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摘要：核电工艺管道设计时合理应用三维设计软件是创新、突破的重要途径。核电工艺管道设计阶段表现出工作量大、接口繁多及精准度要求较高等诸多特征，采用PDMS三维加以规划设计，能较明显的提升核电管道设计效率，保证设计产品的精确度。鉴于此，文章在浅谈核电管道设计特征基础上，探究PDMS软件的设计流程及方法，以供同行参考。
关键词：核电管道；PDMS；三维设计软件；设计方法
现如今，计算机三维模拟技术已和工程设计领域深度融合，PDMS为AVEVA公司自主研发的三维软件，其打破了以往手工作图及在二维平面上设计图纸的思路，以计算机技术为支撑，将传统二维设计转型为整比例三维实体模型设计，可以在前期设计时，让设计人员对现场有一个较为深刻的认识，并打造出一个富有逻辑性、囊括各元件几何信息及数据特性的树状数据库。可以将PDMS视为一个以数据为核心的三维软件，功能强大，在核电工艺管道设计领域中表现出良好效能。
1、核电管道的设计特征
（1）因施工环境的复杂性，严禁出现管道与设备、电缆、托盘及风管等专业的设施出现碰撞的情况，规划管道布置时，优先考虑规避在管道专业之前布置的物项。
（2）管道布设阶段，尽量在管道布置规则允许的范围内将管道布置成排或成列。尽量维持新增管道与前期布设完成的管道成排或成列。
（3）管道部件的规范化水平较高，创建模型时以元件库中的标准元件为基准，同时兼顾部件规范化及与现场实际贴合，优先选用标准管件。
（4）小管径管道规划设计时，通过三维模型可以对整个工程有一个整体认识，在设计时即可考虑减少现场施工的工作量，将大部分工作转移至预制车间，有利于节省工期；通过不用或少用管部件，达到减少后期焊缝质量检测工作量的目的，为高效施工创造便利条件。
（5）虽然多数工况下，可以按照实际情况调整阀门、阀杆方向，但为便于运行中的操作维护，阀门布设阶段需预留足够的空间，以保证后续提杆检修等工作顺利完成[1]。
2、PDMS软件设计核电工艺管道的实践分析
2.1建设管道元件库
管道元件数据库为管道建模的基础保障，管道元件库是三通、管帽、阀门、弯头等诸多常用标准构件的各类参数的集合体，诸如材质、参考标准和物理性质等。管道元件库的建立有益于提升产品的设计质量，更加真实的模拟现场的施工环境，将设计错差率降至较低水平。首先，在元件库中以将三通、管帽、阀门、弯头等诸多常用型标准件的标准尺寸建立形集；以材质、参考标准和物理等特性数据建立数据集；而后以差异性级别标准为支撑构建等级库，并将形集与数据集关联到等级库中，并最终形成建模用标准元件。
2.2三维建模
核电设备设施合理布设为管道规划设计奠定重要基础，设计人员结合工艺系统流程要求，以图纸为载体呈现出管道所处方位、走向、支承等情况，并确保其和强度、刚度对应的标准要求相匹配，能为操作、检查及养护等创造便利条件，在此基础上精确规划管道及相关元件的使用量。管道建模为PDMS软件特有的强大功能之一，具体设计流程有：
（1）明确管道的起点与终点：这是管道设计阶段的首要步骤，具体是依照系统流程图、管道内介质流向等设定以上两点。待起点与终点设置完成后，PDMS系统智能在两个位点间连通一条管段，但要求两点必须处于相同公共轴线上，否则两点间将呈现为虚线（虚线并不是管道的真实布设形式），见图1所示[2]：
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图1 管道的起点与终点的三维设计图
（2）加载管道布置空间内的所有模型
核电管道设计人员应和土建、电气、暖通以及安全技术等诸多专业的设计人员建立密切合作关系和良好的沟通机制，保证信息的及时共享，构建并固化各专业施工对应的模型，确保工艺管道设计科学、空间定位合理。
（3）规划设计布置管线
