CADWORX三维工厂软件在水泥窑尾烟气脱硫设计上的应用.docx

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1、摘要：简述了水泥湿法脱硫的主要系统组成，详细介绍了三维工厂设计软件CADWORX在工厂设计中所具有的特点及优势，并以水泥窑尾烟气湿法脱硫项目设计为实例,详细介绍了使用CADWORX软件三维建模中等级库项目库建立、设备结构建模、管路建模、模型碰撞检查、平面图压制、出材料表、漫游视频制作、出ISO图等全过程。水泥窑尾烟气脱硫项目，工艺系统主要由烟气系统、二氧化硫吸收系统、脱硫浆液制备系统、事故排空系统、石膏处理系统、工艺水系统、废水排放系统等组成。整个脱硫系统工艺复杂、管道众多，且环保项目普遍工期紧迫，随着环保行业的迅猛发展，竞争日益激烈，各项目对设计周期、图纸质量、材料精准化等方面的要求越来越高

2、，传统的二维设计已无法充分满足工程具体执行以及市场的需求，因此新工具、新方法的应用也应势而起。本文以3x5000t/d水泥熟料生产线窑尾烟气脱硫工程的管路设计为例，讲述了CADWORX三维工厂设计软件在环保项目水泥窑尾烟气脱硫中的应用思路与技巧。1CADWORX软件的特点及行业应用CADWORX软件是美国INTERGRAPH公司研发的基于AUtOCAD平台的一款完全兼容AutoCAD命令的3D工厂设计软件，其广泛应用于环保、化工、医药等行业。本文中项目所用软件为2015版，该软件主要由：设备、结构、管道、采暖通风、数据库、ISO出图等几个模块组成，与传统的二维设计相比，其主要优点有：（1）等比

3、例的直观三维模型，可预见性看到建设好项目的情景，更易理解交流；（2）设计准确，避免碰撞，可提前发现设计问题；（3）管道材料清单准确，特别适合复杂管路的设计；（4）自动生成二维工程图，减少绘图时间，提高图纸准确度；（5）能快速准确统计出材料；（6）软件稳定，经过10多年项目的验证;（7）易学易用，CAD熟练的设计人员可很快上手做项目。2湿法烟气脱硫工程项目设计特点烟气脱硫项目以改造项目居多，普遍空间狭窄，管路系统复杂，管道布置困难，易发生碰撞；工程设计参数不同，设备选型可能千差万别，设备种类多，型号多；管道标准件种类多，数量大，材料统计工作量大，且易出错；空间有限，管路复杂，管道布置相对较难。特

4、别是管道设计，其工作量较大，易出错，湿法脱硫管道介质主要有各类浆液、工艺水、压缩空气等。工艺水与压缩空气属于常规管道，设计要求相对较少;浆液管道介质具有易磨损、易腐蚀、易堵塞等特点，且管道介质种类多，对管道坡度及流速要求严格。在管道选材及布置设计时既要满足一般流体管道设计的多个规范，同时又要考虑到浆液管道在流程设计、布置设计、选材、流速计算、坡度设计、阀门及管件选型、支吊架选型等方面的特殊性。按材质分，国内浆液管道一般采用衬胶碳钢管（RL）、衬塑钢管（PL）、玻璃钢管（FRP）、聚丙烯管（PPR）和不锈钢管道（2205、2507、1.4529）等，最常用的是衬胶碳钢管、玻璃钢管和不锈钢管。3C

5、ADWoRX实际工程案例的应用3.1 数据库及项目等级库的建立数据库种类众多，数据较大，通过采用部分软件自带基础数据，其余根据需求、依据国标规范进行数据输入为主的方式，编辑完成了尺寸表、材料表、壁厚表、端面类型表、各类管件、阀门、特殊件等的详细基础数据，基本分类框架见图Io图1项目基础元件库基础数据库建立完成后，要根据工程项目的特性，再从基础数据库挑出适合当前项目的数据，建立项目等级库，结合环保项目（烟气脱硫）所涉及的物料特点、运行温度、压力等，将脱硫项目库划分为MlB（碳钢）、FRP（玻璃钢）、CJ（衬胶管）、SS（不锈钢）等5个基本管路等级；每个管路等级涉及到的数据种类有管道、弯头、大小头

6、、法兰、阀门、三通、四通、法兰管等；阀门有手动蝶阀、电动蝶阀、球阀、截止阀等；紧固件有螺栓、螺母、垫片等；特殊件有流量计、过滤器、金属软连接、橡胶软连接等3,如图2所示，等级库建立好后,后期做所有的湿法脱硫项目，基本上可以直接调用，使用便捷。CADWORX等级浏览器MFRP,DN200,FRP(2O-5OO-1(XX)BFRp管,DN2OO,2O*20-5f6-l()。90FR噌头QN20OfFftP20-500,600-10004SFRP三j久fDN200,FRP2030/90FRP弯鼻俄兰连接)DN200zFRP20-5r6-10珍IeOOSS头,20OrFRP20500,600田FRP等

7、径三通,DN2,FRP20-500,600星FW噂径三通(法兰连搔)QN200/RP20-500,600-1000】后FRP异径三通饯兰连揄,DN200DN125,FRP5O-2SOJmFRP同心大小头zDN2PN25历P20-500,600,8001000MFRP冏心大示去法兰连接)QN200DN125rFRP(20-500,60C9FRPI,ON2,FRP20-5,6-1(X)0FRP等径四通,DN2,FRP25-5r6FR唯兰rDN200,FRP20-500,6001000lFRP法兰差,DN200,FRP20-5,68单头桂,G8T57822000,M20但Gnl-CMPJreU5.6

