基于solid edge脫硫系統(tǒng)管路設(shè)計的新思路及應(yīng)用

寧波，肖勝星

石灰石濕法脫硫系統(tǒng)操作簡單，效率高，運行成熟可靠。在脫硫塔內(nèi)，用石灰石制作的脫硫劑漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的SO2與漿液中的Ca2+以及鼓入的氧化空氣進行化學(xué)反應(yīng)，最終脫去SO2[1]。整個脫硫系統(tǒng)除了脫硫容器和機電設(shè)備外，脫硫管路也是非常重要的組成部分，脫硫系統(tǒng)的管路數(shù)量較多，安裝也較為復(fù)雜。以往采用二維圖紙設(shè)計時，對設(shè)計人員的三維空間想象力和記憶力的要求很高，設(shè)計人員稍有疏忽就可能導(dǎo)致管路出現(xiàn)干涉、碰撞、漏裝等情況，安裝人員也需要完全領(lǐng)會設(shè)計人員的想法，才能安裝正確。脫硫管路由一些特殊的管件組成，一般為襯膠鋼管或FRP管，在設(shè)計時，就已經(jīng)準(zhǔn)確設(shè)計出這些管路的長度和走向。同時考慮到運輸，管件已被分成若干段，現(xiàn)場通過法蘭連接組裝，到達現(xiàn)場的管件數(shù)量大概有數(shù)百件之多。另外，這些管件是不能輕易在現(xiàn)場進行切割和焊接的，脫硫設(shè)備的對接法蘭同樣是不能切割和焊接的，因為脫硫設(shè)備本身或是內(nèi)部都涂有防腐蝕的膠狀漆（玻璃鱗片漆或橡膠），遇明火很容易燃燒。在這樣的情況下，對管路的設(shè)計及安裝精準(zhǔn)性要求很高，而三維管路的設(shè)計能有效地解決上述問題，可以直觀地表達出管路在空間的布置和走向，精確避免管道出現(xiàn)干涉、碰撞、漏裝等問題；降低設(shè)計人員的出錯率，也能直觀地指導(dǎo)現(xiàn)場人員的安裝，一舉兩得。

1 solid edge三維軟件簡介

solid edge是專門為機械行業(yè)設(shè)計的普及型三維CAD軟件，是windows平臺下的三維設(shè)計軟件。solid edge軟件將操作環(huán)境分為零件模塊、裝配模塊、鈑金模塊、焊接模塊、工程圖模塊。三維管線設(shè)計就是其中一個強大的裝配模塊，可以通過該模塊功能快速地構(gòu)建起管道結(jié)構(gòu)。

在煙氣脫硫管路設(shè)計中，要根據(jù)脫硫工藝流程圖確定各個設(shè)備的位置及布置方式，利用solid edge三維建模軟件構(gòu)建脫硫設(shè)備模型庫[2]，包括脫硫塔、濾液水箱、漿液制備箱等。同時，按照方案圖布置土建基礎(chǔ)、布置管架、布置支吊架，以及管道上用的彎頭、大小頭、三通、四通、球閥、蝶閥、膨脹節(jié)三維模型數(shù)據(jù)庫，這是三維管道設(shè)計時的一般要求[3]。

2 脫硫系統(tǒng)三維模型的建立

2.1 脫硫設(shè)備模型的建立

脫硫系統(tǒng)中，影響管道正確安裝的因素主要有三個，其決定著管路的長度和標(biāo)高定位。

（1）脫硫存儲容器和反應(yīng)塔。包括脫硫塔、工藝水箱、漿液制備箱、濾液水箱、事故水箱、旋流器等，所有設(shè)備的法蘭接口參數(shù)（法蘭大小、法蘭長度、法蘭定位等）的確定，直接關(guān)系著脫硫管路設(shè)計的正確性。

（2）機電設(shè)備。包括各類水泵、真空皮帶機、羅茨風(fēng)機等，所有機電設(shè)備的進出口法蘭參數(shù)（法蘭大小、法蘭長度、法蘭定位等）的確定，關(guān)系著脫硫管路設(shè)計的正確性。

