张丹 方其 梁振江 孙淑飞
中国空分工程有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：三维管道的应用设计应用于当今社会各行各业中，其中在工程设计和建筑行业施工中发挥着重要作用。在三维管道的设计方案中实现了三维配管的智能化、自动化和数字化的转变，提高了三维管道应用的质量和安全保障。我国三维管道设计技术相比西方国家起步较晚，西方国家对部分管道设计软件更加专业化。近年来，我国传统的三维管道设计工程结合了西方发达技术，有效带动了我国的经济发展。本文将结合三维管道设计的发展现状及其作用简要阐述三维管道在工程设计以及现场中的应用。
关键词：三维管道；工程设计；现场应用；
引言：在我国的工程设计和建筑行业中，管道一直具有重要承载作用。三维管道在工程设计和现场施工中是重要组成部分，更是有效连接工程设计与运营的方式，管道的正确连接能够起到安全保护和安全传输的作用。在我国的经济发展与推动下，工程设计单位和施工单位逐渐实现数字化、智能化、自动化的转变，对于传统作业中的管道质量也作出了更高的要求。相比于传统的二维管道设计软件已经无法满足当代工程设计单位和施工单位的需求，所以工程设计单位和施工单位应该将三维管道技术应用在日常工作中，以提高工作效率。
一、三维管道概述
三维管道设计技术最早起源于英国，随着社会发展、经济进步与历史沿革之下，三维管道设计技术在全世界范围内的各行各业中开展使用。我国经济发展的推动下，三维管道设计技术出现在人们的视野之中，最常见的三维管道设计技术有PDS、PDMS、CADWorx、CREO等。在经济效益的推动下，三维管道设计理念在社会中的企业中具有经济效益推动作用和时效性，这也是三维设计软件在工程设计中的重要作用。根据了解发现，我国三维管道设计技术与西方国家相比，起步较晚，早期也是沿用了西方发达国家的软件，国内并未对三维管道设计技术有着实质性的开发。基于以上这种情况，三维管道设计在我国仍具有可研发的空间。
二、三维管道在工程设计中的优势
（一）、标准化、自动化
工程设计过程中通过先进的设计理念在三维管道设计软件中进行设计和设置，并保证软件内管道模型信息来自于一定级别的等级库，保证管道信息具备统一性。同时为了避免不同专业空间的管道信息描述现象的出现，三维管道在工程设计能够有效保证设计的一致性。三维管道在工程设计过程中的自动配管功能环节通过对关键信息的索取，并选取合理的配置管道，将模型参数信息进行改变，进而建模的时间能够缩短，所以三维管道在工程设计中具有标准化和自动化优势。
（二）、智能化、效率高
三维管道在工程设计中的应用通过提供流向检查软件和连接性检查工具，根据三维管道技术中的自动化定位进行处理，做好介质流向作用和管件的自动检测作用。当今社会中工程设计行业所使用的三维管道软件具有自动匹配功能，其中在管道模型应用环节中，通过端口的连接满足公称直径和公称压力。除此之外三维管道在实际应用过程能中，与二维软件技术相比具备较快的出图速度，在产品的设计优化中，三维管道设计能提供合理的布线，建模完成后，采购商能够通过设计图纸做好相关采购工作，三位管道设计技术不仅智能化而且在实际运用中具有效率高的优势特点。
（三）、形象化
三维管道技术在工程设计过程中不仅能够实时看到设计成果，在后期建模完成和设计完成的审查图纸过程中，通过实时漫游的方式能够达到集中建立多个专业的三维模型，实现全场三位漫游，所以三维管道在工程设计中具有形象化的优势特点。
三、三维管道在工程设计及现场中的应用
（一）、应用实例一
上文所说常用的三维管道设计技术有PDS、PDMS、CADWorx、CREO等，本文将结合PDMS技术进行实例分析。例如在原料药生产车间公用工程系统管道中，管件规格分为DN125、DN100等，所有管道需要按秩序安装在反应釜等的附属设备上。并且由于气动调节阀和流量计等管件的占用空间较大和各种规格配管较为复杂，所以现场空间受限。
基于这个案例，对工程管线布置需要有合理性的要求，传统的二维图设计无法满足需求。
对此提出解决方法：根据笔者对现代社会中部分工程设计单位的现场配管资料研究继而在工程现场确定最具优势、最合理、最科学的配管方案。通过流量计等测量工具进行测量，并参考设备走道以及工作人员的日常操作习惯确定反应釜的公用工程管道的高度。
在管道设计较为复杂的情况下使用三维管道设计板块能够清楚表达出现场的实际情况。例如在管道横向交错、纵向交错等复杂情况下，通过三维管道设计技术能够发现管道与管道之间的碰撞问题，便于及时调整管道位置。另外三维管道设计技术能够准确将工程设计意图进行表达，进行现场实景还原。除此之外更能够清楚为工作人员表达管道走向，有效解决了二维管道设计技术的阅读障碍问题。
（二）、应用实例二
根据工程设计施工图纸和工程现场状况而言，新碳化塔管道分为最上层的进气主管道（DN300）、中间层进料管道（DN200）、清水管道（DN50/DN40/DN25）、磷酸管道（DN20）、出料管道（DN200）、最底层的出料管道（DN200）。其中进气主管道标高为9.83m，最底层的出料管道标高为0.55m。借助三维管道设计技术能够对碳化塔区域能够进行实景模拟和管道布置，具体操作如下：
首先由于窑气管道进气管道与原碳化塔进气管的方位不一致，并且管道之间有管架支撑，导致新碳化塔进气管道位置无法精准确定。为了避免工程开工后再根据现场情况进行定位出现定位失误或定位失败的情况，借助三维管道设计技术能够进行有效解决。
基于以上这类问题可以在三维管道设计技术中首先实地测量，将原碳化塔进气口方位和管家方位进行测量，并根据位置绘制三维模型，在软件内进行实景模拟，从而确认新碳化塔进气口方位，并根据管架位置确定管道走向）。
三维管道设计方案确立之后对实际安装有了正确的指导，根据图纸所示，管道按照图纸进行施工能够有效规避现场定位错误的问题，同时施工单位通过图纸能够加快施工进程，减少申购余量，有效降低施工成本。
（三）、应用实例三
此案例需要在碳化塔区域增加60m3的碳化塔7套，在管道设计中需要按照碳化塔的需求进行设计，并且根据设计工程的进程，碳化塔的顶部需要设计一个整体平台。由于管道内有许多管口，所以干涉现象严重。工程设计组根据现场情况参考车间提出的意见，重新建造平台位置，对碳化塔的材料、进水、出料、碳酸管道进行重新设计，具体操作如下：
首先根据平台设置进行设计，注重碳化塔的美观。由于需要新增7套碳化塔，所以工程设计过程中应该注重将管道集成化，每套碳化塔管道达到一致性，使清水、碳酸钙、柠檬酸管道分别即成为一个模块，同时加入系统自带的配管管件。在实际施工过程中，由于管道集成化，施工作业单位的地面施工压力有所增加，高空施工任务有所减少，所以能够提高施工速度和施工质量，在施工过程中如需要管道可直接通过工厂进行制作。
总结：采用三维管道设计施工能够对复杂的管道进行设计，可以有效提高设计和施工效率，避免实际作业过程中出现的干涉现象，不仅提高了施工作业单位效率，更是为施工单位减少了施工成本。三维管道在工程设计施工过程中通过软件技术的智能化、自动化、标准化、效率化和形象化能够缩短项目周期，提升施工设计单位的工作效率，从而帮助企业提高自身的核心竞争力。
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