中国二十冶集团有限公司工业工程公司 上海 201900
摘要：工业管道安装是冶金建设中的重要组成部分，同时管道施工的工期短，工程量大，介质繁多，走向复杂，在施工过程中管道干涉，接口错位等问题时有发生，为规避此类问题，本文阐述运用三维管网管理的优点来解决管道安装施工中的多发问题。
关键词：三维管网管理；管道安装；精确性；管道优化；
0引言
工业管道广泛应用于化工、石油、冶金、电力、燃气及供热等诸多行业。虽然各类行业相应工程有不同的标准及规范，不同材质不同介质管道又具有不同的施工方法，但是工业管道安装的通用特性均为复杂性、精确性。近年，基于三维制图的普及，GIS测绘的推广，使得三维管网管理技术日渐成熟，与此同时管道的三维可视化管理以其精确性、简易性、直观性在施工安装的过程中具有优异的指导意义。
1三维管网管理概况
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三维管网管理是指基于三维管道设计软件与三维GIS平台技术的数据信息管理相结合的系统构架。可以通过三维动画演示或2.5维图纸将工厂内外建筑、钢结构框架、及内部管道布置等按其所在的位置进行立体呈现。因其对现场复杂情况的直观立体展示，各管路在X、Y、Z轴线的精确定位，可以避免管道位置冲突、标高重叠等问题，在管道施工的事前、事中、事后控制具有积极指导地位。三维管网管理在石油领域应用较多，另外，该系统还将被用于管道运行期的安全评价、风险评估及完整性管理，在企业的维护、大修、抢险和应急指挥等作业过程中提供帮助，而在冶金建设中鲜有用到，将三维管网管理技术应用于冶金建设行业，必然将冶金建设的管道安装技术提升一个新的高度。
2管道安装施工常见问题
管道安装标高重叠，位置冲突。这是管道安装过程中最常见也是最麻烦的问题，诸如，管道敷设路径与管廊吊架干涉、管道线路与厂房公辅建筑干涉、管道与管道位置干涉、公辅建筑楼板未给管道预留洞、泵房处理站侧墙未欲留套管、预留位置与实际要求有误差偏移、管道与电缆桥架干涉、管道与厂房墙皮干涉等等。
管道间距空间不足。在蒸气管道、冷冻水管道、空调水管道在施工时就要注意管道的保温层厚度，因此与该类管道相邻的管道要考虑间距是否够用，同时在细节的位置，如弯头，托座，弹簧吊架各处是否合理。在给排水管道的各个高点设置的自动排气阀，一般排气阀阀门高度为370mm再加上检修阀门的高度230mm后，不算管段距离上层管道与下层管道间距至少为600mm，但是在管道设计中通常很少考虑所装阀门所导致上下管层间距要求，或者安装法兰、流量计等所导致的左右管道间距要求。
在问题发生后，施工单位面临的就是返工，修配改，不仅增加了施工的难度，增加施工成本，也影响了施工的工序，拖延了工程的工期，会带来了一系列的不利影响。
3 三维管网管理在管道安装中的具体应用
3.1三维管网管理系统与管道安装施工的联系
在冶金生产需要通过大量的管线来输送液压油和冷却水以及热力燃气等，这些管线大量的是压力管线，根据生产的需要输送不同的介质。厂房输送管线大多通过管廊集中安装和管理，也有部分的埋地管道，范围广，走向复杂，三维管网的建立不仅可以直观的反应现场复杂的情况，也能精准的定位各个管路，甚至可以定点到各个管口接口的位置，三维管网系统的建立便是施工的沙盘。
三维管网管理系统利用地理信息软件平台，融入了多层管道施工、维护、检测及物理定位数据，建立起一套完善的管道及其沿线周边地理环境信息储存、管理、分析，以及决策辅助等机制，从而达到对管道全方位，立体化的控制。是一个完整的管道信息模型。它把有关管道上每一点的所有信息，按地理坐标加以整理，然后构成整条管道的信息模型。通过它可以快速、形象、完整地了解管道上任何一点及任何方面的信息。而何谓数字管道，如果用专业化的语言给数字管道一个概念，那就是：将真实管道以地理位置及其相关关系为基础而组成数字化的信息框架，并在该框架内嵌入人们所能获得的信息体系，提供快速、准确、充分和完整地了解及利用管道各方面信息的手段。
