張 益，蘇苗印，李晶晶

（杭州杭氧化醫(yī)工程有限公司，浙江 杭州 310014）

空分設備的設計與制造，空分設備的工程設計，空分設備的使用、管理及維護是空分行業(yè)系統(tǒng)的組成部分。三者之間關系密切，互為依存[1]。近年來氣體應用技術及市場發(fā)展很快，促進了空分設備技術的發(fā)展。隨著公司在空分EPC總承包工程項目的增多，建設工程的逐步推進，無論是對項目的設計質量控制還是施工管理都提出了較高的要求，同時大力提倡、引導各專業(yè)技術人員在工程設計中采用統(tǒng)一平臺的協(xié)同設計?，F(xiàn)通過伊朗BUPC公司84000 Nm3/h（氧）空分項目介紹PDMS在大型空分設備工程協(xié)同設計中的應用情況，以及對PDMS在空分設備的施工管理和運維的應用方面提出一些看法。

1 項目簡介

項目總占地面積近15000 m2，總投資約6億元，包括壓縮機廠房、配電室、中控樓等，其中空分主裝置位于室外裝置區(qū)。

本項目契合當前空分設備大型化、關鍵配套部機高效化、總體集成技術成熟化的發(fā)展趨勢，采用主流先進的分子篩凈化空氣、空氣增壓、帶增壓透平膨脹機制冷、膨脹空氣進下塔、產品氧氣氮氣內壓縮，規(guī)整填料上、下塔工藝。由于本項目屬于涉外項目，業(yè)主對設計質量要求極高，且產品規(guī)模大，裝置區(qū)各專業(yè)管線交錯復雜，極易發(fā)生專業(yè)間的軟硬碰撞，需要借助PDMS協(xié)同設計平臺，充分發(fā)揮協(xié)同設計的優(yōu)勢。

圖1 伊朗84000空分項目PDMS三維模型

2 協(xié)同設計的前期準備工作

本項目以美國標準為基礎，結合伊朗當?shù)氐姆煞ㄒ?guī)、標準規(guī)范及業(yè)主方對項目的特定要求建立了各專業(yè)相關的元件庫和等級庫。

圖2 伊朗84000空分項目PDMS數(shù)據(jù)庫

通過將各專業(yè)成員分配到對應的工作組，只有在本組內的成員才對本組內的數(shù)據(jù)有讀寫權限，并將不同的工作組整合在一起建立統(tǒng)一的工作區(qū)，使各專業(yè)設計人員在同一個工作區(qū)內有序、高效地進行協(xié)同設計并實時進行碰撞檢查。

3 空分工程的協(xié)同設計內容

本項目的協(xié)同設計內容包括：壓縮機組及廠房、空氣預冷系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)、冷箱外部工藝管道系統(tǒng)、后備儲存系統(tǒng)、氧氮氬氣調壓系統(tǒng)、放散防護系統(tǒng)、各建筑單體、產品氣管廊、綜合管線布置、支吊架設計、出圖及材料報表輸出。

3.1 壓縮機組及廠房

本項目采用汽輪機驅動壓縮機組的“一拖二”方式，其熱力管道、轉動機械管道的管系應力相當復雜[2]。通過PDMS對壓縮機廠房、壓縮機機組及附屬系統(tǒng)建模及管道設計，并結合應力計算軟件CAESARⅡ，準確定位了壓縮機出口管道和高壓蒸汽管道的支架位置，有效地保證了向建筑結構專業(yè)提出準確的設計條件，同時滿足壓縮機組管口的受力要求。

3.2 分子篩純化系統(tǒng)

分子篩純化系統(tǒng)的管系是空分裝置中最為復雜的管道配置單元之一，涉及管徑范圍從DN25到DN1400，其吸附、再生過程中溫差大，設備及管道受到熱脹冷縮時的循環(huán)應力交變，因此，其合理布置對空分設備的穩(wěn)定運行相當重要[2]。通過PDMS二次開發(fā)工具UE-PSI將管系導入CAESARⅡ軟件，并在CAESARⅡ中建立分子篩吸附器設備模型。使設備和管系共同進行熱脹分析，從而確定設備固定端方位、設備支撐點推力值、管系柔性足夠、支吊架的形式、位置和數(shù)量。

