基于SolidWorks三维设计在选煤工程中的应用

基于SolidWorks三维设计在选煤工程中的应用
马鹏飞
【摘要】选煤厂二维设计存在效率低、不直观、不易发现干涉等问题; 以左权阜
生选煤厂设计工程为例, 探讨了SolidWorks三维设计在选煤工程设计中的思路、
方法和具体步骤.
【期刊名称】《煤炭加工与综合利用》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】3页(P21-23)
【关键词】选煤;工程设计;三维设计;数据库;设计流程;动画
【作者】马鹏飞
【作者单位】中煤邯郸设计工程有限责任公司,河北邯郸 056031
【正文语种】中文
【中图分类】TD948.1
目前计算机技术正全面引入煤炭工程设计领域。

软件技术的进一步发展，特别是
3D设计平台软件不断开发和完善，为工程设计采用3D技术提供了良好的软件环境。

本文探讨了基于SolidWorks三维设计在选煤工程中的设计思路、方法和步骤。

采用二维设计的选煤厂设计流程如下：
(1)选煤专业设计人员根据具体项目要求确定选煤方法和设计工艺流程。

(2)选煤专业设计人员根据经验绘制主体厂房和溜槽、钢结构平台等非标结构件及
选煤设备。

(3)选煤专业设计人员将上述内容以图纸和设备清册的形式提交给机械设计、给排水、通风取暖、电气等专业的设计人员做非标溜槽、钢结构平台、选煤设备、排水管路、通风除尘、供暖及配电的具体设计。

(4)各专业间以图纸和设备清册的形式互相提交资料，并通过开专业协调会进行沟通，完成工程图的设计。

(5)最后由选煤工艺专业设计人员汇总图纸，并绘制安装关系图，若发现问题即反馈给各专业协调解决。

二维设计方法存在的问题如下：上游专业必须完成一定阶段的设计成果并通过检查后才能给下游专业提供资料，造成下游专业设计时间紧张；总设计周期长，各专业沟通困难，不易发现问题，发现问题后补救措施滞后，效率低。

选煤厂采用三维设计的流程为：选煤专业设计人员先确定选煤方法和工艺流程，然后各专业设计人员同步设计搭建三维设计平台，最后各专业设计人员在同一平台协同设计，共同完成选煤厂工程设计成品。

三维设计打破了传统的设计流程及上游、下游专业互相提交资料的时间顺序，简化了设计流程。

各专业设计人员可将设计意图快速显示在搭建的三维设计平台上，在三维模型基础上设计详细工程图。

各专业间交互设计，数据共享，提高了设计效率和质量。

左权阜生选煤厂设计生产能力1.2 Mt/a。

选煤工艺为：300～50 mm块煤动筛跳汰机排矸；50～1 mm脱泥有压三产品重介质旋流器分选；1～0.15 mm粗煤泥螺旋分选机分选；小于0.15 mm细煤泥压滤脱水。

该项目选煤工艺较齐全，基本涉及了主流的洗选工艺，且厂房布置美观紧凑，设备多样，有一定的代表性。

最初邯郸设计公司采用传统二维设计方式对该厂进行设计。

工艺专业采用二维CAD绘图软件进行工艺及设备布置，采用平、剖面结合的方式绘制主厂房、设备和非标件。

某些非标和设备贯穿多层平面，且土建结构有错层，二维绘图方式很难
表达清楚，需结合多个视图反复比较，很不直观。

为表达清楚设备之间的定位关系，常常需人工绘制十余个剖面，不仅工作量大，而且一旦需要修改，各平剖面视图均需修改，费时费力，又容易出错。

由于选煤厂设计过程中需多次与业主沟通，不断进行优化调整，为解决二维设计中存在的问题，邯郸设计公司成立了三维设计小组，应用SolidWorks平台设计主厂房三维化模型。

具体设计流程如下：
(1)构建设备三维图库。

建立设备图库对于实现选煤厂三维设计至关重要，一个适
合全面的图库可以成倍提高设计效率和质量。

在SolidWorks设计模式下利用二维设计图纸和扫描图片完成三维轮廓构建，对于某些定型设备可直接利用生产厂家提供的三维图纸(常用三维软件一般都可实现版本互换，具有通用性)构建专用的选煤厂设计图库。

图库构建完成后，设计人员只需用鼠标拖拽即可调用设备，实现图库与设计平台的无缝对接。

(2)搭建土建厂房结构模型。

利用SolidWorks软件，按要求输入相关的跨度、层
高等设计参数，搭建主厂房的钢构模型，如图1所示。

(3)非标溜槽设计。

对于形状复杂的非标溜槽的设计，采用二维绘图往往要绘制多
张图纸来表现各溜槽的结构细节，有些结构甚至很难表达清楚，需要设计人员现场指导。

而三维设计可以在工程图基础上附上三维PDF文件，生动形象地表达每一
个非标件的结构细节，解决问题的同时，节省了人力物力。

图2所示为某非标件
的三维PDF文件截图，在PDF文件中可旋转查看溜槽的每一个细节(电脑只需安
装PDF软件即可浏览，无需安装三维程序)。

另外，SolidWorks软件中模型是尺
寸驱动的，修改某些尺寸的同时，三维模型会相应改变。

修改快捷简便，可杜绝漏改现象的发生。

(4)组合模型。

根据选煤专业布置资料，利用SolidWorks中的装配体模块进行配
合与定位，实现设备与厂房的组合。

图3所示为主厂房3D模型，从图中可以清楚
地看到各设备间的相互关系。

(5)管道设计。

最后，利用SolidWorks管道模块连接相关的管路。

图4所示为厂房内部分管道布置示意。

管道布置完成后，可利用SolidWorks软件在三维模型空间内进行模拟碰撞检查，从而发现在二维图纸上看不到的碰撞和干涉，避免错误。

(6)工程图纸的生成。

工程图在选煤工程建设中至关重要。

工程图中标注了设备的定形、定位尺寸，详细的零部件参数及设备技术特征，是设备制造和施工组织的依据。

SolidWorks工程图模块中可根据需要进行三维图和二维图的转换，且生成的二维工程图与三维模型关联，只需对三维模型进行修改，相应的二维工程图会自动完成修改。

由SolidWorks生成的二维工程图还能自动生成材料明细表，极大地提高了设计效率和质量。

(7)三维动画及虚拟现实。

进行项目汇报时，施工现场很难找到一个“制高点”拍摄全景照片，因此只能用文字、表格和局部照片等资料进行汇报，信息零散，不直观。

采用SolidWorks三维设计，即可将现场施工情况完整的展现出来，甚至可以用动画演示安装过程。

图5所示为主厂房设备安装过程的动画截图。

设计完成后，还可以设置虚拟工人在搭建好的三维厂房里巡视，身临其境感受厂房结构和设备布置，如图6所示。

随着社会的发展，工程师从手工绘图到电脑二维绘图，再到如今的三维绘图和三维动画，设计手段在逐步更新。

先进的设计手段不但可以提高工作效率和工作质量，在项目竞标中，新颖的设计手法和形象的表现方式往往会更加吸引业主的目光，增强企业在市场中的竞争力。

因此，三维设计将是今后设计发展的方向和趋势。