CADWorx 3D設計軟件在煤化工設計中的應用

裴 蕾

（上海國際化建工程咨詢有限公司，上海 200063）

CADWorx 3D設計軟件在煤化工設計中的應用

裴 蕾

（上海國際化建工程咨詢有限公司，上海 200063）

介紹了三維軟件CADWorx與傳統(tǒng)二維設計方法相比所具有的特點及優(yōu)勢，并以某甲醇合成項目為例，通過介紹采用CADWorx軟件實現(xiàn)三維建模的基本過程，說明其在煤化工設計中的應用和實用性。

CADWorx；三維建模；煤化工

隨著煤化工行業(yè)的快速發(fā)展，新建或改造項目對設計周期和設計質量的要求越來越高，傳統(tǒng)的二維設計已經無法滿足市場對設計的需求。一種建立在平面和二維設計的基礎上，讓設計目標更立體化，更形象化的新興設計方法，即3D設計，正成為煤化工行業(yè)設計的發(fā)展趨勢。我公司于近年引進了CADWorx 3D設計軟件，該軟件基于全球最流行的AutoCAD平臺，易學易用，智能高效。其作為一種更直觀、更完善的設計方法，已應用于多個中大型煤化工項目。

1 軟件應用優(yōu)勢

軟件包括七個主要模塊：結構、設備、管道、采暖通風、管段、圖漫游和數(shù)據庫。

與傳統(tǒng)的二維設計相比，其主要優(yōu)點有：①直觀的三維模型，所見即所得，方便布局設置及配管。技術交流時，相關人員可以更形象的理解實物造型，方便交流；②實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同合作，不同專業(yè)可平行交互設計；③實時檢查碰撞，各設計單元更好的檢查是否方便安裝；④自動生成二維工程圖，大大縮短繪圖時間，減少圖形錯誤；⑤快速準確統(tǒng)計材料，并給出材料報表；⑥與CAESARII的雙向接口，可實現(xiàn)管道模型的雙向導入導出，確保設計模型和分析模型的一致性。

2 項目實例

本文以某甲醇項目的合成回路為例，對應用CADWorx軟件進行三維建模做簡單介紹（見圖1）。該工藝主要流程為：來自前工段的新鮮合成氣和氫氣混合，在新鮮氣壓縮機中壓縮，經壓縮和凈化后的合成氣在循環(huán)段出口與合成回路循環(huán)氣混合?；旌虾蟮暮铣蓺馑偷竭M出口換熱器，被合成塔出來的產品氣體加熱，以達到合成塔的進口溫度。進料氣體進入合成塔后發(fā)生甲醇反應。產品氣體離開合成塔后進入進出口換熱器，產品氣中的甲醇最終經過空冷器和水冷器進行冷凝。在高壓分離器中，液態(tài)甲醇產品和循環(huán)氣分離開，循環(huán)氣送往循環(huán)機入口，液態(tài)甲醇經閃蒸器閃蒸后，粗甲醇送往下游裝置。

圖1 應用CADWorx軟件展示甲醇合成回路主要裝置

2.1 管道等級庫的建立

管道等級庫和元件庫是建立三維模型的基礎。該軟件自帶ASME、DIN等國外標準，具有完備的規(guī)范元件庫和管道等級文件。所有的管道等級文件都以擴展名SPC存放在Spec目次下，在該目次下的SpecEditor.exe文件可以完成管道等級的建立和修改，也可以復制同等級庫，并進行修改。

該甲醇項目用到的管道等級包括150#、300#、600#、900#和1500#。復制軟件自帶的這些等級文件，把用到的管線和管件材料、管徑范圍進行修改和擴充，然后，打開元件庫文件，對用到的元件尺寸進行修改，以保證所建管線及管件的尺寸正確。最終，形成項目需要的等級庫。

2.2 設備和結構建模

可以利用CADWorx Equipment自帶的實體，通過搭積木的方式生成項目中的各種設備和容器包括合成塔、汽包、換熱器、分離器、閃蒸罐以及泵等，且可以設定設備尺寸、管嘴形式等等，建模效率高。

