化工用夾套管道在三維工廠設計系統中的實現方法

馮 燦（康泰斯（上海）化學工程有限公司，上海 201203）

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化工用夾套管道在三維工廠設計系統中的實現方法

馮 燦
（康泰斯（上海）化學工程有限公司，上海 201203）

摘 要：三維工廠設計系統廣泛應用于各類化工項目的管道設計，但化工用夾套管設計一直這些三維工廠設計系統應用的一個短板，本方法基于鷹圖公司的PDS（Plant Design System）三維工廠系統，先將內/外管劃分成獨立設計區域及特定的工作模型，軸測圖抽取時系統將自動匹配和插入細部典型圖，以闡明夾套內管及外管的關聯關系及施工要求。

關鍵詞：三維工廠設計系統；夾套管

夾套管是由外管（又稱套管）及內管組成的管道，外管和內管之間的間隙用來輸送提供熱量的流體從而維持內管流體溫度，以滿足工藝物料輸送的要求，我公司的聚酯（簡稱PET）項目中聚合物的輸送均采用夾套管，因其輸送的溫度較高，一般采用全夾套。

我公司管道設計使用三維系統為鷹圖公司的PDS（Plant Design System）系統，管道模型完成后，其對應管道材料，軸測圖，平面圖等均可從中自動抽取并用于施工，但因夾套管構造的特殊性，PDS三維系統又未提供專門的解決模塊，因此長期以來我公司夾套管一直使用Autocad人工將內/外管一同繪制于一張軸測圖，但因公司的聚酯項目中夾套管系復雜，手工繪制軸測圖花費的工時多且無法自動統計材料，軸測圖需反復校核才能保證其準確性，因此如何解決夾套管道在三維設計系統中的實現，由此提高人員工作效率顯得尤為重要。

1 解決方案架構

1）內/外管將其視為獨立的兩根管系分別在獨立區域及獨立模型進行設計；2）制定相關編號原則命名管線號（LINE_ID）加以區分；3）夾套系統中專用的諸如端板，定位板等歸入自定義特殊件；

4）保證外管的連續性，在被內管元件（如夾套閥）割斷地方使用最簡單的圓柱體元件連接并設置為不抽取材料狀態；

5）對夾套管內/外管有關聯的地方配合典型詳圖對細部進行說明；

6）對內/外管軸測圖的關聯及圖面進行的處理，使軸測圖內/外管關系明確，尺寸標注大體一致，便于現場施工。

2 模型區域及文件的劃分

內/外管分別置于不同的模型區域中（見圖1），同時規定特定的內管模型（見圖2）對應一個特定的外管模型（見圖3），內管完成建模后可直接復制進外管模型修改管徑并重構就可完成，同時在軸測圖抽圖設置中（REVISE ISO AREA）將內/外管模型獨立設置為互不參考，這樣即便內/外管的中心線（SEGMENT）重合也能正常抽取軸測圖；

3 管線號（LINE_ID）的編號原則

管線號（LINE_ID）為軸測圖抽取唯一識別號，且在生成軸測圖文件時系統會根據LINE_ID號將文件進行統一命名，所以LINE_ID在整個項目中應具有唯一性，且其一般是基于P&ID（管道及儀表流程圖）的管號，取出相應的字段組合而成，P&ID上并未分別對內/外管管號單獨編號，則需向設計人員說明內/外管的編號規則，如為POY裝置的P&ID上有一根序列號為1001的管線介質為PLY，則LINE_ID內管可命名為POY-1001_C-PLY（內管管號加后綴_C），外管則命名為POY-1001_ J-PLY（外管加后綴_J），這樣可以有效的區分內/外管管號。

圖1　模型區域的劃分

圖2　內管模型的劃分

圖3 外管模型的劃分

4 自定義夾套特殊件

1）夾套管道中?有許多專用的特殊件諸如端板，定位板等屬特殊件，可以通過自定義PCD（Piping component data）文件格式（見圖4）并指定相應的尺寸數據庫及物理型庫，則可將其元件模型中表現出來，管道建模時則可根據需要直接從管道特殊件中點選，同時也可直接抽取這些材料，這些特殊的歸屬則根據其所屬的施工對象來定，如定位板需焊接在內管上，則歸屬于內管，針對自定義的元件，如需使軸測圖表示更加完美，需自行添加軸測圖的圖例（symbols），鷹圖公司提供過相應的編輯器（見圖5），該程序也可從鷹圖公司的客戶支持網頁中下載。

2）我公司聚酯項目所用夾套為全夾套，法蘭及閥門等均存在內/外管兩個尺寸的問題，法蘭需使用異徑法蘭（REDUCER FLANGE），閥門則以內管為連接尺寸通過備選（OPTION）選項加入所有需要的閥門類型，針對這種元件在有內/外管兩個尺寸則將此類元件全部歸入內管模型，元件在建立時可使用EDNEN語言修改元件物理型狀，同時體現出元件外管的連接點位置，但其并不具備管線連接的功能，只為更好的表示空間占用為外管建立時作為定位參考；

圖4 特殊件PCD文件格式

圖5 自定義定位板軸測用圖例

5 保證外管的連續性

因存在內/外同時與夾套閥進行連接的情況，而又不能在內/外管模型中分別加設夾套閥，這樣會造成材料的數量的差異，為保證外管的連續性，我們可在這種場合調用一個圓柱體的特殊件（俗稱假體，見圖6，圖中上下兩根管子分別為內管和外管，為方便大家查看做特殊處理將其拆離），并將其設置成不出材料（NOT report MTO）從而保證其連接信息的完整性而又無額外材料的增加。

