化工用夹套管道在三维工厂设计系统中的实现方法

冯 灿（康泰斯（上海）化学工程有限公司，上海 201203）



化工用夹套管道在三维工厂设计系统中的实现方法

冯 灿
（康泰斯（上海）化学工程有限公司，上海 201203）

摘 要：三维工厂设计系统广泛应用于各类化工项目的管道设计，但化工用夹套管设计一直这些三维工厂设计系统应用的一个短板，本方法基于鹰图公司的PDS（Plant Design System）三维工厂系统，先将内/外管划分成独立设计区域及特定的工作模型，轴测图抽取时系统将自动匹配和插入细部典型图，以阐明夹套内管及外管的关联关系及施工要求。

关键词：三维工厂设计系统；夹套管

夹套管是由外管（又称套管）及内管组成的管道，外管和内管之间的间隙用来输送提供热量的流体从而维持内管流体温度，以满足工艺物料输送的要求，我公司的聚酯（简称PET）项目中聚合物的输送均采用夹套管，因其输送的温度较高，一般采用全夹套。

我公司管道设计使用三维系统为鹰图公司的PDS（Plant Design System）系统，管道模型完成后，其对应管道材料，轴测图，平面图等均可从中自动抽取并用于施工，但因夹套管构造的特殊性，PDS三维系统又未提供专门的解决模块，因此长期以来我公司夹套管一直使用Autocad人工将内/外管一同绘制于一张轴测图，但因公司的聚酯项目中夹套管系复杂，手工绘制轴测图花费的工时多且无法自动统计材料，轴测图需反复校核才能保证其准确性，因此如何解决夹套管道在三维设计系统中的实现，由此提高人员工作效率显得尤为重要。

1 解决方案架构

1）内/外管将其视为独立的两根管系分别在独立区域及独立模型进行设计；2）制定相关编号原则命名管线号（LINE_ID）加以区分；3）夹套系统中专用的诸如端板，定位板等归入自定义特殊件；

4）保证外管的连续性，在被内管元件（如夹套阀）割断地方使用最简单的圆柱体元件连接并设置为不抽取材料状态；

5）对夹套管内/外管有关联的地方配合典型详图对细部进行说明；

6）对内/外管轴测图的关联及图面进行的处理，使轴测图内/外管关系明确，尺寸标注大体一致，便于现场施工。

2 模型区域及文件的划分

内/外管分别置于不同的模型区域中（见图1），同时规定特定的内管模型（见图2）对应一个特定的外管模型（见图3），内管完成建模后可直接复制进外管模型修改管径并重构就可完成，同时在轴测图抽图设置中（REVISE ISO AREA）将内/外管模型独立设置为互不参考，这样即便内/外管的中心线（SEGMENT）重合也能正常抽取轴测图；

3 管线号（LINE_ID）的编号原则

管线号（LINE_ID）为轴测图抽取唯一识别号，且在生成轴测图文件时系统会根据LINE_ID号将文件进行统一命名，所以LINE_ID在整个项目中应具有唯一性，且其一般是基于P&ID（管道及仪表流程图）的管号，取出相应的字段组合而成，P&ID上并未分别对内/外管管号单独编号，则需向设计人员说明内/外管的编号规则，如为POY装置的P&ID上有一根序列号为1001的管线介质为PLY，则LINE_ID内管可命名为POY-1001_C-PLY（内管管号加后缀_C），外管则命名为POY-1001_ J-PLY（外管加后缀_J），这样可以有效的区分内/外管管号。

图1　模型区域的划分

图2　内管模型的划分

图3 外管模型的划分

4 自定义夹套特殊件

1）夹套管道中?有许多专用的特殊件诸如端板，定位板等属特殊件，可以通过自定义PCD（Piping component data）文件格式（见图4）并指定相应的尺寸数据库及物理型库，则可将其元件模型中表现出来，管道建模时则可根据需要直接从管道特殊件中点选，同时也可直接抽取这些材料，这些特殊的归属则根据其所属的施工对象来定，如定位板需焊接在内管上，则归属于内管，针对自定义的元件，如需使轴测图表示更加完美，需自行添加轴测图的图例（symbols），鹰图公司提供过相应的编辑器（见图5），该程序也可从鹰图公司的客户支持网页中下载。

2）我公司聚酯项目所用夹套为全夹套，法兰及阀门等均存在内/外管两个尺寸的问题，法兰需使用异径法兰（REDUCER FLANGE），阀门则以内管为连接尺寸通过备选（OPTION）选项加入所有需要的阀门类型，针对这种元件在有内/外管两个尺寸则将此类元件全部归入内管模型，元件在建立时可使用EDNEN语言修改元件物理型状，同时体现出元件外管的连接点位置，但其并不具备管线连接的功能，只为更好的表示空间占用为外管建立时作为定位参考；

