试议三维支吊架设计在核电工程设计中应用

论文导读：
摘要：文章着重介绍三维支吊架设计的必要性和EHS支吊架设计软件结合PDMS三维设计平台在支吊架三维设计中的突出性能和表现。
关键词：支吊架，三维设计，EHS，PDMS
0.引言
在EVA公司开发的PDMS（Plant Design Management System）三维工厂设计管理系统（以下简称PDMS）普遍应用于国内电厂设计的背景下，基于PDMS的三维设计正在以其具体卓三维支吊架设计在核电工程设计中的应用由专注毕业论文与职称论文的www.7ctime.com提供,转载请保留.越的图形显示引擎、高效的数据库和可实现多专业（设备、管道、结构、建筑、电缆桥架、暖通等）统一协同设计的卓越性能逐渐发展成熟。然而在管道支吊架的设计的过程中，由于其数量多、形式多样和结构复杂，往往给设计人员的三维建模带来了极大的困难，使得三维支吊架设计无法有效的实现。长沙路草软件开发有限公司开发的EHS支吊架设计软件（以下简称EHS）有效的解决了这个理由，该软件在拥有传统支吊架设计软件基本功能的基础上建立了与PDMS、GLIF和CAESARⅡ应力计算软件的接口，可实现快速建立三维模型及应力计算结果导入，具备较好的体系架构和数据结构，并在台山核电一期工程常规岛设计中得到了成功应用。

1.三维支吊架设计的必要性

台山核电一期工程机组单机容量为175万千瓦，采用的是欧洲先进压水堆（EPR）三代核电技术，是目前世界上单机容量最大、最先进的新一代改善型压水堆核电机组，对设计的需求更加严格和精细。在传统电厂设计中，各专业设备、管道、桥架、建筑结构之间的碰撞时有发生，管道支吊架与设备、管道、桥架、建筑结构其它管道支吊架之间的碰撞更是现场一个突出理由。台山核电机组作为最大的核电机组，其常规岛内部的管道及支吊架数量也远远多于其他的类型的核电和火电机组，支吊架碰撞的可能性也大大增加。为此，我们必须在支吊架设计中提高出图质量，解决碰撞理由。
由于支吊架结构的复杂多样，依靠设计人员在三维设计平台中搭建吊架模型显然是费时费力的事情，为此以前的三维设计仅将设备、管道、建筑物结构引入三维设计平台，支吊架仅是管道上的一个逻辑点，无法有效解决支吊架的碰撞理由。现场一旦出现这类理由，往往需要调整支吊架位置或安装方式，部分管道需要重新进行应力分析，对所调整的支吊架进行重新设计，既浪费安装材料又影响工程进度。尤其是高温、高压汽水管道支吊架一旦出现上述理由，解决起来更为困难。
面对以上理由，我们只有让支吊架设计真正走进三维设计平台，与各专业设备、管道、桥架、建筑结构一起同台设计才能得到有效解决。

