基于EXCEL的管道斜接馬鞍主、分支管放樣尺寸自動實(shí)現(xiàn)

趙炳武(中國石油天然氣第六建設(shè)公司 廣西 桂林 541004）

近年來，隨著石油化工裝置規(guī)模不斷擴(kuò)大，管道安裝的直徑也越來越大。為提高管道安裝工效和質(zhì)量，特別是大直徑斜接馬鞍（習(xí)慣稱之為斜接三通）的放樣，針對傳統(tǒng)的放樣方法工效低的特點(diǎn)，除嘗試采用AutoCAD三維繪圖為班組進(jìn)行了斜接馬鞍的放樣外，還在三維圖中完成了放樣公式的推導(dǎo)，并利用Excel函數(shù)公式進(jìn)行各種規(guī)格斜接馬鞍放樣尺寸的自動計算，在完成多次實(shí)際放樣安裝檢驗(yàn)后，陸續(xù)推廣至多個項目的管道施工中。

一、斜接馬鞍主、分支管放樣公式推導(dǎo)

要在Excel中實(shí)現(xiàn)放樣尺寸的自動計算，最關(guān)鍵的步驟在于放樣公式的推導(dǎo)。其難點(diǎn)之一在于：如何采用AutoCAD進(jìn)行三維繪圖，即如何在實(shí)體模式下完成主分支管斜交弧、如何繪制出一條過該弧的主、分支管同心圓及支管等分線的斜接點(diǎn)、如何轉(zhuǎn)換成平面視圖以利于公式的推導(dǎo)見圖1和圖2難點(diǎn)之二在于：如何推導(dǎo)主、分支管切割尺寸計算公式。

圖1 分支管等分線所對應(yīng)的一半弦長

圖2 分支管弦切距A和主管弦切距C所形成平面

其中：D1——主管外徑；D2——分支管外徑；d1——主管壁厚；d2——分支管壁厚；α——分支管與主管的夾角；A——分支管的弦切距；C——主管的弦切距；L——斜接點(diǎn)到過斜接起點(diǎn)支管同心圓垂距；B——斜接點(diǎn)在主管同心圓上頂點(diǎn)到起點(diǎn)同心圓頂點(diǎn)的距離；L1——分支管等分線所對應(yīng)的一半弦長；L2——主管上一半弦長所對應(yīng)的弧長；n——分支管等分?jǐn)?shù)；m——0、1、2┄┄n

1.分支管等分線斜接長度公式推導(dǎo)

（1)分支管等分線m所對應(yīng)的一半弦長L1

4)斜接點(diǎn)到過斜接起點(diǎn)支管同心圓垂距L

斜接點(diǎn)到過斜接起點(diǎn)支管同心圓垂距L，其長度在分支管弦切距A和主管弦切距C所形成平面上保持不變，因支管上過斜接起點(diǎn)的同心圓與過支管另一斜接點(diǎn)同心圓是平行的，在二個對稱相似三角形內(nèi)：

2.主管切割部分放樣公式推導(dǎo)

（1)斜接點(diǎn)在主管同心圓上頂點(diǎn)到起點(diǎn)同心圓頂點(diǎn)的距離B在圖2中二個對稱相似三角形內(nèi):

3.主管開孔位置定位及支管下料長度公式推導(dǎo)

圖3為主管開孔位置及分支管最長、最短下料長度Auto-CAD三維繪圖。參考設(shè)計條件的m1、m2，在同一張用于計算該三通開孔尺寸的Excel表格中，繼續(xù)用公式自動計算交點(diǎn)中心在主管頂部到開孔處的距離m3及分支管到兩邊焊縫處的最短下料長度m4。

圖3 主管開孔位置定位及分支管最長、最短下料長度

（1）主管上開孔位置定位

根據(jù)設(shè)計圖紙尺寸，得到主、分支管交點(diǎn)中心O到主管上最近焊縫處的長度m2，需要計算的是主管上過交點(diǎn)中心O的同心圓頂點(diǎn)到開孔處的最近距離m3。

（2）分支管下料長度計算

計算分支管最短處的下料長度m4，利用m4加上最長的L值，即可得到分支管的下料長度。

二、在Excel中編輯公式完成自動計算

在Excel中編輯公式前，要弄清哪些數(shù)據(jù)是絕對引用和哪些數(shù)據(jù)是相對引用的。通常情況下，已知的數(shù)據(jù)一般需要絕對引用，如主管外徑、分支管外徑及壁厚、斜插角度、分支管等分?jǐn)?shù)量。相對引用的數(shù)據(jù)一般為參考已知數(shù)據(jù)計算出的數(shù)據(jù)。絕對引用需要在行和列前加$,如$D$2。以度為單位的角度需要在計算時轉(zhuǎn)化為弧度。如計算分支管的弦切距A，在對應(yīng)的列單元格中輸入：=($E$2/2-$G$2)-($E$2/2-$G$2)*COS((A2-1)*360/$B$2/180*PI())

其他放樣尺寸參照前述的公式逐一編寫，完成后選中這幾個單元格下拉即可。

結(jié)語

基于Excel放樣尺寸自動計算的快速實(shí)現(xiàn)，可大大簡化斜接馬鞍放樣尺寸計算時間，僅通過簡單的數(shù)字輸入，即可得到任意直徑、任意角度斜接馬鞍的主、分支管的放樣尺寸。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在避免浪費(fèi)材料、加快安裝進(jìn)度、提高安裝質(zhì)量上有較大的幫助作用，目前已成功應(yīng)用于多個石油化工項目的管道施工。