三维管道设计软件在氧化铝工艺设计的应用

２００８年１０月第５期

胡龙：三维管道设计软件在氧化铝工艺设计的应用

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三维管道设计软件在氧化铝工艺设计的应用

胡

龙

（贵阳铝镁设计研究院，贵州贵阳５５０００４）

【摘要】

基于对二雏ＣＡＤ、ＰＤＳＯＦＴ三维管道设计软件的特点比较，对三维管道设计软件在氧化铝工艺

管道设计中的全应用过程进行了较深入的描述和分析，同时对氧化铝工艺设计在推广应用三维管道设计软件的收益、前景及应注意的问题进行了说明。【关键词】

三维管道设计软件；氧化铝工艺管道设计；ＰＤＳＯＦＴ

【文献标识码】

Ｂ

【中图分类号】ＴＦ８２１【文章编号】

１６７２－６１０３（２００８）０５－００２１－－０４

０

引言

近年来ＣＡＤ技术的发展突飞猛进。对世界科技

在国内推广的制约因素有：①国内的标准数据库不全，建立项目库的难度大，操作复杂；②价格昂贵；③英文界面；④思维习惯和操作习惯与国内用户有很多不同：⑤不能按氧化铝行业特点修改

软件功能。

发展的影响日益加深。在工业管道设计领域，ＣＡＤ技术的一项重要发展就是三维管道设计软件的成熟完善和在普通电脑中的大量应用。

以前应用二维设计软件进行氧化铝工艺管道设计大多使用Ａｕｔｏｄｅｓｋ公司的ＡｕｔｏＣＡＤ（或国内二次开发的部分ＣＡＤ软件）。该软件只是替代了老式的纸、笔和图板。设计工作效率难以进一步提高，所做设计不直观。设计图纸的质量在很大程度上取决于设计及检图、审核人员的技术水平和责任心，难以精确控制。各设计者使用材料不统一，而且要耗费大量的人工来进行管道等相关材料的统计和汇总出图，材料汇总中也容易出现给多或给少的情况。难以满足总承包项目以及国外工程项目的要求。在此形势下，为了进一步提高设计质量和设计效率，同时也为了进一步加强自身的设计水平和设计能力。以更好地适应国内外设计市场竞争的需要，各大铝镁设计院均购买了由中科辅龙计算机技术股份有限公司自主开发的ＰＤＳＯＩＶＩ＇三维工厂设计软件中的三维管道设计软件，并开始在实际工程项目中应用。

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国内氧化铝工艺管道设计使用三维管道设计软件应用分析

２．１三维管道设计软件简介

ＰＤＳＯＦＴ软件是—个运行于微机环境，以ＡｕｔｏＣＡＤ为平台的三维工厂设计系统。ＰＤＳＯＦｒ３ＤＰｉｐｉｎｇ是ＰＤＳＯＦＩ＂三维工厂设计软件的配管部分。对工厂管道设计的全过程提供强有力的支持。ＰＤＳＯＦ－Ｉ＇３ＤＰｉｐｉｎｇ是利用建立三维软模型的方法进行施工图设计的软件．模型建成后能够生成施工用的平立剖图、材料表（综合材料表、工管表、物料特性表、管架材料表、设备表等）、轴测图、渲染图、漫游效果图等。并能在三维空间进行碰撞检查。ＰＤＳＯＦＴ软件是一个国产的、具有自主版权的软件。它带给用户的是一个强大的技术支持和服务，包括建立工程设计所需的工程数据和图形库。增加元件功能等。可免除用户进行二次开发的烦恼。

其主要功能模块包括：（１）建筑结构三维模型建立；（２）设备三维模型建立；（３）管道三维模型建立；（４）模型智能编辑；（５）模型设计检查与管理；（６）模型碰撞检查与管理；

１

国内外工艺管道设计软件应用现状

目前国外工艺管道设计软件在国内氧化铝工

艺管道设计上还没有应用，国内做氧化铝设计的３家单位沈阳铝镁设计院、贵阳铝镁设计院、东北大学设计院都采用的是ＰＤＳＯＦＴ软件，贵阳铝镁设计院也曾经调研过ＡｕｔｏＰＬＡＮＴ等国外软件，国外软件

