PDMS在全国大学生化工设计竞赛中作用

PDMS在全国大学生化工设计竞赛中作用
高晓新;房国磊;马江权;陈群
【摘要】全国大学生化工设计竞赛是化工专业影响最大的竞赛,其中对于工厂车间三维的设计这方面,越来越多地引起大家的注意,在其基础上开始追求更加逼真、完
善的三维效果.因此PDMS的使用越来越受到人们的重视.PDMS在工厂结构设计、设备的布置、管道的设计、ISO图的导出等方面都有其独特的优势,可以高效地完
成化工设计竞赛的车间三维部分.
【期刊名称】《实验室科学》
【年(卷),期】2016(019)006
【总页数】3页(P65-67)
【关键词】PDMS;三维;设计
【作者】高晓新;房国磊;马江权;陈群
【作者单位】常州大学国家级化工虚拟仿真实验教学示范中心,江苏常州 213164;
常州大学国家级化工虚拟仿真实验教学示范中心,江苏常州 213164;常州大学国家
级化工虚拟仿真实验教学示范中心,江苏常州 213164;常州大学国家级化工虚拟仿
真实验教学示范中心,江苏常州 213164
【正文语种】中文
【中图分类】G482
作为我国高校化工类专业唯一影响大、范围广、竞争性强的重要赛事―全国大学生
化工设计竞赛，越来越吸引更多的高校以及更多的化工学子参加。

通过竞赛，学生
不仅对所学专业知识，如化工原理、反应工程、化学工艺学、化工热力学等进行了系统的提升，而且锻炼了工程实践能力，培养了其工艺设计理念，特别在新工艺、新设备、节能降耗等方面的创新思维能力，对于学生的团队协作精神、吃苦耐劳和坚忍不拔的毅力培养方面都起到了积极作用。

在参加比赛的过程中，会运用到各种各样的软件，有的是要求必须会熟练运用的，比如Aspen Plus、Auto CAD、office等，这些软件通常学校已经开设，要想完
成比赛平时就要学好这些软件。

当然，在比赛的过程中也会出现需要你选择一个更好的软件去完成某部分任务的时候，比如工厂的车间设备布置设计时。

对于工厂三维布置，常见的软件有很多，比如PDMS、3ds max、AutoCAD Plant 3D等，
这三个关于三维软件在比赛中对于工厂车间布置方面的运用是最多的。

常州大学石油化工学院自2011年派学生团队参加全国大学生化工设计竞赛以来，对于工厂车间布置选用的软件从3ds max到AutoCAD Plant 3D再到最近两年运用的PDMS，学校的成绩也是越来越好。

在与众多985和211高校同台激烈竞争中，已连续五年进入全国总决赛，最近两年连续获得全国总决赛特等奖。

这其中一部分原因在于学校在原有基础上越来越重视工厂车间布置的三维效果，三维作品越来越贴近工厂实际。

因此，在化工设计竞赛中运用PDMS是最符合工厂车间布置
的三维软件。

PDMS(Plant Design Management System)即工厂三维布置设计管理系统，软
件采用三维实体建模环境，完全按实际比例，通过多专业的协同设计，共同完成工厂项目的整体建设。

PDMS软件的使用，将原来的单一平面设计改为三维建模设计，大大节省了管道设计的时间，同其他专业如土建、钢结构、仪表、暖通等集成化的协同模式[1-4]，使管道在设计阶段就能避免在施工阶段可能出现的各类难题，减少施工成本，节省施工工期。

下面就介绍一下PDMS在化工设计竟赛中的运用。

对于使用过PDMS的人来说，PDMS具有简单和逻辑性的数据库结构[5-6]，它的
数据库也是专门为工厂设计三维而定制，其严格的层次和树状结构搭建也是其优点之一，如图1所示。

WORLD—建立数据库时，软件自动生成一个WORLD。

在导航器中也只能有一个WORLD存在，相当于金字塔的最顶层而存在着。

SITE—可以代表整个工厂，也可以代表一个单元。

在一个PDMS项目中可以有多个SITE。

所以在设计时，通常根据选用工艺的工段数确定SITE的个数。

ZONE—表示是同类元件的集合，可以当作一个逻辑组。

例如STRUCTURES ZONE，PIPE ZONE，EQUIPMENT ZONE，PIPES ZONE等等。

因此在SITE层级下面会根据需要分别对钢结构、设备、管道等建立相应的ZONE层级。

STRUCTURES，QUIPMENT，PIPES—表示指定了类型和名字的实体，这一层级下面才是你在图形屏幕中能实际看到的实体。

正是这一个个实体才搭建出要设计的“工厂王国”。

PRIMITIVE—组成模型的基本体，包括box，cylinder，dish等。

运用这些基本体，可以搭建一些非标设备，比如：塔、压缩机、罐等。

设备布置因生产规模、设备特点等不同有室内布置、室内和露天联合布置以及露天化布置几种。

车间设备布置设计就是确定各个设备在车间平面上和立面上的准确、具体的位置，这是车间布置设计的核心，也是车间厂房布置设计的依据[7-8]。

在PDMS中，对于非标设备是由多个基本体(Primitive)按照非标设备的形状拼装起来的,如图2所示。

每一个设备都有一个定位点来确定其位置,而其他的基本体都是通过参考设备定位点(Equipent Origin)来确定自己的位置。

因此整个设备的移动就可以通过调整设备的定位点来进行。

此外，在PDMS中对于非标设备可以自己进行搭建，而工厂中常见的标准设备也可以在PDMS中直接进行选择和设置其属性，与此同时利用外部宏文件也可直接导入所需要的设备模型，如Solidworks三维机械设计软件导出的过渡文件。