8、20-500图2项目等级库3.2 设备的建模CADWORX中的EqUiPment模块，如图3所示，由多个基本单元模块组成,利用EqUiPment模块中的圆柱、圆锥、平板封头、箱体、管嘴、法兰、平台、加强环、吊耳等参数化实体模块，调整参数，合理组建出各设备模型，如脱硫塔、事故浆液罐、工艺水罐、皮带机、真空泵、各浆液泵、清水泵等，其中脱硫塔组建模型见图4。自定义元件：数掳文件尺寸：，L一 tt 一 I设备名称s2-0 SOKOFQ 筒体体 01Xt），病述01苑龄螭长度8000直桂基港IDSSS9000厚度18加保湾0日詈 as N0i-fl 告at N02-5xsflraA管篇N02b石背浆液建

9、出B）Q管蹲（N03方液位计入口1EJ 1? N03b漉位计入口 2Q 苣哺N03c-EJ 笆潴（N04al-gvf-A-01jQ（NMa2-密度计A-02） 告* N04bl-3+B-01建动送喷图3设备模块图4脱硫塔组建模型可在一个总布置图中，建立多个设备，但设备编辑，以及后期调用，类同项目参考等不方便；最好的方式是将搭建好的各单体设备3D模型，保存为单个文件，后期总体布置时通过CAD附着外部参照的方式布置到一个整体的3D模型中，单个设备调整、精确定位以及后期类同项目模型利用等都比较实用方便。3.3 结构建模结构建模的前提是工艺总平面布置图需先确定，以确定好构筑物、设备等模型在平面图中的准

10、确位置。利用CADWORX中的SteelZHVAC模块以及CAD本身的三维绘图功能，绘制综合管架钢结构、综合楼及其他基础等，见图5、图6。图5综合管廊示意图6脱硫综合楼示意结构模型建立完，即可将各设备一一参照到结构模型中定位，与设备总平面布置相对应，结构、设备模型都建立完，为配管设计做好基础。3.4 管道模型的建立管道模型建立前，先要将各设备单体模型、建筑结构模型等，根据总平图依次参照引用，设备模型建立完后，检查各设备间相对定位无误，即可开展管道模型建立。管道绘制有3D实体、2D双线、2D单线及增强3D四种模式可选择，其中增强3D模式显示最为逼真，可细致到垫片、螺栓，但同时对电脑显卡、内存要求

11、增加。配管前，需要在配管设置中对配管规则提前设置好，如管线号规则、等级选择、焊点设置、最小管长、螺栓设置、图层设置、数据库同步设置等，设置完成后，即可进行管道、法兰、三通、弯头、阀门、仪表等绘制，软件具有自动布管功能，自动连接两点，选择适合管线，可自动完成管道走向，再做局部调整即可，较为方便；亦具有变线为管的功能，还可自动进行弯管设置；同时能够智能提示等级材质等不匹配的情况；还具有按管线号查看管路、部分显示管道，以及管道不连续时的报错功能等。该软件管道绘制较为智能，使用方便。通过设备及管道建模，完成的项目3D模型图见图7。图7设备及管道3D模型图3.5 模型检查设备管道模型全部完成后，在出材料

12、表、平面图及ISO图前，必须要进行模型的检验，主要包括碰撞检查、数据检查等。CADWORXPIant内置碰撞检查模块，可检查各设备、钢结构、管道模型、三维实体间的相互碰撞，只要有碰撞，便会弹出警告提示，通过碰撞检查，及时发现和纠正设计中产生的碰撞问题（见图8）,避免此类问题在施工中出现，提高了设计质量，降低项目成本，提高项目执行管理效率。1.BgIU01 - Copy 1 -Copy L50xS0x6 EQUAL ANGlf I QW*FVl ANOlfNo元件1元件22322OMtouVerOeoKouCop.2321101,PUtform,情况平台2320T101,Matfofm,ffj2

13、319T-IObPtetform,yJ2318TW1,Ptotform.ijIf2317T-WlfPtotfonn,2316T-l01.Ptotfcrrn,fiBtt2315TUH,PtetfeE,烟IQ平白2314T-W!,Ptatform,fi2313101,Ptetform,看贷平白2312TMH,PtfE,5eH平包23HT-Wl,Cnder.034Mtt2310T101,Mxm,HtJR.WT-IAI9U*wm07图8管道碰撞检查结果示意3.6 管道材料清单与管理CADWORX的一个优点是管道材料的统计方便，当模型完成且碰撞检查等工作完成后，可生成总的材料清单。材料统计前，先对材料表

14、根据需求进行设置，如材料编号、数量、尺寸大小、材料属性描述、材料总量等，设置好后，即可对模型进行材料表汇总出图。出图有多种选择，范围上可整体模型出图，也可按管线（系统）出图，或选择部分模型出图；形式上，出的材料表可以是单个点（每个管件、管道、螺栓、垫片等单独罗列），也可以智能汇总归纳，合并同类项后出总的材料清单，根据需求，定制选择。材料表设置见图9。图9材料表设置3.7 3D漫游功能及相关培训图10部分模型压图设备及管道模型建立完成后，可以使用软件配套的CADWorxDesignReview查看软件，或专业的三维漫游(NaViSWork)软件进行模型漫游检查，美化渲染等，可生成直观明了的三维实体图形，可制作漫游动画，更好地展示项目成果，提供宣传素材，深一步的应用还可通过NavisWork软件实现模型的施工模拟。通过生成的漫游动画，可在项目实际建成前，就对操作、管理人员进行互动式模拟培训，提前掌握管道、仪表等的布局、构成、功能及操作，不必等到项目建成后进行，这样可大大缩短人