3.3 產品氣管廊

由于本項目產品規(guī)模大，且設有氧氮氬氣調壓系統(tǒng)，故產品氣管道數(shù)量較多，造成產品氣管廊較擁擠。通過PDMS三維配管和管廊建模，可優(yōu)化管廊上管道布置方案從而減小管廊寬度，節(jié)約成本。以往工藝給結構專業(yè)提管廊荷載條件多是將三維模型導到二維CAD平臺上進行二次加工?，F(xiàn)可利用PDMS二次開發(fā)荷載工具，將管廊荷載直接輸入到管廊模型中，并通過PDMS與結構計算軟件PKPM的接口工具，將有荷載條件的管廊模型導入PKPM中，方便結構設計人員進行計算。

3.4 綜合管線布置及支吊架設計

本項目綜合管線以工藝配管為主導專業(yè)，在此基礎上建立室外水溝和電纜溝模型。架空電纜沿工藝管廊鋪設或設置獨立管架。以上幾個專業(yè)通過PDMS進行協(xié)同設計，可實時查看各專業(yè)建模進度，如發(fā)生碰撞會高亮顯示，提示進行修改。

在根據(jù)工藝流程圖校核完三維配管后，可通過支吊架二次開發(fā)工具SSP建立物理支吊架模型。該支吊架工具的數(shù)據(jù)庫采用《管架標準圖》HG/T 21629-1999，可自定義各種類型支吊架的尺寸及生根點。建立支吊架模型后，能自動統(tǒng)計管架材料和生成管架一覽表，并在管道軸測圖中準確定位支吊架位置。

3.5 出圖和材料報表輸出

PDMS出圖主要包括管道軸測圖和管道平面布置圖。

管道軸測圖可利用定制好的公司模板文件通過PDMS的ISODRAFT模塊批量自動導出。

管道平面布置圖可利用二次開發(fā)出圖工具eZOrtho導出。該出圖工具具有以下功能：

（1）可自定義三維模型的出圖范圍和出圖視角。

（2）將三維模型按照工程設計院的出圖風格轉換成二維CAD圖紙。

（3）在二維CAD圖紙上自動添加各種標注，如尺寸標注、管線號管線表標注、設備位號、閥門位號、儀表位號等。eZOrtho解決了PDMS的DRAFT模塊導圖存在標注錯亂、重疊的問題。

PDMS的Reports具有快速生成報表的功能，可依據(jù)工程設計院的設計要求進行二次開發(fā)，自動生成符合工程設計院要求的材料表，而且統(tǒng)計準確。需要說明的是，應用PDMS二次開發(fā)對提高設計效率有著重要影響，二次開發(fā)水平的高低直接影響著設計效率的高低[3]。

4 PDMS在施工管理和運維的應用

PDMS可導出rvm格式漫游模型，并通過漫游軟件Review向施工單位交底。同時，結合項目管理軟件Primavera P6，在橫道圖和網(wǎng)絡圖中輸入作業(yè)和關系，可以清楚地展示施工進度，指導施工，使施工管理邁上新臺階[3]。

為了更好地進行工廠的運行和維護，越來越多的業(yè)主希望在得到設計單位圖紙的同時，也能得到數(shù)字化工廠三維模型，即實現(xiàn)數(shù)字化交付[3]。數(shù)字化交付可使用AVEVA NET作為平臺，整合包括智能PID、PDMS三維模型、采購文檔、施工文檔、試運行文檔和其他非結構化的數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)軟件數(shù)據(jù)向數(shù)字化平臺的自動發(fā)布，基本打通了數(shù)字化交付的流程，不同用戶可通過網(wǎng)頁終端瀏覽以設備位號為核心的結構化網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，顯著提升了對EPC管理的效果[4]。并且《石油化工工程數(shù)字化交付標準》GB/T 51296-2018已于2019年3月1日實施，對工程設計院采取數(shù)字化交付的交付內容和深度也起著指導作用。

5 結語

空分工程中應用PDMS三維協(xié)同設計，使設計精準度和設計深度大大優(yōu)于以往的二維設計。從三維模型提取漫游圖、管道軸測圖、材料表等，這僅僅是對于三維設計軟件的初步開發(fā)應用。對于復雜管網(wǎng)的設計乃至后期施工管理及運行維護方面，PDMS都有著強大的系統(tǒng)支撐平臺。應用PDMS三維協(xié)同軟件，結合二次開發(fā)工具和CAESARⅡ應力計算軟件，大大地優(yōu)化了復雜管系的設計，極大地提高了設計效率，有效地降低設計計算工作量。同時，在設計階段就有效地解決了施工中常出現(xiàn)的碰撞問題，使工程設計水平上了一個新臺階。