【作者简介］胡龙（１９７７－－），男，工学学士，工程师。

万方数据　

・２２・

中固有色冶４ｔ－

ｎ工程设计

（７）模型线消隐图生成；（８）效果图生成；

（９）单管图全自动生成及编辑：（１０）平、立剖图自动生成及编辑；（１１）材料表模板定制；（１２）材料表白动生成；（１３）工程数据库管理；（１４）图形库管理；

（１５）支吊架建模及其材料统计；（１６）乎立面图全自动标注；（１７）应力计算软件接口；（１８）工厂漫游及动画制作。‘

基于氧化铝工艺设计的目标和ＰＤＳＯＦｒｒ软件已明确了各阶段的任务结果和实现方式．以下即展开能够较容易的做出厂房（包括钢结构或混凝土逼真，能够做出带斜度的地坪和污水沟。能够较容易的做出氧化铝工艺上常见的设备（槽、罐、泵、换热器、塔等参数化）及基础，精确定位泵进出口尺寸，槽罐的开口，开口后法兰自动匹配，能够做到加法兰后接管或直接开口接管（用于平底直于轴线和垂直于锥面，定位尺寸为开孔中心线），设ＣＡＤ

中的各项点捕捉命令，也可以相对取点。在做好的口，复制后能够容易的修改设备编号、管嘴编号、管嘴长度、及管嘴的压力等级。可以建立设备和管嘴生成设备报表（各种格式ｅｘｃｅｌ、ｄｗｇ、ｄｏｅ、ｔｘｔ、ｄｂｆ）。通过用户化报表来创建自己所需的报表格式．以便直接生成工艺必须的设备表和设备定货表。设备布置时要先看清幻灯片中设备的插入点和插入方向

万　

方数据以便在模型中找到合适的参考点。方便的插入设备。在工程参数中输入设备位号，并选择使用设备位号分层。点击确定后需要指定二个颜色中的第一个颜色是中心线颜色，第二个是模型图颜色。设备布置完后可以进行移动、拷贝、阵列及查询插入点等操作。设备基础也需要布置上，以方便考虑碰撞和美观。２．２．３管道安装

多种布管方式（管件对管件布管、空间自由摆放管件、参考已存在的管件对齐、多义线辅助方式、中心线布管方式）、多种管道定位类型（管顶，管中心，管底）。由于氧化铝的管道坡度管很多，坡度管道定义显得尤为重要。ＰＤＳＯＦＴ能够方便的进行坡度管线的布置．坡度值可以输入小数和比例，主要是处理在氧化铝工艺上常见的带坡度管道的绘制。布管结束后方便在已有的管道上修改．包括方位、定位尺寸、管径、等级等，并能够拉伸、延长或剪切管道。管道按管线号自动生成ＡｕｔｏＣＡＤ的相应层，便于对单根管道检查或修改。能够成组布管（以一个同样的管道定位方式来布相同走向、不同管径的管道，便于管网设计）。管道上的各种标准阀门，自动加法兰或定义管径后直接焊接，阀门、管件的定位应该有多个定位点。有设计规则的需检查．例如压力、等级、端面类型、管径、最小管长等，当出现不匹配的时候必须报警提示，并且要在出图前进行集中检查，根据检查报告进行相应的修改。２．２．４管架

做出一次及二次管架（一次管架：管架上支撑有多个管道的为一次管架。如门字、Ｔ型管架等。二次管架：仅为单根管道使用的管架为二次管架），参数化选择管架类型和型号，做出管２３５的全部管架。加分项：能够自动生成管架材料表（按我院要求）且报表形式可以自定义；能够参数化选择型钢型号，参考管２３５制作非标管架的管架制造图和自动统计材料。

２．２．５数据管理

自带原件库和厂家库、管道及法兰、国内化工（ＨＧ）、国标（ＧＢ）、国外ＡＮＳＩ（美国标准）、ＤＩＮ标准（欧洲标准）、阀门（标准阀门样本），能够方便的用户自定义规范．参照已有的数据库建立或定义用于特定项目的特殊数据库。数据库管理软件可以根据数量大小。使用流行的软件如Ｏｒａｃｌｅ、ＳＱＬ、Ｖｆｐ或者是Ａｃｃｅｓｓ。

