關(guān)于PDMS建模在管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技巧

（中機(jī)工程（西安）啟源咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司 陜西 710018）

1.概述

PDMS（Plant Design Management System）是由英國(guó)AVEVA公司開發(fā)的三維工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，更為直觀智能為工程設(shè)計(jì)提供更方便的統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)工具。在管道設(shè)計(jì)的應(yīng)用中，將以前二維設(shè)計(jì)，手工統(tǒng)計(jì)材料，畫施工圖紙，全部實(shí)現(xiàn)到計(jì)算機(jī)集成化、自動(dòng)化處理。它以管道專業(yè)為主要建模專業(yè)，將工藝、材料、應(yīng)力、土建、結(jié)構(gòu)、電氣、建筑、儀表、暖通等專業(yè)聯(lián)系起來(lái)實(shí)現(xiàn)在3D模型中，使得專業(yè)間的聯(lián)系更緊密。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段建模過(guò)程中，各專業(yè)能及時(shí)有效的溝通設(shè)計(jì)中碰到的各種問(wèn)題。在出施工圖的最后階段，能更快的出管道綜合材料、管道一覽表、管道支架一覽表、管道單線圖、管道平面布置圖等主要設(shè)計(jì)成品文件。大大的節(jié)省人力，提高設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確率。值得我們?cè)诠ぷ髦刑接懞蛯W(xué)習(xí)PDMS設(shè)計(jì)軟件的建模技巧和模型搭建完成后校審技巧。

2.管道設(shè)計(jì)建模的過(guò)程

在石化、醫(yī)藥等項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)中，管道專業(yè)是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)從圖紙到工廠，從模型到設(shè)備管道，串聯(lián)整個(gè)項(xiàng)目所有專業(yè)的紐帶和主要專業(yè)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，管道工程師在拿到設(shè)計(jì)文件，與各專業(yè)討論好設(shè)備布置圖以后，就開始準(zhǔn)備建模工作。搭建軸網(wǎng)、廠房模型、設(shè)備模型、結(jié)構(gòu)模型、管道模型、電氣儀表橋架、暖通風(fēng)機(jī)等，模型搭建過(guò)程中，完成各專業(yè)條件的提出，提取大宗材料供采購(gòu)，提取應(yīng)力管道單管圖供應(yīng)力計(jì)算，最后所有專業(yè)完成模型校審工作，出管道專業(yè)設(shè)計(jì)成品供現(xiàn)場(chǎng)施工。根據(jù)隨時(shí)可能出現(xiàn)的業(yè)主修改意見(jiàn)、會(huì)議紀(jì)要、來(lái)往信函等變更要求，其他相關(guān)專業(yè)的修改變更要求，以及施工中遇到的任何問(wèn)題，都需要隨時(shí)查驗(yàn)修改模型，核對(duì)問(wèn)題及時(shí)糾正變更。要保證項(xiàng)目進(jìn)度不受影響的同時(shí)，盡可能減少設(shè)計(jì)變更產(chǎn)生的費(fèi)用，保證質(zhì)量的同時(shí)降低工程成本，優(yōu)化設(shè)計(jì)成果。

（1）軸網(wǎng)和建筑建模。根據(jù)設(shè)備布置圖和廠區(qū)項(xiàng)目總圖建立軸網(wǎng)，命名并定位，確定項(xiàng)目參考點(diǎn)。根據(jù)建筑專業(yè)提供的建筑圖紙，搭建廠房墻體，門窗，地面。準(zhǔn)確定位門窗位置和標(biāo)高。屋面的標(biāo)高，坡度。

（2）設(shè)備建模。根據(jù)設(shè)備專業(yè)提供的設(shè)備圖紙，開始搭建設(shè)備模型，并按照設(shè)備布置圖定位設(shè)備。對(duì)于非標(biāo)設(shè)備可準(zhǔn)確搭建設(shè)備管口，其他部位大概示意空間大小，可不詳細(xì)搭建每個(gè)零部件，但與管線連接管口需要準(zhǔn)確定位。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備需準(zhǔn)確根據(jù)設(shè)備圖紙?jiān)敿?xì)搭建，提出設(shè)備管口方位圖，預(yù)焊接圖，設(shè)備梯子平臺(tái)圖等條件。

（3）結(jié)構(gòu)建模。根據(jù)結(jié)構(gòu)專業(yè)提供的結(jié)構(gòu)條件，需搭建每個(gè)梁柱的模型，搭建梯子平臺(tái)模型。若與管道設(shè)備有碰撞沖突，要及時(shí)與結(jié)構(gòu)專業(yè)溝通調(diào)整。結(jié)構(gòu)專業(yè)在收到管道專業(yè)提的管道荷載條件后，計(jì)算出梁柱大小，管道專業(yè)根據(jù)實(shí)際大小規(guī)格，修改梁柱模型。可以在完成管道穿平臺(tái)和建筑后在模型中建好開孔，然后直接用平面切圖，切平臺(tái)開孔條件并提出平臺(tái)開孔條件給結(jié)構(gòu)專業(yè)，切建筑墻面開孔給建筑專業(yè)。