以甲醇合成塔為例，圖2為設備部件列表窗口，圖3為合成塔設備模型圖。可以將每一臺設備單獨保存為一個文件，后期通過附著外部參照的方式將各臺設備整合到一個3D模型圖中。也可以參照布置圖，將各臺設備直接搭建在同一個3D模型圖中并準確定位。

圖2 設備部件列表窗口

通過Steel模塊，調用軟件自帶型鋼數(shù)據庫，設置好結構尺寸屬性，方便快速的建立好管架、框架、平臺、基礎、梯子和護欄，如圖4所示。

圖4 合成回路主框架模型

然后，將設備模型與框架結構模型進行整合定位，方便后期配管。

2.3 管道建模

在配管之前應先進行系統(tǒng)的初始化設置，包括管道直徑、管道等級、管道顯示模式、圖框和比例、圖層的控制以及項目環(huán)境變量定義等。

以合成塔進出口工藝管線為例，可以采用搭積木法建立管道模型，也可以使用中心線方法建立管道中心線，然后自動添加彎頭，插入其他元件。該模塊強大的智能性允許任意拖拽管道元件，允許修改管道模型的管徑和等級，且管道模型會自動更新以及在適當位置自動添加或修改大小頭、三通等元件，方便快速的建立管道模型，見圖5。

圖5 合成塔進出口工藝管線模型

CADWorx Plant內置碰撞檢查模塊，可實時自動進行碰撞檢查，不僅可檢查CADWorx創(chuàng)建的設備、鋼結構、管道模型間的碰撞，還可檢查與AutoCAD實體間的碰撞。并且在配管過程中，只要發(fā)生碰撞，就會自動彈出碰撞警告，大大減少了錯誤率的發(fā)生。

2.4 生成工程文檔

模型建立完成后可以對項目進行所需的出圖模式的設定，自動成批生成ISO圖。內置的模型剖切功能，可在3D模型中任意定義平、立面圖的剖切范圍以及視圖方向，在圖紙空間定義好視圖后，可選擇軟件命令標注尺寸、管號、標高及設備位號等，最后生成項目所需的平、立面圖。軟件還可以對管道材料自動統(tǒng)計，可以按業(yè)主的不同需要，生成各種材料報告。

3 結束語

CADWorx三維工廠設計軟件，作為一款較成熟和功能完備的3D設計軟件應用于煤化工設計項目中，實現(xiàn)三維配管計算機自動設計，極大地提高了設計人員的工作效率和工作質量，設計結果也能較好地實現(xiàn)管道工藝流程要求并符合相關規(guī)程要求，有效的指導了實踐工作。與傳統(tǒng)二維設計方法相比，其優(yōu)勢顯而易見。但是，該軟件在應用中也具有一定的局限性。比如出圖時的分層還是按照Autodesk的原始命令進行，在圖紙空間定義好視圖后，后期的尺寸標注、屬性標注都需要手工進行標注。另外，在模型的整合和分割方面，做的也不盡如人意。因此，該軟件還有很大的發(fā)展空間。

[1] 于軼，蔡曉翔，朱曉丹，等.CADWorx三維工程設計軟件在化纖工程設計中的應用[J].聚酯工業(yè)，2011，24（2）.

[2] 高鋒，李華山，李晉，等.三維軟件CADWorx在油氣處理設施成橇設計中的應用[J].中國造船，2014，55（增刊1）.

[3] 曾德芝.試論CADWorx在管道設計中的應用[J].山東工業(yè)技術，2013，（10）.

Application of CADWorx 3D Design Software to Coal Chemical Industry Design

Pei Lei

The features and advantages of 3D software CADWorx compared with the traditional 2D design method were introduced. Through a methanol project example，the application and practicality of CADWorx 3D software in the field of coal chemical industry was illustrated by introducing the process of 3D modeling.

CADWorx；3D modeling；coal chemicalindustry

TQ546

B

1003–6490（2017）05–0007–02

2017–04–17

裴蕾（1982—），女，山東濰坊人，工程師，主要從事煤化工管道設計工作。