在PDMS系统DESIGN模块内设置好管段起、终点后，便可开展管道敷设工作，具体是依照管道级别选用管件，依照三维模型上对管件布设位置的设置情况予以布置。规则整齐、施工成本低廉、运行过程稳定可靠是管道高质量敷设的基本要求。在PDMS内布置管道，能准确的规划管道路线，确保管道布设走向符合工艺、经济性、美观度等方面提出的要求[3]。
核电厂施工设计是一个规模庞大的工程，针对某个项目利用三维软件开展建模，涉及到的专业实体类型繁杂、数目偏多。在布设管道阶段应加强和其他专业之间的配合，减少或规避不同专业间形成碰撞问题，并有针对性的对管道布置进行完善。比如，当布设的管道要穿过土建墙体时，相关人员可以由模型直接捕获与孔洞相关的信息，规避没有预留孔洞而直穿墙的错误操作；当管线起、终点与核电设备设施相连接时，可在三维模型中检索相关设备的定位、接口等信息，从根本上保证管线端点和设备连接的精确度；若布设的管道与电气主托盘两者产生干涉时，则可利用PDMS系统工具检查修改以规避和解决。
很多问题若不借用三维模型中碰撞检查工具，设计人员用肉眼是难以察觉的，而在三维模型协助下，设计人员可以不受时间、空间等因素约束自主浏览，从多个角度审视管道的施工情况，较准确、快速地发现“打架”状况。碰撞检查工作主要是基于障碍物等级、碰撞范畴值设定情况两个因素进行的，在核电工艺管道设计实践中，Gap=2、Clearance=8、Overlap=5是三种最常见的碰撞形式，碰撞时，有Clash=Overlap＞5mm；触及时，有Touch=Overlap＜5mm，且Gap＜2mm[4]。另外，核电管道布设阶段，按下主菜单右的Auto Clash按钮，就能判断空间占有表内全部物项和当下模型之间是否存在碰撞情况，进而在管道布设阶段及时予以调整。
利用PDMS软件对管道进行布置设计，设计人员无需亲自前往工程现场勘测就可在模型上直观的获得各种空间信息，依照相关规范要求评估管道布置的合理性。管道支吊架是管道支承件的重要构成，采用PDMS模型能精确设定支架生根部分，在模型内查找与之相对应的预埋板及钢结构模型，快捷而精确地设定支吊架的安装形式及生根点，减少或规避与其他专业施工产生冲突的情况。设计人员也可以直接通过模型观察各条管线的走向，在此基础上更为全面合理的评估所选用支架构件功能的适宜性，支架所处位置是否干扰正常施工工序推进等，这也是提升支架整体设计效率的有效方法之一。
2.3三维出图
图纸作为呈现项目设计成果最直接的载体，当下PDMS 软件能以建成的三维模型为基础自动生成管道施工图纸，主要包括管道布置图、轴测图、节点剖面图等，因三维模型与数据库密切相连，故而有益于保证数据的统一性与精准度，相关人员可依照模型科学拆装管线，还能直接、快捷的捕获数据库内的有关信息，规避手工操作阶段因疏忽大意而形成的错差[5]。三维出图有效弥补了既往二维平面设计时图纸类型单一、工作效率整体偏低、精确度不高等诸多不足，明显提升了设计成果的出图效率，压缩核电管道图纸的设计成本。
结束语
总之，在核电工艺管道设计阶段，合理使用PDMS 软件能明显提升产品设计质量与效率，协助核电厂缩短建设周期，节约物料，降低建设成本等。相关人员在实践中要不断探索PDMS 软件的运行原理，总结设计经验，完善管道的设计流程，进一步强化多专业间的协调性，促进更高质量三维图纸的设计与产出，为核电工艺管道设计质量提供保障。
参考文献：
[1]何炜亭，李元江，蒋韦峰.三维激光扫描技术与PDMS相结合在核电厂建造安装期间的应用[J].科技创新导报，2019，16（20）：71-73.
[2]蔡鼎阳，武相，唐涌涛，等.对利用三维协同设计技术构建数字化核电的探讨[J].科技视界，2019，42（14）：36-37.
[3]司杨，尹释，白玮，等.三维设计软件在室外直埋管道设计中的应用[J].给水排水，2018，54（S1）：194-196.
[4]焦力兴，杨泽恒.三维技术在核电工程建设中的应用探索[J].产业与科技论坛，2017，16（06）：77-78.
[5]丁晓强，于子武.土建三维设计在核电项目中的应用[J].机电信息，2014，41（12）：167-168.