（4）平臺(tái)樓梯建模。根據(jù)設(shè)備平面（立面）布置圖及結(jié)構(gòu)專業(yè)的平臺(tái)梯子圖，及建筑專業(yè)提供的建筑圖紙，需在結(jié)構(gòu)模式下搭建，樓層梯子平臺(tái)，設(shè)備的梯子平臺(tái)。在完成結(jié)構(gòu)和平臺(tái)樓梯模型搭建后切出設(shè)備布置立面圖，特別對(duì)于設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)層數(shù)多的裝置，直接用三維模型切出的立面圖，省時(shí)省力，也更為準(zhǔn)確。如果更新設(shè)備或結(jié)構(gòu)，重新更新模型再切一版新的立面方便修改。塔平臺(tái)梯子模型搭建需要結(jié)合塔的管口方位、塔內(nèi)件圖紙（板式塔需考慮塔板位置），吊桿位置，塔焊縫位置，保溫圈位置等。大的儲(chǔ)罐平臺(tái)和旋轉(zhuǎn)樓梯的布置，還需考慮液位計(jì)等儀表的安裝位置。

（5）電氣儀表橋架敷設(shè)。根據(jù)電氣儀表提供的橋架平面布置條件，敷設(shè)橋架和電氣儀表配電柜等柜體，并檢查與結(jié)構(gòu)和管道等模型是否有碰撞，柜體的位置是否合理，是否占用通道，如果有碰撞等不合理的地方及時(shí)與電氣和儀表專業(yè)溝通糾正。

（6）暖通建模。暖通專業(yè)的風(fēng)機(jī)、風(fēng)管和暖氣片等因?yàn)橛信c廠房?jī)?nèi)的設(shè)備管道會(huì)發(fā)生碰撞的可能，所以在三維建模中，盡量搭建完整的暖通模型，并讓暖通專業(yè)人員確認(rèn)檢查，有碰撞發(fā)生與建模的人及時(shí)溝通修改。避免后期現(xiàn)場(chǎng)碰撞，造成返工誤工。

（7）管道模型。根據(jù)工藝專業(yè)提供的工藝流程圖，等材料專業(yè)建庫(kù)（材料等級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)）完成后，管道專業(yè)可進(jìn)行配管設(shè)計(jì)，完成所有管道、儀表的模型搭建。并進(jìn)行30%，60%模型審查，提交材料表給采購(gòu)專業(yè)。最后完成90%模型審查，根據(jù)儀表專業(yè)提供的條件完成調(diào)節(jié)閥等儀表的模型修改。待模型條件都核對(duì)完畢，校審?fù)戤叄错?xiàng)目要求進(jìn)度出設(shè)計(jì)成品文件。

（8）其他輔助模型。①地面管道支架管墩一般用設(shè)備塊搭建，管溝地溝等可以用設(shè)備負(fù)實(shí)體塊搭建，建模完成后可以查看與地下管道、管溝等地面其他碰撞。并直接切出管墩條件標(biāo)注出地墩的位置、大小、荷載提給土建專業(yè)。②可以在完成管道穿平臺(tái)和建筑后，在模型中建好開孔和墻面預(yù)焊件貼板，然后直接用平面切圖，切平臺(tái)開孔條件并提出平臺(tái)開孔條件給結(jié)構(gòu)專業(yè)，切建筑墻面開孔和貼板給建筑專業(yè)。

3.管道建模校核工作要點(diǎn)

（1）關(guān)于材料校核。管道材料是一個(gè)比較重要的條件，關(guān)系到采購(gòu)成本，是否滿足工藝要求，采購(gòu)周期長(zhǎng)短還會(huì)影響到施工進(jìn)度。如果材料表能夠正確及時(shí)，會(huì)提高項(xiàng)目進(jìn)度，節(jié)約成本。60%模型審查后，管道專業(yè)需提供一個(gè)綜合材料表給采購(gòu)專業(yè)。在校核材料時(shí)，除了跟工藝的流程表核對(duì)外，模型中我們通常要進(jìn)行材料等級(jí)校核。抽取一個(gè)等級(jí)一致性檢查報(bào)告看是否有等級(jí)錯(cuò)誤，主管和支線等級(jí)不符，等級(jí)分界錯(cuò)誤等常見(jiàn)的錯(cuò)誤。特別的較大閥門管件，是否有出入。設(shè)備管口配對(duì)法蘭螺栓墊片，是廠家自帶還是設(shè)計(jì)采購(gòu)，都需核對(duì)仔細(xì)資料。還有保溫管線的保溫設(shè)置，是否有出入。如果漏掉這個(gè)程序，那么材料就有可能出現(xiàn)漏統(tǒng)計(jì)或者過(guò)渡采購(gòu)的情況，造成難以挽回的損失。倘若施工未發(fā)現(xiàn)，還有可能造成安全事故。

