PDMS軟件平臺夾套伴熱管道建模方法

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摘要：使用pdms軟件進行夾套伴熱管道建模的方法多樣，根據(jù)夾套伴熱管道設計規(guī)范要求，對多種建模方法進行了探討，比較了各種方法的工作量與準確性，在比較分析的基礎上得到了可操作性強、模型與圖紙準確度高的建模方法。

關鍵詞：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)同設計與管理系統(tǒng)，作為一款功能最強大的三維設計軟件平臺，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、可迅速調節(jié)溫度、適用范圍廣等優(yōu)點，在生產(chǎn)中應用廣泛。隨著工程設計數(shù)字化需求的提高，越來越多的石油化工項目設計過程開始采用PDMS軟件平臺。PDMS軟件中夾套管道的建模方法多樣且各有利弊，在設計過程中對夾套伴熱管道進行快速、準確的三維建模成為使用者關注的焦點。

1夾套伴熱管道建模要求

夾套伴熱管道由內管、套管兩個主要部分組成，根據(jù)伴熱距離，套管將設置供汽、排液點和跨接線。內管為工藝介質，外管為伴熱介質。夾套伴熱管道的建模應符合標準規(guī)范和工藝設計要求[1-2]，主要包括：①工藝介質及其操作條件適用夾套伴熱；②內管及套管的材質符合要求，內管采用無縫關鍵，套管采用剖切管件；③按規(guī)范要求選用內管及套管尺寸組合及彎頭曲率半徑；④供汽、排液點和跨接線間距、位置合理；⑤考慮管道應力，設置補償。在遵循以上要求的基礎上，采用AVEVAPDMS12.1SP2軟件建立內管焊縫隱蔽型（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，對三種方法進行論述比較，實現(xiàn)途徑與建模結果見表1。三種建模方法均能得到邏輯關系和空間占位正確的三維模型。采用方法A時，元件數(shù)據(jù)庫修改工作量較大，需要以內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，所有虛擬元件均對應現(xiàn)實中的兩個元件，統(tǒng)計材料和采購時，需要人為干預將虛擬元件拆分為兩個實際元件。采用此方法建立模型時，只需畫出套管和跨接管即可，可節(jié)省建模時間；采用方法B時，僅需對元件數(shù)據(jù)庫中的夾套法蘭數(shù)據(jù)進行少量修改，使夾套法蘭具備同時連接內管和套管的模型屬性。法蘭在PDMS軟件平臺中屬于二通元件，即其只擁兩個連接點，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（內管）。通過對元件數(shù)據(jù)庫進行修改，使夾套法蘭除了兩個常規(guī)的連接點外，額外獲得一個用于連接套管的連接點，成為一個三通元件，可同時連接墊片、內管與套管。采用方法B建立模型時，需在同一條管道內的不同分支下分別畫出內管、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統(tǒng)計管道材料；采用方法C時數(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。建模時按照實際施工順序和介質的流通路徑把模型分為流通物料的內管、流通伴熱介質的套管與跨接管兩個獨立部分，分別在兩條管道下進行建模。方法C與方法B相比，兩者的工作量與準確性相同，僅在管道軸測圖表達上有所差異。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，管道軸測圖中的尺寸標注為套管尺寸，無法顯示內管尺寸標注，施工時需現(xiàn)場測量計算管道切割長度。其材料清單共9項，其中第一項、第四項為虛擬管道元件，因受PDMS軟件規(guī)則限制，管徑僅能顯示DN150，需要人工干預拆分為DN150的內管和DN200的套管兩部分，導致后期材料統(tǒng)計工作量增多；采用方法B時，管道軸測圖中同時顯示內管和套管，當存在彎頭元件時，管道軸測圖則會產(chǎn)生如圖1所示的顯示錯誤，內管與套管起點坐標相同，但在管道軸測圖中位置卻產(chǎn)生了位移，易造成內管是插入套管的誤解。方法B的內管和套管的材料清單共11項，完整羅列了管道施工所需的材料，但施工時需要對內管和套管材料進行區(qū)分；采用方法C時，由于分兩條管道建模，將分別生成內管與套管的兩張管道軸測圖，詳細標注內管和套管的各尺寸，施工時核對內管和套管起始點坐標確認即可。方法C的材料清單內管共4項，套管7項，分別羅列，合計11項，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)內管與套管的相對位置和連接關系，且材料清單可區(qū)分內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，還可對軟件的軸測圖出圖模塊進行深度定制，使其實現(xiàn)一個虛擬元件對應兩條材料清單條目的效果。隨著PDMS軟件平臺在石油化工工程領域的推廣和大范圍應用，夾套管道建模方法會被繼續(xù)簡化和優(yōu)化，圖紙的準確性也將大幅提高。

參考文獻

[1]SH/T3040–2012，石油化工管道伴管及夾套管設計規(guī)范[S].

[2]SH/T3546–2011，石油化工夾套管施工及驗收規(guī)范[S].

作者：高揚 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