jìn)行了分析，對(duì)火電廠的小管道設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

小管道布置 PDMS三維平臺(tái) 布置方案

1　概述

由于國(guó)內(nèi)火電市場(chǎng)逐漸萎縮，勘察設(shè)計(jì)的費(fèi)用大大降低，為了擴(kuò)大企業(yè)的生存空間，海外市場(chǎng)成為電企發(fā)展的重要方向。而在國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通徑小于80毫米的管道只需標(biāo)出起始點(diǎn)，估算安裝材料并注明安裝要求，布置設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單，難以滿足國(guó)外按圖施工的要求，同時(shí)，由于設(shè)計(jì)不充分，經(jīng)常出現(xiàn)由于布置不合理，沒能達(dá)到熱膨脹要求而在運(yùn)行中造成管道變形；另外一些管道布置雜亂，占用人行通道，影響工作人員通行，甚至出現(xiàn)由于布置不合理而造成二次施工的現(xiàn)象發(fā)生?，F(xiàn)今根據(jù)實(shí)際需要，企業(yè)的三維設(shè)計(jì)能力已經(jīng)成為企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)行小管道布置的設(shè)計(jì)，提高項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)的三維精細(xì)化水平，已經(jīng)成為企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要舉措。

2　小管道三維布置設(shè)計(jì)策略的研究環(huán)境

三維設(shè)計(jì)平臺(tái)是技術(shù)人員在軟件環(huán)境中進(jìn)行方案設(shè)計(jì)規(guī)劃，并用對(duì)應(yīng)比例的原件模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行模擬的設(shè)計(jì)手段，其具有直觀可視化的特點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和三維制圖軟件的不斷發(fā)展，三維方案設(shè)計(jì)的功能逐步完善，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)模型和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的完全一致的水平，從而使管道設(shè)計(jì)方案可以直接用于現(xiàn)場(chǎng)施工。由于風(fēng)道和風(fēng)管設(shè)計(jì)軟件的引入，從三維模型庫(kù)中直接調(diào)用方管安裝圖成為現(xiàn)實(shí)，另外電纜橋架的三維設(shè)計(jì)，以及電氣電纜敷設(shè)的模擬設(shè)計(jì)；加上現(xiàn)場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)的同時(shí)更新，使整個(gè)電廠的安裝效果可以直接呈現(xiàn)在眼前，整個(gè)電站的設(shè)計(jì)具備了三維協(xié)同設(shè)計(jì)的條件。在這些技術(shù)條件下，小管道的三維設(shè)計(jì)終于成為了可能。

3　小管道三維PDMS布置方案分析

作為小管道集中安裝的主廠房是方案研究的重點(diǎn)部分，應(yīng)用PDMS三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，將小管道的安裝布局設(shè)計(jì)的科學(xué)、美觀且易于施工操作。首先應(yīng)根據(jù)小管道的分布情況，參考相關(guān)規(guī)定和現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行布置原則的制定；然后根據(jù)布置原則設(shè)計(jì)小管道三維布局的設(shè)計(jì)方案；最終參照三維PDMS設(shè)計(jì)平臺(tái)的特點(diǎn)分析小管道三維布局設(shè)計(jì)流程。［1］

3.1小管道三維布局原則的制定

主廠房的小管道主要用于放水、放氣、密封水、冷卻水、壓縮空氣等，其遍布整個(gè)廠房，尤其在汽輪機(jī)和加熱器附近更為集中。在安裝施工進(jìn)行前應(yīng)首先了解現(xiàn)場(chǎng)的施工空間，進(jìn)行管道走向示意圖的繪制，計(jì)算出材料用量之后進(jìn)行采購(gòu)安裝。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，管道的布置應(yīng)兼顧美觀、節(jié)省材料、方便施工以及便于操作檢修等要求，同時(shí)小管道的布置應(yīng)根據(jù)管道的分布和介質(zhì)特性，就近分層分區(qū)域集中排布，從而使小管道的排布有序且盡可能節(jié)約空間。

3.2小管道三維布局方案的確定

依靠PDMS三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，依據(jù)小管道的布置原則，形成管道的模塊化設(shè)計(jì)方案。［2］

