段彪王 賀旭明 崔少平

【摘? 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)競爭的日趨激烈，用戶對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造等各方面要求越來越嚴(yán)格，三維設(shè)計(jì)制造已逐漸成為裝備制造業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。論文通過管線設(shè)計(jì)及管線預(yù)制兩個(gè)方面，詳細(xì)介紹了SolidWorks Routing在管道工程中的應(yīng)用。

【Abstract】With the development of science and technology and the increasingly fierce market competition， users have increasingly strict requirements on product design and manufacturing， etc. 3D design and manufacturing has gradually become a new trend in the development of equipment manufacturing industry. This paper introduces the application of SolidWorks Routing in pipeline engineering in detail from two aspects of pipeline design and pipeline prefabrication.

【關(guān)鍵詞】SolidWorks Routing;管道工程;管線設(shè)計(jì);管線預(yù)制

【Keywords】SolidWorks Routing; pipeline engineering; pipeline design; pipeline prefabrication

【中圖分類號(hào)】TE978? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）08-0191-02

1 引言

化工管道系統(tǒng)是化工廠的主要組成部分，管道系統(tǒng)是由管道、管路零件（法蘭、彎頭、閥門等）、管道附件（管道支撐、管道保溫層）等組成;用于管道內(nèi)部介質(zhì)的控制與輸送，是化工單元設(shè)備之間介質(zhì)傳遞的重要部件，被稱為化工生產(chǎn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。管道系統(tǒng)自身錯(cuò)綜復(fù)雜，通常是由一條主干管道上生成多條分支管路，形成三維的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)管道的二維平面設(shè)計(jì)方法是在固定的坐標(biāo)基準(zhǔn)中進(jìn)行管道及管道零部件的空間布置，用固定的觀察角度（一般為軸側(cè)視圖）來表達(dá)管道系統(tǒng)之間的空間關(guān)系。有時(shí)由于管道系統(tǒng)分支數(shù)量較多、規(guī)格差異較大，為表達(dá)清楚所有的管路分支，有時(shí)不得不采用一些特殊的制圖方法，如分段視圖、旋轉(zhuǎn)視圖等。如果給定的坐標(biāo)或者觀察角度發(fā)生了移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等變化，就必須重新在平面圖上繪制管道線路圖，所以傳統(tǒng)的管道二維平面圖是比較煩瑣抽象的。

管道系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)方法變傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)為三維設(shè)計(jì)，使管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)立體化和形象化。SolidWorks Routing是SolidWorks專門用來管道設(shè)計(jì)插件，可進(jìn)行電氣、軟管、硬管設(shè)計(jì)。SolidWorks Routing為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)高效的管道設(shè)計(jì)平臺(tái)，在此平臺(tái)上借助SolidWorks Routing的功能用戶可以方便地訂制出符合自身需求的三維參數(shù)化管道設(shè)計(jì)環(huán)境，有效地提升管道設(shè)計(jì)和工程施工的準(zhǔn)確性，加快管道設(shè)計(jì)進(jìn)度。

2 在管線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

化工管道被視為“化工企業(yè)的命脈”，化工管道設(shè)計(jì)在石油化工工程設(shè)計(jì)公司中逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。在詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段，管道設(shè)計(jì)工作量約占總工作量的30%～40%[2]。因此，成套設(shè)備之間的管道設(shè)計(jì)是成套設(shè)備設(shè)計(jì)中必不可少的一部分。在使用SolidWorks Routing進(jìn)行成套設(shè)備之間的管道設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)需要連接的管口添加線路點(diǎn)和步路連接點(diǎn)，即可自動(dòng)步路（在給定的兩個(gè)連接點(diǎn)之間，按指定的步路模式進(jìn)行步路）、拖放步路（從設(shè)計(jì)庫中拖動(dòng)所需的管道元件）進(jìn)行管線設(shè)計(jì)。

SolidWorks Routing管道設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

①提高了設(shè)計(jì)效率。當(dāng)設(shè)計(jì)者從設(shè)計(jì)庫中拖拽所需的管路元件或者使用3D草圖功能來進(jìn)行管道的設(shè)計(jì)時(shí)，自適應(yīng)的選擇過濾器會(huì)根據(jù)步路點(diǎn)的屬性自動(dòng)地選取正確的配置管路元件，并可以將管道線路圖單獨(dú)輸出，簡化了管道設(shè)計(jì)的步驟。