3.2精确性的应用
利用三维管网管理的精确性，我们可以直接计算出管道与管道之间间隙，在施工前可以形象的“预安装”管道与阀门等，能提前布置管道，从源头上避免了管道安装标高重叠，位置冲突等问题，在安装前便可以看到整个工程的整体布置，各个细节也能显示出来，根据模拟后的管路走向及各个管路位置来进行优化管路，合并支管或者支管位置改变，从而减少材料，减少施工。例如：主厂房综合管线中，架空管廊中管道的生活消防水支管供给各个电气室的消防水，按二维图纸施工为由架空管道的top点向上到房顶供水，而用水却在内部楼梯或者设备室，管道在楼顶穿楼板到室内，而建立好三维管线后会发现管道可以由侧墙预留套管进入室内用户点，便可以进行管道优化。管道线路通过系统选线的细化、优化功能，经过自动选线，基本的线路的走向可以确立，但是在好多细节还不能满足设计要求，例如线路出现小于90°转角，线路的穿越角度不能保证垂直等等都可以进行精确性优化。
3.3简易性的应用
支持三维管网管理的图纸设计软件有多种：SPDA三维管道工程设计辅助系统；3D GIS；三维CAD软件（autocad plant 3d；cadworx plant；solid works；pro cad）；PDMS管道设计系统等等。与传统的2维、2.5维设计、制图软件不同的是，此类软件可以在空间上清楚的显示每个管线的具体走向，也可以标明介质的流向以便过程控制，管线的空间布局便可以在每张图上显示，而不是每个走向都要查阅管道的系统图，每个流向和具体功用又要查阅流程图，可以简化图纸数量，也是节约资源的一种方式，有了空间的构架，作为施工者便可以简单快速的了解每个管道的情况，更加简单直接的表示了管道施工的信息，也可以利用建立好的管道的三维图与土建和钢结构以及电气专业的进行核对，出现干涉的位置便可以快速的找到，提前更改，避免施工时再在现场解决而导致的一系列不必要的负面影响。
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3.4直观性的应用
在施工的工程中，对于施工的主要作业人员来说，读懂图纸有一定的难度，所以一般都是由专业的工程技术人员进行实时的技术交底，而运用三维管网管理不仅可以帮助工程技术人员对施工事前的把控，更能帮助施工的作业人员直观的了解将要施工的区域的管道的具体布置及功用流向等信息，不再是“不识庐山真面目，只缘身在此山中”的状态，简单直观的的特性，将复杂的管道更加形象化，可以按介质或区域将管线分段，而焊接钢管和镀锌管Φ159以上均为12m一根，Φ159以下均为6m一根，无缝管不锈钢管虽然长度不是定尺的，但也在8-10m之间，通过管道长度的设定，我们也可以用PDMS管道设计软件中的功能，设定的入口和出口坐标位置，添加管道长度后可以显示该路径中应用的弯头数量，和焊口位置，这样不仅工人可以预先下料，就连经营预算人员也可以直接的了解到管路焊口数量，需要工作量为多少，能更准确的进行测算，尤其是在压力管道施工中该功能的指导意义更加明显，可以省去了绘制单线图，标注焊口位置以及数量等工作，可以利用三维图来更加直观的对管道信息进行表述。在管道拍片过程中也可以参考三维管道图的信息，来制作爬梯，平台，对具体的操作也可以进行预模拟，直接优化施工环节。
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4 总结
三维管网管理可以为施工管理的各个方面、各个阶段提供不同程度的帮助，管道数字化、模型化的建立，是快速、准确、充分地了解和利用管道各方面信息的手段。同时在施工管理工作中发挥了其特有的准确性，高效性。
参考文献：
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