三維設計軟件在核電工藝管道設計中的應用

文/范子坤、梁磊 中國核電工程有限公司 福建福清 350300

在之前的管道設計中，主要應用二維技術來進行管道設計，技術是不斷更新的，隨著技術的發展更新，三維技術出現在化工的管道設計應用中，取代了二維技術的地位。PDMS技術軟件也成為了管道設計中的理想型技術選擇。PDMS，意思是指工廠采用三維的空間，進行管道的設計管理系統，是一個把數據作為中心的設計型的軟件。

1、PDMS比起二維的作圖軟件的優勢

第一點，設計圖形的直觀性方面。PDMS比起CAD，在直觀性更具有優勢。從設計作圖的環境上來說，傳統的二維CAD技術，進行設計作圖時，主要是在一個二維的空間內進行設計作圖。而PDMS技術，在進行設計時，是在一個三維空間。對于設計作圖者來說，三維的空間的模型，在位置等方面的準確度要更高，并且在在作圖中，設計人員對所被設計的物體的一個空間位置，可以精確的掌握，可以有效的提高設計的準確性。

第二點，在數據的共享方面。PDMS軟件的共享性比起二維設計軟件CAD要更好。共享是指信息數據的分享，通過使用PDMS軟件，設計人員在設計前可以吸取別人的經驗和方法。因為PDMS系統，采用的是單一的數據庫，其中的數據包含了其他的設計人員的作品信息，設計人員可以根據自己的意愿，來決定是否讓別人觀看自己的作品，實現作品信息的共享。

第三點，在檢測性方面，PDMS更具有優勢。對于化工管道的設計方面，檢測是對管道的品質進行檢驗，是對管道的質量保證。在化工管道設計中，會出現碰撞的情況，針對管道之間會碰撞的問題，通過采取對應的設計，來降低出現碰撞情況的次數，這也考量了設計人員在設計水平方面的高低，PDMS技術比起CAD技術，在檢測性上面，因為PDMS可以準確的反應出，在化工管道設計中，管道和管道之間，還有和管道與管道的保溫層之間的一個碰撞，所以可以精準的表現出碰撞的問題。

2、PDMS在管道現場設計中的基本應用

三維設計中所有的建?；顒邮腔诘燃墡旌驮熘线M行的，首先將核電建設中常用的各種標準件按照不同的等級標準進行建模并放在元件庫里，其次再通過不同的等級建立等級庫，最后將兩庫通過等級或特性進行關聯。在建模過程中，按照標準和需要，全面綜合考慮元件在建模過程中的屬性應用，設置好元件的屬性，如元件標準、等級及材料等。

2.1 管道建模

管道建模是PDMS中最強大的功能之一，可以提高設計質量，控制材料，并最大可能地避免設計錯誤的發生。設計部門有標準管道規范，PDMS系統內也有一套自己的規范可以使用，在建立管道模型前的首要任務就是要確定使用哪個規范。選擇合適的規范后，接下來將其設為管線的屬性。以后所有該管線的分支管自動具有相同的規范。根據系統流程圖、所設計管線的介質流向等，確定管道的起點（Head）和終點（Tail）；當確定完管線的起點和終點后，系統自動在起點和終點位置連一條直管段。除非起點和終點在一條公共軸線上，否則系統在起點和終點將顯示虛線（虛線并不表示管線的實際布置）。如圖示：管道建模的第二個步驟是創建和定位實際管線布置所需的部件。就跟在繪圖板上一樣，我們需要確定為滿足流程要求要使用哪些機械部件。部件需先進行定位這樣管線才能符合設計要求。注：各專業設計人員協同合作，除管道外相關專業的建立及模型固化，為管道布置設計提供了保障。在進行管道布置設計時依次調出相關專業的固化模型，根據管道的布置原則實現現場空間的合理定位。

2.2 碰撞檢查

三維設計的另一大優點在于：實現了安裝工程的可視化，即在計算機工程模型上模擬關鍵物項的預安裝，優化施工方案，進行設計實體的碰撞檢查，減少現場的設計修改，從而達到提高工程質量及工程進度的目的。雖然三維模型的建立過程中已完成了碰撞檢查，但由于某些原因仍存在有些地方“打架“的問題。這些問題不借助三維模型是很難發現的，借助三維模型我們可以隨意瀏覽，從任何一個角度，瀏覽任何一根將要安裝的管道，如發現圖中類似的情況，我們便可以打印出這些“打架“的地方并報告總承包商，及時和相關方面制定出協商解決的辦法。

2.2.1 碰撞檢查原則

碰撞檢查基于兩個因素:障礙物級別;碰撞范圍值設置

2.2.2 障礙物級別（Obstruction Levels）

所有設計模型和元件數據庫中的基本體

OBST=0不參與碰撞

OBST=1軟碰撞空間，如人行通道，操作空間等

OBST=2硬碰撞空間，如設備本體

查看碰撞空間Setting＞Graphic＞Represe ntation

2.2.3 碰撞范圍值設置

三種形式的碰撞

Gap=2Clearance=8Overlap=5

碰撞Clash=Overlap＞5mm

接觸Touch=Overlap＜5mm同時Gap＜2mm

圖紙是項目設計成果的最終體現形式。目前，已經實現在建立的模型中智能化抽取管道施工圖紙，包括平面布置圖、軸測圖、局部詳圖、節點剖面圖等，由于三維模型和數據庫緊密的聯系在一起，保證了數據的一致性和準確性，不僅能根據三維模型進行合理的管道拆分，而且直接提取相關數據庫的信息，避免人為設計導致的疏忽錯誤。因此三維出圖改變了二維平面設計中的圖紙單一、工作效率低、準確度差的現象，提高了設計成果的出圖效率，減少了繪圖設計中人工的重復性投入，減少了設計成本。

結語：

在核電廠管道設計中，通過引入PDMS三維設計軟件，可以有效的縮短工程設計的時間，然后優化設計的流程，最大程度上可以減少現場的碰撞，可以在進行管道設計中，為后期進行數媒化的維護打好基礎準備，這也是使用三維軟件的優勢。完善軟件的數據庫，明確使用三維軟件設計的流程，這樣可以一定程度上降低人工進行修改圖紙的工作量。把PDMS三維設計軟件引用到化工管道設計中，不僅可以提高化工管道設計方面的效率，還可以加強企業的效益。