圖6 閥門在外管中使用假體

6 典型圖的引用

1）為滿足夾套管現場施工的要求，我公司制定了夾套用特殊件安裝典型圖（sketch），這些典型圖（見圖7）有利于幫助現場施工人員對圖紙的理解，PDS三維系統可在軸測圖抽取時自動匹配及插入這些典型圖，這樣典型圖可以時刻提醒施工人員對細節的處理，利用好這個功能還可以彌補PDS三維系統對中文不支持造成國內施工人員讀圖困難，圖紙要求理解不到位等缺陷。

2）軸測圖插入典型圖功能啟用的配置：（1）配置軸測圖抽取配置文件（.def）配置文件中的ISOGEN_OPTIONS_BLOCK及INTERGR-APH_OPTIONS_BLOCK部分特定設置可啟用此功能，具體可參見鷹圖公司的PDS系統管理手冊；

（2）典型圖庫文件（.cel）

典型圖需預先繪制并設置唯一編號后導入庫文件（.cel），并在軸測圖抽取文件（.def）的DETAIL SKETCH CELL LIBRARY處配置正確的引用路徑，同時在軸測圖抽取配置文件（.def）的DETAIL_SKETCH_FACILITY部分即可將典型圖編號與特定的元件相匹配；

（3）添加自定義字段設置調用典型圖通過PDS三維系統中的Project Administrator模塊為管道元件添加一個自定義字段屬性（見圖8），設計人員可將的典型圖編號在元件的屬性（例如圖7中的第127列）中填入，則可驅動PDS三維系統在軸測圖抽取時自動匹配并插入典型圖于軸測圖圖面；

圖7 夾套法蘭及定位板典型詳圖

圖8 元件的自定義字段

7 內/外管軸測圖面的優化

7.1 添加節點以快速確立內/外管的關系

全夾套內管及外管具有走向一致且拐點重合的特點，但因其在模型中為兩根獨立的管線，在軸測圖也是單獨抽取，很難保證內/外管在軸測圖中分頁點一致，往往因大量典型圖的加入，造成軸測圖抽取時內/外管可使用的圖幅并不相等，則造成內/外管的頁數及斷點位置均不相同，倘管線較長，軸測圖頁數較多，內/外管的關系很難辨認，所以建議再加一個自定義字段（如圖7中的jkt_node），在內管的定位板處加為一個節點編號如130J，在內管的同樣位置加一個130C，并在軸測圖抽取的配置文件（.def）中TYPE_1_LABELS部分中添加一項來調用這個節點（如圖9，內/外管節點號分別為180C和180J，則此處內/外管節點為重合關系）；

圖9 軸測圖中內/外管定位節點號的表示

7.2 為內/外管添加明確標識

因夾套的內/外管為兩部分相對獨立的軸測圖文件，而施工過程中兩者關系又密不可分，施工人員首先要搞清楚圖紙屬于內管還是外管，注明該圖紙為夾套內管還是外管，以提醒施工人員施工要注意內/外管軸測圖的配合使用。

最終的夾套管軸測圖內/外管軸測圖如圖10及圖11。

圖10 夾套內管軸測圖

圖11 夾套內管軸測圖

8 結束語

此解決方案最先應用于聚酯紡絲車間夾套管三維設計，成功抽取了管道軸測圖及材料并用于現場實施，施工前向施工方充分解讀夾套管軸測圖內容，施工期間現場反饋良好。

聚合生產車間應用本方法時發現其夾套管相對于紡絲車間復雜，設計中則需配合較多的典型圖，以表明設計意圖及施工要求，因此夾套管的三維設計人員應具一定的現場施工經驗，公司需根據設計需求不斷完善夾套管所用典型圖圖庫，同時要并編寫夾套管三維模型設計導則，以滿足夾套管的三維設計，提高設計效率和質量。

本方法雖然是基于鷹圖的PDS系統，但此方法的實現思路同樣適用于化工行業應用廣泛的其他三維工廠設計系統，如PDMS，CadWorx，AutoPlant等三維工廠系統。

參考文獻

［1］ 李楊.全夾套式夾套管在PDS［J］.系統中的

建模設計要點.化工管理，2014.

［2］ 王延軍.聚酯工程中夾套管的三維設計［J］.聚酯工業，2013.

Chemical in 3D Plant Design System Implementation By a Jacket Pipe

Feng Can

Abstract：The 3D plant design systems are widely used in various types of chemical piping design projects，but the chemicals used jacketed design 3D plant design system which has been applied a short board，the method based on Intergraph’s PDS（Plant Design System）D plant system，the first inner/outer tube into separate design area and specific working model，when the isometric drawing extraction system will automatically match and insert detail typical view in order to clarify the relationship jacket tube and the outer tube and construction requirements.

Key words：3D plant design system；jacketed

中圖分類號：TQ050.2

文獻標志碼：B

文章編號：1003–6490（2016）02–0080–03

收稿日期：2016–02–04

作者簡介：馮燦（1982—），男，湖南湘潭人，工程師，主要從事石油天然氣，化纖工程設計開發工作。