２．２应用过程描述和分析

有的功能．我们在一些工程项目上开始了应用尝试。’通过对这些项目应用过程的总结和分析，逐步具体描述。２．２．１厂房框架

结构的厂房，楼面、支架、柱、梁、楼梯、围栏、门、窗、屋顶、楼面开洞）及柱线（根据土建返资后能够进行参数化修改），一方面可以在软件中运用干涉检查来检查管道是否与之相碰，另一方面可以使模型更加２．２．２设备布置

槽阀自己配法兰的情况），锥底槽在锥面上开口（垂备在厂房中精确定位（不同定位方式），使用Ａｕｔｏ

设备上可以运用参数化的方法修改设备外型或开之间的继承关系（父子关系），用户随时都可以修改设备的位置、形状、描述等参数。设备做完后能够自动

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２．２．６

ＣＡＤ兼容性

尽量多的使用ＡｕｔｏＣＡＤ本身的命令来进行作

图，相对于其他需要重新学习并熟悉命令的软件。这个功能更容易让普通设计者所接受．并由二维设计向三维设计平滑过度。２．２．７平立剖图

一般首先生成工艺配管平立面剖视图，因为平剖图反映出装置管线的总体布置和各管线之间的相对位置。软件可以方便地抽取任意区域、任何标高的平面和剖面图，通过智能拾取的方式标注要求的尺寸、管线号、标高和流向等工艺设计参数。由于通过软件设置了统一的标注参数，不同设计人员很容易形成一致的标注风格．使项目图纸规范、美观。在乎立面图的检查和审核中如果发现设计问题，可以对已编辑的平立面图作编辑返回，回到三维配管模型中修改模型，完成后重新生成平立面图，软件会保留平面图中已做的标注．并自动更新管道的平面图形，对特殊符号等软件无法智能拾取进行标注的图例。可转换到ＡｕｔｏＣＡＤ环境中进行添加和标注。

根据需要出任意平立剖面和剖视图，自动标注管道相关信息，自动标注管道定位尺寸，管架定位尺寸。重叠管道自动打断（可自定义打横不打竖或打次不打主）。对于氧化铝工艺上的管道，能够出阶梯剖面图。

目前国内外通行二种平面图消隐方式．一种是国内通用的工程消隐规则．软件自动在需要反应下层管子上的阀门、管件等信息时在上层管子上加剖断符。另外一种是实体消隐，这种消隐只考虑上下关系。遮挡就遮挡，不会自动加剖断符。ＰＤＳＯＦＴ软件支持这两种消隐方式，国外三维管道软件一般只支持第二种消隐方式。目前我们使用的是工程消隐，符合氧化铝行业的使用习惯，也较科学合理。２．２．８自动生成ＩＳＯ单管图

ＩＳＯ单管图由软件自动生成．软件根据不同的管线号进行出图，一个管线号生成一个轴侧图文件，对特别复杂的管线一般通过设置断点分成多张轴侧图。方便图形的编辑。只要轴侧图的图框定义得恰当，设计人员所需的图面编辑量很少，直接得到成品图。对跨片区管线的单线图。由不同的设计人员分别生成。通过标注相邻管线号和转接图号来处理。２．２．９材料表生成

ＰＤＳＯＦＴ可以生成综合材料表、管段材料表、物料特性表、设备表及其它三维模型中有信息的材料

万　

方数据表，表格的形式可以定义成自己院里的格式，支持ｅｘｃｅｌ、ｄｗｇ、ｄｏｅ、ｔｘｔ、ｄｂｆ等格式。目前我们使用较多的是ｅｘｃｅｌ、ｄｗｇ格式。生成的材料表可以统计静量和裕量两种。用三维管道设计软件做材料统计的好处是统计准确，对工程总承包项目特别适合，能有效控制材料费用．从而节省工程总的费用。２．２．１０消隐图生成