（2）關(guān)于連接信息檢核。模型中管道頭尾信息，設(shè)備管口的連接信息，儀表位號(hào)等。可出一個(gè)Quick Report，關(guān)于所有管線中TEE（三通），OLET（管接頭），設(shè)備中NOZZ（管口）的連接信息。在一個(gè)TXT文件中就能一起核對(duì)。還能檢查出多余的未刪掉的隱藏的三通或者管接頭管件（因?yàn)樵诮＿^(guò)程中多次修改很難發(fā)現(xiàn)大管中未刪除的管件）。不用抽出單線圖后，每個(gè)單線圖去查看管線的頭尾連接信息。節(jié)約了大量的校核時(shí)間，提高了工作效率。

（3）關(guān)于儀表校核。儀表的到貨周期一般比較長(zhǎng)，從項(xiàng)目開始初期到施工圖完成，特別是一些特殊的調(diào)節(jié)閥等。不但會(huì)影響跟前管子的法蘭墊片螺栓還有大小頭，還有可能因?yàn)殚L(zhǎng)短尺寸改變管子走向。所以在模型搭建初期，對(duì)于調(diào)節(jié)閥的搭建建議預(yù)留足夠的前后直管段，在替換正式儀表?xiàng)l件的尺寸時(shí)，注意前后法蘭等材料，之前可不設(shè)置法蘭或關(guān)閉MTOC材料。還要一些有特殊安裝要求的流量計(jì)等，前后留足夠的直管段。在模型完成后，抽取一個(gè)INST的Quick Report，報(bào)告，與儀表二次條件核對(duì)，檢查儀表的命名，數(shù)量，規(guī)格，所屬管道信息，安裝要求。

（4）關(guān)于系統(tǒng)圖校核。在完成管道模型后，用Filter命令篩選出UID（公用工程系統(tǒng)圖）和PID中單獨(dú)一個(gè)介質(zhì)的系統(tǒng)管道模型，可以整體查看管線走向，以及高點(diǎn)低點(diǎn)，是否需要增加高點(diǎn)放空和低點(diǎn)排凝。對(duì)于UID可以核對(duì)每個(gè)介質(zhì)的每條支線的順序，對(duì)于安裝也是有很大的幫助。

（5）關(guān)于碰撞檢查。在PDMS模型中有碰撞檢查功能，分為軟碰撞和硬碰撞。有管道與管道，管道與保溫，管道與建筑，管道與設(shè)備等。建模完成后的碰撞檢查對(duì)于建模來(lái)說(shuō)，是不可省略的一步。在設(shè)置了接觸間隙值、重疊值和誤差值之后，忽略掉一些設(shè)置內(nèi)的接觸碰撞。我們可以及時(shí)糾正人為的一些碰撞。避免到施工工程才發(fā)現(xiàn)，造成返工。除了在模型中碰撞檢查，還可以借助Navisworks等軟件，檢查修改碰撞。

（6）關(guān)于軸測(cè)圖的校核。管線軸測(cè)圖是管道設(shè)計(jì)的主要成品文件之一，軸測(cè)圖用于管道施工的預(yù)制和安裝。在沒(méi)有出現(xiàn)三維設(shè)計(jì)軟件之前，甚至目前仍有一些小型設(shè)計(jì)院的小型項(xiàng)目，采用CAD二維手繪管道軸測(cè)圖，其工作量大，繁瑣而且容易出錯(cuò)。PDMS軟件可以直接在Isodraft模塊下自動(dòng)抽圖。在mess文件中，查找Fail和will not be detailed，從而篩選出，找出有錯(cuò)誤和未出圖的管線號(hào)，再回到模型修，直到所有的管線PIPE成功出圖為止。特別是在抽材料之前，做這個(gè)mess文件篩選能防止Fail的管線材料漏出，有效的減輕校核的工作量。

4.結(jié)論

綜觀全文，在石化工程設(shè)計(jì)中，壓力管道設(shè)計(jì)是詳細(xì)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)專業(yè)，起承上啟下的作用。隨著設(shè)計(jì)工作的深入和不斷的修改和補(bǔ)充，它的工作不但關(guān)系到自身的設(shè)計(jì)安全、質(zhì)量、項(xiàng)目進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)效益，也會(huì)對(duì)其他專業(yè)乃至整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要的影響。沒(méi)有現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，很多項(xiàng)目很難保質(zhì)保量的按時(shí)完工，所以壓力管道設(shè)計(jì)人員要不斷的了解、學(xué)習(xí)和掌握PDMS等三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用技巧，并熟練與管道設(shè)計(jì)相結(jié)合，使其能更好的在配管設(shè)計(jì)中發(fā)揮其作用，有效的減少設(shè)計(jì)工作的難度和繁瑣度，并與其他專業(yè)緊密的聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)也幫助結(jié)構(gòu)、建筑、暖通、電儀等專業(yè)用三維檢查碰撞、空間位置和結(jié)構(gòu)型號(hào)等。我國(guó)的石化、醫(yī)藥、環(huán)保等工程技術(shù)還在發(fā)展中，因此要積極學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，為我國(guó)的工程設(shè)計(jì)行業(yè)助力。