图4 特殊件PCD文件格式

图5 自定义定位板轴测用图例

5 保证外管的连续性

因存在内/外同时与夹套阀进行连接的情况，而又不能在内/外管模型中分别加设夹套阀，这样会造成材料的数量的差异，为保证外管的连续性，我们可在这种场合调用一个圆柱体的特殊件（俗称假体，见图6，图中上下两根管子分别为内管和外管，为方便大家查看做特殊处理将其拆离），并将其设置成不出材料（NOT report MTO）从而保证其连接信息的完整性而又无额外材料的增加。

图6 阀门在外管中使用假体

6 典型图的引用

1）为满足夹套管现场施工的要求，我公司制定了夹套用特殊件安装典型图（sketch），这些典型图（见图7）有利于帮助现场施工人员对图纸的理解，PDS三维系统可在轴测图抽取时自动匹配及插入这些典型图，这样典型图可以时刻提醒施工人员对细节的处理，利用好这个功能还可以弥补PDS三维系统对中文不支持造成国内施工人员读图困难，图纸要求理解不到位等缺陷。

2）轴测图插入典型图功能启用的配置：（1）配置轴测图抽取配置文件（.def）配置文件中的ISOGEN_OPTIONS_BLOCK及INTERGR-APH_OPTIONS_BLOCK部分特定设置可启用此功能，具体可参见鹰图公司的PDS系统管理手册；

（2）典型图库文件（.cel）

典型图需预先绘制并设置唯一编号后导入库文件（.cel），并在轴测图抽取文件（.def）的DETAIL SKETCH CELL LIBRARY处配置正确的引用路径，同时在轴测图抽取配置文件（.def）的DETAIL_SKETCH_FACILITY部分即可将典型图编号与特定的元件相匹配；

（3）添加自定义字段设置调用典型图通过PDS三维系统中的Project Administrator模块为管道元件添加一个自定义字段属性（见图8），设计人员可将的典型图编号在元件的属性（例如图7中的第127列）中填入，则可驱动PDS三维系统在轴测图抽取时自动匹配并插入典型图于轴测图图面；

图7 夹套法兰及定位板典型详图

图8 元件的自定义字段

7 内/外管轴测图面的优化

7.1 添加节点以快速确立内/外管的关系

全夹套内管及外管具有走向一致且拐点重合的特点，但因其在模型中为两根独立的管线，在轴测图也是单独抽取，很难保证内/外管在轴测图中分页点一致，往往因大量典型图的加入，造成轴测图抽取时内/外管可使用的图幅并不相等，则造成内/外管的页数及断点位置均不相同，倘管线较长，轴测图页数较多，内/外管的关系很难辨认，所以建议再加一个自定义字段（如图7中的jkt_node），在内管的定位板处加为一个节点编号如130J，在内管的同样位置加一个130C，并在轴测图抽取的配置文件（.def）中TYPE_1_LABELS部分中添加一项来调用这个节点（如图9，内/外管节点号分别为180C和180J，则此处内/外管节点为重合关系）；

图9 轴测图中内/外管定位节点号的表示

7.2 为内/外管添加明确标识

因夹套的内/外管为两部分相对独立的轴测图文件，而施工过程中两者关系又密不可分，施工人员首先要搞清楚图纸属于内管还是外管，注明该图纸为夹套内管还是外管，以提醒施工人员施工要注意内/外管轴测图的配合使用。

最终的夹套管轴测图内/外管轴测图如图10及图11。

图10 夹套内管轴测图

图11 夹套内管轴测图

8 结束语

此解决方案最先应用于聚酯纺丝车间夹套管三维设计，成功抽取了管道轴测图及材料并用于现场实施，施工前向施工方充分解读夹套管轴测图内容，施工期间现场反馈良好。

聚合生产车间应用本方法时发现其夹套管相对于纺丝车间复杂，设计中则需配合较多的典型图，以表明设计意图及施工要求，因此夹套管的三维设计人员应具一定的现场施工经验，公司需根据设计需求不断完善夹套管所用典型图图库，同时要并编写夹套管三维模型设计导则，以满足夹套管的三维设计，提高设计效率和质量。

本方法虽然是基于鹰图的PDS系统，但此方法的实现思路同样适用于化工行业应用广泛的其他三维工厂设计系统，如PDMS，CadWorx，AutoPlant等三维工厂系统。

参考文献

［1］ 李杨.全夹套式夹套管在PDS［J］.系统中的

建模设计要点.化工管理，2014.

［2］ 王延军.聚酯工程中夹套管的三维设计［J］.聚酯工业，2013.

Chemical in 3D Plant Design System Implementation By a Jacket Pipe

Feng Can

Abstract：The 3D plant design systems are widely used in various types of chemical piping design projects，but the chemicals used jacketed design 3D plant design system which has been applied a short board，the method based on Intergraph’s PDS（Plant Design System）D plant system，the first inner/outer tube into separate design area and specific working model，when the isometric drawing extraction system will automatically match and insert detail typical view in order to clarify the relationship jacket tube and the outer tube and construction requirements.

Key words：3D plant design system；jacketed

中图分类号：TQ050.2

文献标志码：B

文章编号：1003–6490（2016）02–0080–03

收稿日期：2016–02–04

作者简介：冯灿（1982—），男，湖南湘潭人，工程师，主要从事石油天然气，化纤工程设计开发工作。