（1）汽輪機(jī)本體部分疏水和軸封管道可在汽輪機(jī)機(jī)頭的中間層和底層集中布置，剩余部分可在主管道下方和其他疏水管道組合布置。

（2）凝結(jié)水泵的冷卻和密封水管可在底層水泵坑欄桿附近集中布置。

（3）加氧器和除氧器周圍的管道應(yīng)在設(shè)備兩邊或鍋爐邊進(jìn)行布置，并且可以和附近的給水和凝結(jié)水管聯(lián)合排布。

（4）7#和8#附近放水管和放氣管可在凝汽器前水室兩邊的孔洞邊或汽輪機(jī)基座柱附近排布。

（5）頂軸油系統(tǒng)的閥門站可按照高低壓的區(qū)別在設(shè)備附近安裝。油凈化系統(tǒng)閥門也應(yīng)在設(shè)備附近就近安裝。

（6）鍋爐燃油管道閥門可在爐側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)層布置，環(huán)管在板下設(shè)置。

（7）其他分散的水管管路可以與主管平行以旁路的形式排布。

根據(jù)以上方案，可縮短管道路徑避免交錯(cuò)布局，還可以避免U形彎出現(xiàn)，并且有效的減少了管道支撐的數(shù)量，使工程成本大大降低。

3.3小管道三維設(shè)計(jì)流程

參考近年來PDMS三維設(shè)計(jì)應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合電廠方案設(shè)計(jì)流程，得出小管道的布局設(shè)計(jì)流程：（1）確定放水、放氣點(diǎn)；（2）小管道煩悶三維布局設(shè)計(jì)；（3）小管道三維布局規(guī)劃調(diào)整；（4）小管道應(yīng)力計(jì)算分析；（5）小管道三維詳細(xì)設(shè)計(jì)出圖。

在開始設(shè)計(jì)施工圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)初始模型，應(yīng)用三維設(shè)計(jì)平臺(tái)按照實(shí)際坡度直接進(jìn)行大管道三維布局設(shè)置，以盡快確定小管道的接口位置，然后由設(shè)計(jì)人員按照已經(jīng)確定的管道位置，根據(jù)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行小管道位置設(shè)計(jì)，當(dāng)大管道的設(shè)計(jì)大部分已經(jīng)完成以后，開始對(duì)小管道三維設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算、出圖。［3］

4　結(jié)語(yǔ)

小管道的布置看似簡(jiǎn)單，但卻直接影響了電廠的管道布局的外觀、質(zhì)量和實(shí)際運(yùn)行維護(hù)，同時(shí)也極大的影響了人們對(duì)工程效果的整體評(píng)價(jià)。遵照就近安裝的設(shè)計(jì)思路，遵守相關(guān)規(guī)程、規(guī)范，依據(jù)科學(xué)的設(shè)計(jì)流程，進(jìn)行整體規(guī)劃、科學(xué)布局，從而使小管道的設(shè)計(jì)達(dá)到布局合理、補(bǔ)償良好、疏水通暢的目的，同時(shí)管道的排布集中、整齊、美觀且易操作。借助三維設(shè)計(jì)平臺(tái)完美的實(shí)現(xiàn)了小管道的三維布置。小管道的三維布置設(shè)計(jì)，一方面有利于系統(tǒng)的整體規(guī)劃，滿足了現(xiàn)場(chǎng)按圖施工的要求，另一方面節(jié)約了材料成本和施工成本，使整個(gè)項(xiàng)目的綜合效益大大提高。

［1］徐庚，黃太安，高鳳龍.利用PDMS 軟件三維設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行配管加工設(shè)計(jì)新方法探討［J］. 化工設(shè)備與管道，2011，（2）：37-40.

［2］劉國(guó)文.小口徑管道現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)［J］.科技視界，2012，（15）：193-195.

［3］付松源.關(guān)于火電廠小口徑管道二次設(shè)計(jì)的探討［J］.黑龍江科技信息，2012，（1）：31-33.

馬劍（1981—），男，山西臨汾人，工程師，火電廠設(shè)計(jì)，馮寧（1981—），女，寧夏石嘴山人，工程師，火電廠設(shè)計(jì)。