用轮廓线表达工厂的设备、管线、管件，使项目的参与者简洁直观理解三维管线。这种图纸由ＰＤＳＯＦＴ软件生成后无需任何处理．加上图框就可以晒图，这种图较渲染图最大的好处是可以随其它图纸一起晒图。２．２．１１碰撞检查

配管模型初步建立完成后。首先采用软件提供的碰撞检查功能对管线与管线之间。管线与设备之间。管线与构件之间的距离进行检查，对检查报告中提示碰撞一般分为三类。第一类是直接碰撞，又称硬碰撞。这种碰撞是由于配管错误导致的，必须进行修改：第二类是预留空间碰撞，又称软碰撞，相邻元件的间距小于项目的一般规定，但实际并未真正发生硬碰撞．软碰撞是否修改视具体情况而定；第三类是伪碰撞．是由于描述碰撞体的图形比真实的实体要大而引起的，伪碰撞一般不需要修改。做完碰撞检查后在右面列表中有碰撞列表．点击碰撞项软件会自动缩放到相应的位置．并关闭其它无关图层．对发生碰撞的管线通过模型编辑功能进行修改调整，以满足设计要求，避免可能发生的现场修改工作量。

２．２．１２渲染和动画

利用渲染功能可以把建成模型做成效果图。一般一个项目要做２至３张效果图２份。一份可供来访的客户和兄弟单位参观，也可以作为以后项目的招投标素材．另一份可以送给业主展示设计实力。还可以把模型做成ＡＶＩ格式的漫游工厂媒体播放文件。

２．２．１３图纸表格式样的定义

涉及项目图纸表格式样的图框和表头有平面图框、ＩＳＯ图框、综合材料表和工艺管线规格表。软件对表格的定义是完全向用户开放的，用户能够根据需要利用软件中的表格模板模块定制自己的图表格式，并产生特定范围的材料统计表。正确的图纸表格式样大大减少了设计人员对图表的编辑修改，提高了工作效率。

２．３同行业设计院应用情况

沈阳铝镁设计研究院子２００２年采购ＰＤＳＯｌ＂ｒ软件，是在氧化铝行业内最早采用ＰＤＳＯＦＴ做设计的单位，目前他们已经初步建立起氧化铝专用的数据库和图形库。定义好了自己的模板文件。应用基础较好。

贵阳铝镁设计研究院于２００５年采购ＰＤＳＯＦｒ软件，最先在广西华银铝业公司氧化铝厂（该厂为年产１

６００

Ｋｔ氧化铝的大型氧化铝厂）原料磨车间

和蒸发站车间采用ＰＤＳＯＦＴ软件进行施工图设计。这两个车间应该是氧化铝车间中比较有特色的车间，原料磨车间为混凝土框排架厂房。车间内部既有最大管径为ＤＮ４５０、最高工作压力为１．６ＭＰａ、最高温度为１５８℃、主要介质为腐蚀性极强的矿浆（苛性碱浓度为２５４ｇ／Ｌ）。也有外型复杂的边缘传动球磨机、棒磨机及水力旋流器设备。蒸发站车间为全钢解构厂房。车间内管道最大管径为ＤＮ２０００，最高工作压力为０．６ＭＰａ，最高温度为１５８℃，主要介质

为腐蚀性极强的母液（苛性碱浓度为２８０玑），设计

人员在中科辅龙技术人员的帮助下。不但将所有管道、阀门及常用设备建模完毕。而且对厂房、大型异型设备均建模完毕．两个车间共出图约２０００张Ａ３的轴侧图。目前该氧化铝厂已经进入正常生产阶段。之后贵阳铝镁设计研究院又陆续在广西平果氧化铝厂、贵州遵义氧化铝厂及部分印度涉外项目的施工图设计中采用该软件．已经有较好的群众基础，初步建立了氧化铝专业所采用的非标设备、管道、管件及专用阀门的数据库．而且随着工程设计的进展还在不断完善。

