馬劍 馮寧（西北電力設計院有限公司，陜西西安 710075）

淺析基于三維的小管道布置策略分析

馬劍 馮寧
（西北電力設計院有限公司，陜西西安 710075）

在目前國內(nèi)火電廠的設計過程中，往往忽視了小管道的布置方案設計，在管道整體方案中，往往只列出所需的材料。從而管道排布的合理性和所需管道材料具體數(shù)量的準確性難以保證，更加難以滿足海外項目施工設計的要求，從而對項目成本、管道實際運行效果以及設備走出過門的國際化進程造成不利的影響。本文介紹了火電廠三維小管道設計的背景和研究的環(huán)境條件，對管道的布置方案進行了分析，對火電廠的小管道設計具有一定的參考價值。

小管道布置 PDMS三維平臺 布置方案

1　概述

由于國內(nèi)火電市場逐漸萎縮，勘察設計的費用大大降低，為了擴大企業(yè)的生存空間，海外市場成為電企發(fā)展的重要方向。而在國內(nèi)傳統(tǒng)設計中，通徑小于80毫米的管道只需標出起始點，估算安裝材料并注明安裝要求，布置設計過于簡單，難以滿足國外按圖施工的要求，同時，由于設計不充分，經(jīng)常出現(xiàn)由于布置不合理，沒能達到熱膨脹要求而在運行中造成管道變形；另外一些管道布置雜亂，占用人行通道，影響工作人員通行，甚至出現(xiàn)由于布置不合理而造成二次施工的現(xiàn)象發(fā)生。現(xiàn)今根據(jù)實際需要，企業(yè)的三維設計能力已經(jīng)成為企業(yè)的核心競爭力，進行小管道布置的設計，提高項目管道設計的三維精細化水平，已經(jīng)成為企業(yè)提升競爭優(yōu)勢的重要舉措。

2　小管道三維布置設計策略的研究環(huán)境

三維設計平臺是技術人員在軟件環(huán)境中進行方案設計規(guī)劃，并用對應比例的原件模型對現(xiàn)場環(huán)境進行模擬的設計手段，其具有直觀可視化的特點。隨著計算機技術和三維制圖軟件的不斷發(fā)展，三維方案設計的功能逐步完善，完全達到了設計模型和現(xiàn)場環(huán)境的完全一致的水平，從而使管道設計方案可以直接用于現(xiàn)場施工。由于風道和風管設計軟件的引入，從三維模型庫中直接調(diào)用方管安裝圖成為現(xiàn)實，另外電纜橋架的三維設計，以及電氣電纜敷設的模擬設計；加上現(xiàn)場建筑結構的同時更新，使整個電廠的安裝效果可以直接呈現(xiàn)在眼前，整個電站的設計具備了三維協(xié)同設計的條件。在這些技術條件下，小管道的三維設計終于成為了可能。

3　小管道三維PDMS布置方案分析

作為小管道集中安裝的主廠房是方案研究的重點部分，應用PDMS三維設計平臺，將小管道的安裝布局設計的科學、美觀且易于施工操作。首先應根據(jù)小管道的分布情況，參考相關規(guī)定和現(xiàn)場施工經(jīng)驗進行布置原則的制定；然后根據(jù)布置原則設計小管道三維布局的設計方案；最終參照三維PDMS設計平臺的特點分析小管道三維布局設計流程。［1］

3.1小管道三維布局原則的制定

主廠房的小管道主要用于放水、放氣、密封水、冷卻水、壓縮空氣等，其遍布整個廠房，尤其在汽輪機和加熱器附近更為集中。在安裝施工進行前應首先了解現(xiàn)場的施工空間，進行管道走向示意圖的繪制，計算出材料用量之后進行采購安裝。根據(jù)相關規(guī)定，管道的布置應兼顧美觀、節(jié)省材料、方便施工以及便于操作檢修等要求，同時小管道的布置應根據(jù)管道的分布和介質(zhì)特性，就近分層分區(qū)域集中排布，從而使小管道的排布有序且盡可能節(jié)約空間。

3.2小管道三維布局方案的確定

依靠PDMS三維設計平臺，依據(jù)小管道的布置原則，形成管道的模塊化設計方案。［2］

（1）汽輪機本體部分疏水和軸封管道可在汽輪機機頭的中間層和底層集中布置，剩余部分可在主管道下方和其他疏水管道組合布置。

（2）凝結水泵的冷卻和密封水管可在底層水泵坑欄桿附近集中布置。

（3）加氧器和除氧器周圍的管道應在設備兩邊或鍋爐邊進行布置，并且可以和附近的給水和凝結水管聯(lián)合排布。

（4）7#和8#附近放水管和放氣管可在凝汽器前水室兩邊的孔洞邊或汽輪機基座柱附近排布。

（5）頂軸油系統(tǒng)的閥門站可按照高低壓的區(qū)別在設備附近安裝。油凈化系統(tǒng)閥門也應在設備附近就近安裝。

（6）鍋爐燃油管道閥門可在爐側運轉層布置，環(huán)管在板下設置。

（7）其他分散的水管管路可以與主管平行以旁路的形式排布。

根據(jù)以上方案，可縮短管道路徑避免交錯布局，還可以避免U形彎出現(xiàn)，并且有效的減少了管道支撐的數(shù)量，使工程成本大大降低。

3.3小管道三維設計流程

參考近年來PDMS三維設計應用的實踐經(jīng)驗，并結合電廠方案設計流程，得出小管道的布局設計流程：（1）確定放水、放氣點；（2）小管道煩悶三維布局設計；（3）小管道三維布局規(guī)劃調(diào)整；（4）小管道應力計算分析；（5）小管道三維詳細設計出圖。

在開始設計施工圖時，應根據(jù)初始模型，應用三維設計平臺按照實際坡度直接進行大管道三維布局設置，以盡快確定小管道的接口位置，然后由設計人員按照已經(jīng)確定的管道位置，根據(jù)設計原則進行小管道位置設計，當大管道的設計大部分已經(jīng)完成以后，開始對小管道三維設計進行計算、出圖。［3］

4　結語

小管道的布置看似簡單，但卻直接影響了電廠的管道布局的外觀、質(zhì)量和實際運行維護，同時也極大的影響了人們對工程效果的整體評價。遵照就近安裝的設計思路，遵守相關規(guī)程、規(guī)范，依據(jù)科學的設計流程，進行整體規(guī)劃、科學布局，從而使小管道的設計達到布局合理、補償良好、疏水通暢的目的，同時管道的排布集中、整齊、美觀且易操作。借助三維設計平臺完美的實現(xiàn)了小管道的三維布置。小管道的三維布置設計，一方面有利于系統(tǒng)的整體規(guī)劃，滿足了現(xiàn)場按圖施工的要求，另一方面節(jié)約了材料成本和施工成本，使整個項目的綜合效益大大提高。

［1］徐庚，黃太安，高鳳龍.利用PDMS 軟件三維設計平臺進行配管加工設計新方法探討［J］. 化工設備與管道，2011，（2）：37-40.

［2］劉國文.小口徑管道現(xiàn)場設計［J］.科技視界，2012，（15）：193-195.

［3］付松源.關于火電廠小口徑管道二次設計的探討［J］.黑龍江科技信息，2012，（1）：31-33.

馬劍（1981—），男，山西臨汾人，工程師，火電廠設計，馮寧（1981—），女，寧夏石嘴山人，工程師，火電廠設計。