三維CAD技術(shù)在植物油加工廠和油庫管道設(shè)計中的應用

◎ 周 娜

（國糧武漢科學研究設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430079）

植物油加工廠和油庫設(shè)計中涉及大量的工藝流程圖、平立剖圖、管網(wǎng)圖、壓力管道的單管圖的繪制。每個油廠和油庫設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與油罐、油罐與油罐等之間，都會有成百上千根管道進行連接，設(shè)計和安裝十分復雜。以往的設(shè)計師通常運用經(jīng)驗來繪制具有立體三維感的軸測圖和方位圖，依靠二維設(shè)計軟件進行繪制，就算比較快也需要兩三周的時間，但三維軟件完全改變了這一設(shè)計的歷史。三維CAD軟件由于具有良好的可視圖像、較高的設(shè)計效率和完整的設(shè)計、工藝和制造信息等優(yōu)點，與傳統(tǒng)的二維CAD軟件相比有了質(zhì)的飛躍，因此越來越受到加工企業(yè)、設(shè)計單位、設(shè)計人員的青睞。

1 食用植物油加工廠和油庫管道設(shè)計中應用三維CAD軟件的優(yōu)勢

通過筆者近幾年在植物油加工廠車間及油庫管道的大量實踐，以及對Plant 3D、CADWorx Plant、Navisworks、Maya等三維軟件的應用經(jīng)驗，總結(jié)了一些三維CAD設(shè)計所具有的優(yōu)勢，具體如下。

1.1 上手易

沿用了二維的AutoCAD軟件平臺，熟悉的界面，通用的快捷鍵，使設(shè)計師能夠快速上手，創(chuàng)建先進的三維設(shè)計。基于等級的設(shè)計和元件庫可以有效地簡化管道、設(shè)備和支撐結(jié)構(gòu)的布置過程。集成的AutoCAD軟件功能可以根據(jù)三維模型生成和共享等軸側(cè)視圖、正交視圖和其他文檔，并幫助創(chuàng)建和編輯管道與儀表流程圖。

1.2 效率高

以油廠和油庫為例，利用三維軟件可以快速繪制直觀的三維模型，幫助設(shè)計者清楚地看到管道的標高、管道的走向以及360°觀看。在完成建模后，單管輸出的過程也將只需要幾個鍵來完成；在平面圖上，以前管道的計算和統(tǒng)計的方向和管道的高度大約需要3周，現(xiàn)在建好模型生成平面圖可以在幾小時內(nèi)完成。以往材料清單需要由設(shè)計人員來進行統(tǒng)計，但現(xiàn)在只需要通過軟件進行設(shè)置，就可以在生成材料表時同步完成，非常方便快捷。

1.3 準確率高

在油廠設(shè)計中，從發(fā)油房到油罐區(qū)的管網(wǎng)設(shè)計，在以往傳統(tǒng)的Autocad二維平面設(shè)計中，有些問題不易被檢測出來，但是在三維設(shè)計中，可以清晰直觀地注意到設(shè)計的每一個細節(jié)，看見每一根管道的位置，快速解決二維CAD軟件中兩個空間位置中的干擾，如管道干擾、管道死角以及閥門在不同空間位置上的干擾，提前解決了設(shè)計中的不合理之處。不僅有效提高了設(shè)計效率，避免了設(shè)計誤差，而且可以與客戶確定項目安裝效果和鎖定項目成本，也為外部判斷項目提供了比文字形式的書面說明更為直觀的依據(jù)[1]。在三維中進行模擬，也很好地解決了現(xiàn)場安裝中管道的碰撞問題，這樣提高了施工的準確性，既節(jié)約了施工成本，又縮短了施工時間，避免了很多不必要的物料浪費。

1.4 修改方便

管道設(shè)計完成后，如果設(shè)計者事先考慮不周需要改變管徑大小，或者客戶需要變更產(chǎn)能。在二維CAD軟件中，一般采用的做法是更改管道直徑、管道、閥門等的注解，而不會修改管道的直徑和連接在管道上的管件和閥門的實際尺寸，因為這會消耗大量的精力和時間，并且看不到效益，而使用修改后的標注方式無疑為設(shè)計者贏得了時間，但為下一步的設(shè)計埋下了管道干擾的禍根[2]。在三維CAD軟件中，它是一種參數(shù)化設(shè)計，使得修改設(shè)計非常簡單。在三維CAD軟件中，只有改變管徑的控制參數(shù)。管道管件和閥門將根據(jù)管徑的參數(shù)自動更新，相關(guān)的材料清單將自動更新，這是二維CAD軟件無法實現(xiàn)的功能[3]。

2 成功應用實例

2.1 湖北某油脂儲備庫

圖1是湖北某油脂儲備庫的發(fā)油房。在圖中可以清楚地看見各管道的走向、位置，這樣就相當于設(shè)計人員先在三維軟件中進行一遍模擬安裝，對各種碰撞都可以在三維軟件中提前扼殺。

圖1 湖北某油脂儲備庫發(fā)油房圖

2.2 湖南某植物油加工廠罐區(qū)

往往一個油廠從施工到建成再到正式投產(chǎn)，需要大量的人力物力，對設(shè)計人員和現(xiàn)場施工人員的要求都是非常嚴苛的。然而，利用三維設(shè)計軟件，無論是設(shè)計方面，還是現(xiàn)場施工方面，都具有較強的科學性和指導性。例如，在施工階段，以往在二維圖中表示兩個相交的管線，會受限于平面圖而不能顯示在一個位置上，這樣就會讓施工方在管道敷設(shè)時會有考慮不周到的隱患，因為不同標高的管道在圖紙上表現(xiàn)起來并不是很直觀。類似的情況在外圍管網(wǎng)架空管道的施工中會遇到很多，如圖2所示，但是現(xiàn)在用Plant的三維軟件就可以避免管道交叉敷設(shè)時的碰撞。

圖2 湖南某植物油加工廠外圍管網(wǎng)圖

3 結(jié)語

目前，三維技術(shù)運用于實際項目中的設(shè)計單位和應用企業(yè)還很少，因為大部分從業(yè)人員已經(jīng)習慣二維設(shè)計，在接受三維技術(shù)上感到困難甚至抵觸，但是這并不影響三維技術(shù)在未來的發(fā)展。很多企業(yè)已經(jīng)通過應用這項技術(shù)得到益處，相信在不久的將來，隨著AutoCAD三維建模技術(shù)的不斷發(fā)展，除了有效解決實際設(shè)計和施工中所產(chǎn)生的困難外，還將為用戶企業(yè)降低物料消耗、提高經(jīng)濟效益發(fā)揮更大的作用。因此，今后這項三維技術(shù)將會運用在更多的設(shè)計單位和設(shè)計項目中。