这样
对于化工设计竞赛过程中所需要设计的设备都能够通过三维的效果表现出来，做到化工厂该有的设备都能设计出来的效果。

管道在化工厂中，除了在各种公用系统管网中运用外，还广泛利用于许多物料原料、半成品和成品的输送中。

因而化工厂内往往有庞大复杂的工程技术管网。

所以管道的布置相对比较繁琐并且容易出现问题，这就要求在管道设计时，要考虑到影响管线的一些因素。

作为工厂三维设计软件的新宠，PDMS在管道建模中一直拥有最
强大的功能，它可以最大可能性地避免设计错误的产生。

在PDMS里设计管道时
每个管道(PIPE)可以同时具有多个分支(BRANCH)，而在分支的下面才是具体的管件[9]。

分支与管道相比其不同点在于分支只有两个端点，而管道在设计时可以有
多个端点，它的端点数由其分支决定。

在PDMS中，不用添加管道，只须要考虑
管件就好，因为管道是根据管件的等级在两个相邻管件中可以自动生成。

相比于其他三维软件，PDMS的运用可以说更加方便。

此外，在配管设计的过程中，各个管道的等级并不一样，要考虑到每根管道的长度、直径、压力、保温等级、材质等各方面的因素，以最大真实化贴近实际工厂的效果。

在PDMS中，对于这方面的设计也是简单易于操作，只要在相应的界面设置好参
数就行。

搭建管道模型的同时可以打开碰撞检查功能，这样在生成管道的过程中可以及时发现碰撞位置，以便让设计人员及时修改和调整，给设计工作带来很大的便利。

这在很大程度上也提高了设计的工作效率，保证了设计的质量，避免了一些错误的发生。

这也是PDMS越来越受欢迎的原因。

PDMS和其他三维软件相比还有一个明显的优点，可以很方便地抽取管道ISO图。

在保证管道ISO图的正常抽取前，对管道应进行数据一致性检查。

通过使用“Utilities”和“Data Consistency”来实现，如有错误提示，则应该进行相应的管道修改。

在抽取管道ISO图时，首先对项目图框进行设置，根据项目的要求制
定一些抽图规则文件。

抽图时切换到PDMS的ISODRAFT模块，选择要抽取的管道，并且选择制定好的抽图规则文件，很方便就能得到ISO图。

因此，对于设计
竞赛中所需要的管道轴测图部分通过PDMS的ISODRAFT模块就很容易能得到了，大大提高了工作效率。

PDMS作为三维设计软件将项目施工中所需的技术信息明晰化，精确化，从而达
到具体、形象、全面反映工程项目全貌的效果。

其建模特征的可延展性，也使得工程各个专业的施工管理可不断深化拓展。

尤其是PDMS为项目完成保留的三维技
术资料，从一个入口进入，可以很直观地查询任何一个元件、设备等的相关资料，这在项目运行后需要维护时显得很方便。

在化工竞赛中使用PDMS软件设计工程
车间三维时，可以使设计效率得到提高，减少设计错误的产生，使管线设计和其它各专业的配合得到优化，最终使设计的质量得到保证、设计的成果能够以更加清晰的方式展现出来。

与此同时，运用PDMS进行设计前，你必须对化工厂有整体的认识，对设备有详
细的了解等，才能在搭建工厂三维时准确、快速地完成这部分的设计。

要想掌握好PDMS，也需要不断学习，经常去练习才能更好地掌握，才能在化工设计竞赛时更好地运用这个软件。

【相关文献】
[1] 张林青,王欣雨.基于PDMS的炼油化工装置管道系统模块化设计探讨[J].炼油技术与工
程,2010(4):49-52.
[2] 郑重.PDMS在化工管道设计中的应用[J].中国新技术新产品,2013(20):14-15.
[3] 唐芳珍.PDMS软件在化工设备建模中的技巧[J].科技创新与应用,2015(14): 22-22.
[4] 李科,王婷婷,付仁超.PDMS在石化装置埋地给排水管道设计中的开发应用[J].当代化工, 2014(7): 1300-1302.
[5] 闫红,赵腾.工厂三维设计系统PDS与PDMS管道元件数据库及其结构差异[J].科技传播,
2012(14): 170-171.
[6] 卜繁志,李景宝.PDMS软件结构和功能综述(一)[J].国外油田工程,1993(4): 48-51.
[7] 黄增宏,鲁海威.三维工厂设计管理系统──PDMS[J].吉林电力, 2000(6): 45-46.
[8] 崔岩峰,张彩霞,卜繁志.工厂设计管理系统软件(PDMS)开发应用[J].石油规划设计,1994 (1): 37-38.
[9] 徐庚,黄太安,高凤龙,等.利用PDMS软件三维设计平台进行配管加工设计新方法探讨[J].化工设备与管道, 2011(2): 37-40.。