2.EHS的应用

EHS是基于国内电力行业标准开发、可实现在PDMS中快速建模的支吊架设计软件，并已在国内大部分电力设计院得到推广与应用。其主要优点表现如下：
（1）操作简单易学
EHS的界面设置简单，其操作界面充分按照支吊架设计流程进行渐进式的设置。在基本设计原则已设置好的前提下，即使没有设计经验的新手，也能依据图形化的界面及支吊架设计规则的引导迅速学会操作，设计出符合工程设计规范的支吊架安装图。
（2）规范标准数据库齐全，可交互使用
EHS内部可选择的数据库整合了华东电力设计院支吊架手册、西北电力设计院支吊架手册、江苏电力装备支吊架手册、风烟煤粉管道支吊架设计手册等国内电力设计行业经常采用的支吊架设计手册， 满足国内电力设计行业绝大部分汽水管道支吊架的设计，实现管道支吊架的静态和动态设计。在此基础上，EHS可以适应不同的标准和规范，将任何标准和规范的零部件任意组合。例如，可选择常州三诚精密机械有限公司SC系列管道支吊架管部、连接件和西北电力设计院编制的根部、弹簧、常州三诚精密机械有限公司的恒力弹簧、进行组合，EHS能够自动识别各个标准，正确计算支吊架各个部件的规格、编号、尺寸，精确统计各部件的单重、数量和总重。
（3）可实现快速建模、提升设计质量
在支吊架的结构设计完成后，用户可以通过EHS提供的“生成PDMS三维信息文件”的功能，把支吊架三维结构信息生成文本文件。在PDMS中导入该文本文件即可实现该支吊架的三维建模。支吊架设计人员通过PDMS的碰撞检查功能，可快速检查支吊架与各专业设备、管道、桥架、土建结构的碰撞情况，进而对支吊架做出调整。校审人员也可在PDMS中较直观的观察到支吊架的形式、位置等信息，从而判断支吊架形式的选择和分布是否合理。
（4）与Excel进行数据传递
EHS与Excel建立了良好的数据交互接口，使EHS具有较强的适应能力。通过该功能，用户可实现设计原始数据的导入，包括标准规范、管道应力计算、埋铁、钢板、型钢补强板等数据导入。也可以通过该功能，利用Excel的数据编辑功能添加支吊架图面信息（如支吊架标示符、管线号、支吊架三维坐标、图号、版次、日期等），为后续快速生成图纸及三维模型提供数据支持。
（5）出图速度快、质量高
管道支吊架设计是一项十分繁琐而又重要的工作。在火力发电厂工程设计中，其工作量占管道施工图设计工作量的30～60%。在核电站工程设计的CAD系统标准图库中，各类支吊架图纸要占50%～60%。台山核电的管道支吊架要求以一个支吊架一张安装图的方式出图，出图量大，非一般的手工CAD二维设计能完成。为此，我们就需要具有自动快速生成图纸功能的设计工具协助完成如此大量的图纸设计。借助EHS，我们可以实现快速批量生成图纸、材料表和支吊架目录表等成品文件，解决传统出图效率低的理由。所生成图纸可根据工程需要灵活配置图框和图面信息，能满足核电工程对图面设置的各种需求。
（6）计算能力强
在支吊架的根部、连接件和管部的选用配置过程中，设计人员需要根据支吊点荷载需求计算出支吊架的结构荷载，查阅相关设计手册来完成支吊架各结构部件的选用（如：根部的结构形式、拉杆的大小和长度、管部的形式等），整个过程耗费的时间长、效率低。在EHS中，由于其数据库数据齐全，设计人员只需在软件中配置好结构荷载的计算方式和选择支吊架的结构形论文导读：式的选择，不具备结构强度、刚度的校核计算能力。设计人员需要借助第三方计算工具来完成该计算，给设计带来不便。倡议软件在后续的发展中，添加对非标结构的强度、刚度等性能的核算功能，进一步简化设计、提升设计效率。3.2与PDMS三维设计平台整合支吊架根部的设计，EHS需要设计人员在PDM中选择根部的设置位置，确定根部
式，软件便可通过计算匹配出满足荷载需求的支吊架结构部件，完成支吊架的整体设计。对不满足荷载要求的部件选用，软件会给出错误提示，进一步提高了支吊架结构部件搭配的准确性和合理性。

3.对EHS发展的倡议

3.1 非标支吊架的设计缺陷

对非标支吊架根部结构的设计，软件目前只给出了结构形式的选择，不具备结构强度、刚度的校核计算能力。设计人员需要借助第三方计算工具来完成该计算，给设计带来不便。倡议软件在后续的发展中，添加对非标结构的强度、刚度等性能的核算功能，进一步简化设计、提升设计效率。

3.2 与PDMS三维设计平台整合

支吊架根部的设计，EHS需要设计人员在PDM中选择根部的设置位置，确定根部的结构形式，进而量出该根部的生根位置、标高等参数，才能进行根部选型计算。这个过程就需要设计人员在两个设计软件间频繁切换操作，给设计带来不便，容易造成错误。EHS若能嵌入到PDMS中，作为PDMS的一个支吊架子模块，直接使用PDMS中的数据，实现支吊架的设计计算与三维建模同台进行，这将能进一步提升设计人员的设计效率和质量。
4.结束语
实践证明，三维支吊架设计在核电工程的设计过程中，充分体现了直观、自动化程度高的优势，在整体提升设计效率、减少设计变更、减低成本、提升企业市场竞争力等各方面都起到重要作用。虽然三维支吊架设计处在不断的完善当中，但相信随着三维支吊架设计不断得到重视和相关技术的进步，其最终走向成熟将不会太远。