糖廠新型綜合管廊及三維設(shè)計研究

張國梁

（華藍設(shè)計（集團）有限公司，廣西 南寧 530011）

1 工程特點及設(shè)計

1.1 工程特點

某國外新建糖廠，設(shè)計榨量24000噸/日，預(yù)留擴建至36000噸/日。工廠場地狹小，當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境要求高。工廠廠區(qū)內(nèi)不允許有露天的水溝，也不允許有裸露的管溝，地面只允許布置雨水溝，雨污嚴(yán)格分開，地面不允許有積水的溝坑。工廠內(nèi)生產(chǎn)車間齊全，自控水平要求高，各車間的電纜和儀表線纜通訊線路連接多。工藝循環(huán)水池和車間之間只能通過管道連接。車間內(nèi)的污水排至污水處理池，距離生產(chǎn)廠區(qū)較遠(yuǎn)。污水管路種類多，分為高COD和低COD兩類排放，各個車間都有單獨的管路排去污水處理池。鍋爐車間的各類蒸汽管道去各車間，也必須設(shè)置在管廊上。場地狹小，管廊只能從各車間縫隙中穿過，還要避免與雨水溝沖突。管廊還必須避讓濾泥輸送帶和蔗渣輸送帶等。跨過馬路凈空不能少于6米。另外還有精糖車間的管路從北至南的斜跨整個廠區(qū)。管路的管徑大，有些達到2.2米。

1.2 設(shè)計思路

在以上的種種限制下，設(shè)計上是非常困難的。首先解決辦法是設(shè)計多層管廊，以解決空間不足問題。工廠廠區(qū)由南至北，圍著各個車間和沿著道路，基本布置了室外管廊。管廊布置為3到4層，管廊寬的有4米，窄的有3米。管廊從上到下布置，主要的大水管和大蒸汽管道布置在上兩層，解決了大管空間不足和蒸汽管需布置π彎問題。小管和消防水管等，電纜橋架和儀表線纜橋架，密集布置在下兩層，以有效的利用空間。其次管廊設(shè)計為桁架形式，利用大跨距以跨過馬路和避開雨水溝等。每層管廊為兩米高，電纜橋架層設(shè)計為一米凈空。在大的熱力管道的固定支座設(shè)置處設(shè)置四根柱子支撐。

車間內(nèi)的污水，設(shè)置污水坑收集和污水泵泵送，每個車間都有兩根不同的污水管，室外部分布置在管廊上，不再設(shè)污水溝。

循環(huán)水池的水管口徑大，而且要求特殊，其中回水管的高度是受限制的，冷凝器和車間廠房的高度限制了它的高度，不能有垂直方向的拐彎，因此必須布置在管廊頂層。

熱力管道提前進行應(yīng)力計算，和管道的重量載荷等一起綜合考慮，以保證整個管廊的設(shè)計上結(jié)構(gòu)的安全。

消防水管也布置在管廊上，盡量布置在最底下一層。

濾泥帶和管廊相碰或相行的時候，一起考慮設(shè)計為一個整體，濾泥帶在這些地方布置在管廊上。

1.3 設(shè)計的實現(xiàn)

由于以上因素，造成了管廊上管廊眾多，縱橫交錯的管廊設(shè)計比較復(fù)雜。傳統(tǒng)的設(shè)計工具為Auto－CAD，平面二維設(shè)計。在平面的情況下，上百條管交錯在一個小空間內(nèi)，想要進行每一條管的準(zhǔn)確布置和區(qū)分是比較困難的，往往出現(xiàn)剛布置發(fā)現(xiàn)空間不足又進行調(diào)整，然后出現(xiàn)幾十張平面圖都需要同時調(diào)整的情況，工作量很大。需要新的設(shè)計辦法才能保證工期和質(zhì)量。Plant 3D具備有處理管路和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的接口，因此是解決上述難題的好工具。本次設(shè)計上采用了此軟件為工具，在全廠總平面布置完管廊后，就直接進入三維設(shè)計，然后從三維模型圖中導(dǎo)出ISO單管圖和平面布置圖等，軸測圖，以節(jié)省時間和提高效率。

2 Plant 3D軟件簡介

面向日常項目的三維工廠設(shè)計軟件。

使用AutoCAD Plant 3D軟件對加工工廠進行設(shè)計、建模和文檔編制。基于熟悉的AutoCAD軟件平臺，AutoCAD Plant 3D使工廠設(shè)計師和工程師能夠創(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簡化管道、設(shè)備和支撐結(jié)構(gòu)的放置流程。集成的AutoCAD軟件功能可以幫助您創(chuàng)建和編輯管道與儀表流程圖，并根據(jù)三維模型協(xié)調(diào)基本數(shù)據(jù)。生成和共享等軸側(cè)視圖、正交視圖和其它文檔。

3 管廊及管路的三維建模

3.1 管廊的平面布置

建模首先需要對管廊在總平面上布置。這一步驟是需要用AutoCAD來完成的，布置圖見圖1。

圖1 管廊總平面布置圖

上述CAD文件將作為參考文件插入到管廊三維模型中開始建模。

3.2 Plant 3D建模

右鍵單擊Plant 3D項目管理器中的樹狀列表中的Plant 3D圖形，彈出菜單里選擇新建圖形，命名為全廠管廊。在Plant 3D命令行里輸入XR命令，彈出外部參照窗口，然后將剛才畫好的管廊平面參照進來即可。注意將管廊平面圖的坐標(biāo)原點移至圖形里某個適當(dāng)?shù)狞c，和計劃繪制的Plant 3D圖形一致，這樣參照進來的CAD文件定位才準(zhǔn)確。現(xiàn)在可以在以參照進來的文件作為底圖來繪制管廊結(jié)構(gòu)和管路了。點擊圖2的桿件按鈕進行結(jié)構(gòu)桿件的繪制，捕捉底圖上的定位點并繪制即可，注意選擇桿件的大小和型式。點擊圖3的布管按鈕進行管道的繪制，選擇好管道大小后就可以進行繪制，要注意利用底圖或結(jié)構(gòu)上的點進行定位，或者利用繪制輔助線的辦法來對管道進行空間上的準(zhǔn)確定位。

圖2 桿件繪制按鈕

圖3 管道布管的繪制按鈕

畫好的管廊部分，見圖4。

圖4 管廊3D立體圖

4 結(jié)論

在糖廠管廊的新設(shè)計中，由于管廊負(fù)擔(dān)的功能較多，管路繁雜而且空間狹小，設(shè)計難度較大，常規(guī)的平面二維設(shè)計工作量非常大。利用Plant 3D軟件強大的三維管道和結(jié)構(gòu)建模功能，可以簡潔方便的建立管廊的模型，還可以利用它的平面出圖功能、ISO圖功能、軸測圖功能、導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)的ISO圖和平面圖等，減少設(shè)計人員的工作量和提高工作效率，圖紙的準(zhǔn)確性也大為提高。三維的模型和軸測圖等也可以大大降低安裝人員的看圖難度，快速領(lǐng)會設(shè)計人員的意圖，準(zhǔn)確的實現(xiàn)安裝。值得廣大的制糖工程設(shè)計人員和建設(shè)單位采用。