中国有色工程设计研究总院于２００６年采购ＰＤＳＯＩ盯软件，目前在热电、管网和化工专业已经得到很好的应用，另外冶金二室正在湿法冶金项目上应用。

３应用三维管道设计软件的收益

在氧化铝工艺管道设计过程中应用三维管道设计软件后，能够得到的收益主要包括以下几个方面：

（１）提高设计质量。以三维软模型为基础进行碰撞检查后出图，减少了”错、漏、碰、缺”等图面错误。

（２）加快了设计进度和工程建设进度。由于采用三维软模型手段，设计修改极其方便，材料统计由计算机自动进行，不再频繁重复翻样本、手册，因

万　

方数据此，大大节省手工绘图与统计所需时间。缩短设计周期。

（３）节省工程投资。采用三维软件后能精确统计材料，较好地控制材料，避免浪费，一般统计材料可节省ｌ一３％．软模型经碰撞检查后及时更正也能节省投资。

（４）提高设计竞争能力。国外工程公司普遍采用三维软件。因此要参与国际设计市场竞争，与国外工程公司合作。具有计算机辅助设计能力已经成。为主要条件之一。

（５）设计工作直观、有趣，设计结果方便招投标、展示、汇报。三维软件有实时可视化功能。设计过程中能从各个角度观看工厂模型，使设计更方便，同时也可用于方案研究。

４应注意的问题和前景展望

当然，从上述分析来看，三维软件在氧化铝工艺管道设计的应用，从无到有并在逐步推广应用，已成为不争的事实。但在实际应用和推广中还存在诸多客观现实、理解和技术实施方面的问题。４．１应用管理认识方面

目前项目工期都很急。设计院一般人力资源都很紧张，没有人力做系统管理．为了有效解决这个问题，有两个办法：一是招聘能够做系统管理的合适人选ｌ到２人．送到ＰＤＳＯＦＴ软件供应商北京中科辅龙计算机技术股份有限公司培训．培训结束后对全院的项目提供软件的系统管理，包括数据库和图形库的建立。软件日常操作问题的解答和内部培训。随着软件逐渐的成熟应用。系统管理员可以解放一部分精力参与院里的项目：二是可以与能够提供ＰＤＳＯＦ＇ｒ软件系统管理员的公司签订劳务合同，通过外协让其它单位提供熟练使用ＰＤＳＯＦｒ的人选．通过这种办法也可以解决院里人力资源短缺的局面。

４．２技术应用方面

管道材料统一规定有利于规范设计，使设计标准化。目前国内做氧化铝设计的各个单位还没有建立成熟的管道材料统一规定．这个问题在一定程度

上影响了三维管道设计软件在各单位的全面推广。为了有效解决这个问题。一方面要继续把ＰＤＳＯＦＴ应用到更多的工程项目上．以便积累经验，锻炼队管道材料统一规定，建成后就可以系统建立

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张志分：电解铝投资项目风险评价方法探讨

２００２，（２）：４８—５０．【５】

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险因素变化情况人手，通过建立模型直接模拟实际问题，并通过事先设定的置信度控制模拟的准确度。所得的信息完整性远远高于其他分析方法。在实际工作中可以采取这几种方法进行综合分析，得出比较可靠的风险评价结论。

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篓羹乏三嬲薏，篓黧，使工期明显铝项目磊≥磊盖ｉ磊晶耋ｔ／Ａ；：ｆＡ：ＩＴ／三）Ｂ。ｆ：Ｔ１三Ｊ吴／釜；笼缩短！璧孥要竺仝篓薏要曼乏！篓曼：、廿。。桩一磊三主矗善爱弄薹；荐爵：不仅提高彳设算聂￥‘：

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施工图设计，并从工艺管道专业延伸到建筑、公用

；２；矗；能苫岳ｉ出版编写组．湿萎茗金工艺管道设计手册［Ｍ］ＡＢ

万方数据　

三维管道设计软件在氧化铝工艺设计的应用

作者：胡龙， HU Long

作者单位：贵阳铝镁设计研究院,贵州,贵阳,550004刊名：中国有色冶金

英文刊名：CHINA NONFERROUS METALLURGY年，卷(期)：2008，(5)被引用次数：

0次

参考文献(2条)

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本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_ysyl200805007.aspx

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