（3）土建基礎(chǔ)。包括上述兩種設(shè)備的土建標(biāo)高、定位的參數(shù)，影響管路設(shè)計的正確性。

因此，在構(gòu)建設(shè)備模型時，務(wù)必確保設(shè)備接口的正確性。

2.2 管路設(shè)計

利用solid edge三維軟件的管線設(shè)計模塊進行管路設(shè)計，可以快速地構(gòu)建脫硫系統(tǒng)的管路。在設(shè)計之前有幾項準(zhǔn)備工作：

（1）進入solid edge裝配平臺；

（2）導(dǎo)入土建基礎(chǔ)，建立裝配約束關(guān)系；

（3）導(dǎo)入各個脫硫設(shè)備模型，按照土建布置，建立不同設(shè)備的約束裝配關(guān)系；

（4）導(dǎo)入機電設(shè)備模型，確保設(shè)備位置擺放正確，并使之完全約束。

以上四個步驟是管路設(shè)計的基礎(chǔ)工作，一定要確保土建和設(shè)備裝配關(guān)系的正確。由此，建立該廠脫硫系統(tǒng)的全部設(shè)備和土建基礎(chǔ)模型，為后面管路設(shè)計做好準(zhǔn)備。圖1為按照該步驟進行的某項目脫硫模型的三維布置圖。

在solid edge管線設(shè)計環(huán)境下，利用三維坐標(biāo)系連接模型之間的法蘭口，構(gòu)建合適的三維空間直線段，同時在彈出的對話窗口（如圖2對旋流器進出口法蘭構(gòu)建連接管道）進行管路直徑及轉(zhuǎn)彎半徑的設(shè)置，solid edge會根據(jù)設(shè)計者設(shè)定的參數(shù)，自動繪出三維空間管路。圖3為某廠脫硫系統(tǒng)的管路設(shè)計全圖，同時通過軟件的干涉、檢查模塊在設(shè)計管路時不斷地調(diào)整和優(yōu)化管道間的位置和走向，最終能有效地避免管路設(shè)計的問題；另外，通過三維視圖的調(diào)整，能直觀地觀察到漏裝的管路，及時補上漏裝的管道，有效地避免漏裝、少裝的問題，使設(shè)計變得更直觀、更簡單。

圖1 某廠脫硫模型的三維布置圖

圖2 旋流器進出口法蘭連接管道

圖3 某廠脫硫系統(tǒng)的管路設(shè)計全圖

圖4 濾液系統(tǒng)管道安裝圖

圖5 濾液系統(tǒng)ISO軸側(cè)圖及管道編號

3 工程出圖

脫硫系統(tǒng)管路設(shè)計完成后，即可通過solid edge軟件自動快速生成工程安裝視圖。工程圖主要由三部分組成：主視圖、俯視圖和ISO軸側(cè)圖。主視和俯視圖用于標(biāo)記管道定位和標(biāo)高，ISO軸側(cè)圖可以標(biāo)記出管路的安裝順序和編號，讓安裝一目了然。以濾液水系統(tǒng)管路圖為例，安裝如圖4所示。

在ISO軸側(cè)圖上標(biāo)記出各個管道的安裝編號，如圖5所示。現(xiàn)場施工時，只需要根據(jù)圖紙上的管道編號順序進行管道的安裝，大大減少了管路安裝的難度，避免了因看不懂圖導(dǎo)致的錯裝發(fā)生，有效地提高了管道安裝的效率和準(zhǔn)確性[4]。

4 結(jié)語

某廠脫硫系統(tǒng)項目的三維管道設(shè)計實踐表明，以三維模型為基礎(chǔ)進行系統(tǒng)設(shè)計，可以減少管道“誤裝、錯裝、漏裝、少裝和碰撞”的設(shè)計錯誤，提高設(shè)計質(zhì)量，節(jié)約設(shè)計時間，提高設(shè)計競爭力。三維設(shè)計經(jīng)后期處理后，可以更好地向業(yè)主展示工程項目的結(jié)果，有助于以后的投標(biāo)工作。三維模型的立體效果，可以直觀地幫助現(xiàn)場管路的安裝，提高現(xiàn)場安裝效率，縮短安裝時間，保證項目的如期完成。