②減少了管道設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤。傳統(tǒng)的二維平面管道圖，非常容易出現(xiàn)設(shè)備管道等的碰撞、遺漏、對(duì)某些管道的表達(dá)不清或多張圖紙對(duì)同一管道表達(dá)不一致等問題。SolidWorks Routing建立的管道系統(tǒng)的三維模型，能直觀、真實(shí)地反映各個(gè)管道及零部件在空間中與化工設(shè)備的關(guān)系。SolidWorks Routing建立的管道系統(tǒng)的具有“所見即所得”的直觀表達(dá)方式[3]，可以有效解決傳統(tǒng)管道設(shè)計(jì)時(shí)管道的“錯(cuò)、漏、碰、缺”等問題。

③便于管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的修改優(yōu)化。SolidWorks Routing在管道設(shè)計(jì)時(shí)，管道元件之間的配合是全參數(shù)化，并且通過拖拽管道中心線就能完成管道位置和長度的修改，便于管線設(shè)計(jì)的后期更改，從而使得管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化變得十分容易。

3 在管線預(yù)制中的應(yīng)用

為減少管道安裝現(xiàn)場(chǎng)的施工量，提高管道的施工質(zhì)量（尤其鈦材、哈氏合金等稀有金屬材料管道對(duì)焊接、安裝環(huán)境及表面防污染要求高等情況下），提高管道安裝效率，縮短化工廠的投產(chǎn)周期，通常情況下化工廠會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)好的管道線路進(jìn)行預(yù)制。

管線預(yù)制首先要把傳統(tǒng)的管線設(shè)計(jì)圖拆解成配管平面圖，然后根據(jù)管線設(shè)計(jì)圖、配管平面圖、材料到貨情況、運(yùn)輸安裝限制等，將管線設(shè)計(jì)圖進(jìn)行區(qū)域劃分。按照分區(qū)后的管線圖進(jìn)行分段下料、組對(duì)、焊接制作。管線的預(yù)制深度隨著實(shí)際情況會(huì)進(jìn)行變更，從而增大了管線預(yù)制的難度與不確定性。

當(dāng)使用SolidWorks Routing進(jìn)行管線圖預(yù)制時(shí)主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

①避免了管線拆解圖的繪制。傳統(tǒng)的管線設(shè)計(jì)圖在拆解時(shí)，通常情況下會(huì)把傳統(tǒng)三維管線設(shè)計(jì)圖拆解成二維的管線拆解平面圖，并且需要在拆解平面圖上詳細(xì)羅列出該管線上的所有規(guī)格的管道、管道零件、管道附件，待業(yè)主確認(rèn)過后才能進(jìn)行管線的預(yù)制工作。SolidWorks Routing建立的管道系統(tǒng)的三維模型能夠自動(dòng)生成所需的管道明細(xì)表，并且可以在左側(cè)的設(shè)計(jì)樹中隨時(shí)點(diǎn)擊查看各管線所在位置、規(guī)格等，避免了大量的管線圖拆解工作。

②便于對(duì)管線圖進(jìn)行分區(qū)。SolidWorks Routing三維管線圖模型，可以非常直觀地表達(dá)管線圖中各單根管道的方位及長度等，便于技術(shù)人員根據(jù)管線預(yù)制深度的變化對(duì)管線分區(qū)圖進(jìn)行變更，并利于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝管道進(jìn)行最優(yōu)選擇和增加施工留量。

③減少預(yù)制錯(cuò)誤。當(dāng)按照拆解后的管線配管平面圖進(jìn)行分區(qū)制作時(shí)，在管線圖的一些特殊畫法區(qū)域，尤其如管線分段圖的連接處、管臺(tái)支路等，經(jīng)常出現(xiàn)管道方位組對(duì)錯(cuò)誤等現(xiàn)象。SolidWorks Routing三維管線圖模型可以很大程度地降低此類錯(cuò)誤，并減少了技術(shù)人員在組對(duì)時(shí)對(duì)各支路管線的方位坐標(biāo)計(jì)算。

4 結(jié)語

技術(shù)人員可以根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過SolidWorks系列零件設(shè)計(jì)表功能，建立適合本公司的管道零部件設(shè)計(jì)庫;SolidWorks Routing也可以對(duì)管道的規(guī)格、長度、重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，減少了各相關(guān)人員的工作量;縮短管線設(shè)計(jì)周期和制造周期，有效地提高了公司在市場(chǎng)中的競爭力?？傊?，SolidWorks Routing是一款高效優(yōu)良的管道設(shè)計(jì)軟件，在管道工程中有著光明的前景。

【參考文獻(xiàn)】

【1】安銳明.SolidWorks在管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2007（01）：52-54.

【2】田卉.談PDS在化工管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2008（01）：38-43.

【3】黃波，韋彬，李志勇，等.基于SolidWorks的選煤廠車間三維設(shè)計(jì)[J].煤炭工程，2014（03）：23-25.