本發(fā)明涉及用于能源、化工等領(lǐng)域的管道支吊架的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

在能源、化工等相關(guān)行業(yè)的工廠設(shè)計(jì)中，管道的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜且繁重的工作，而管道的支吊架是管道系統(tǒng)的重要組成部分，管道支吊架設(shè)計(jì)是否合理，直接影響管道乃至整個(gè)工廠的安全運(yùn)行。

支吊架的主要作用是承受管道荷載、限制管道位移、控制管道振動(dòng)等，支吊架的設(shè)計(jì)在滿足上述功能的同時(shí)，還需要考慮是否能夠滿足支吊架的生根條件，同時(shí)還要避免與相鄰的管道、設(shè)備、建筑等發(fā)生碰撞。

與以前手工進(jìn)行計(jì)算和繪圖的設(shè)計(jì)方式相比，目前管道支吊架可利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，并且可對(duì)支吊架建立三維模型，在PDMS等三維軟件中以三維實(shí)體進(jìn)行展示，大大提高了工作效率，減少的碰撞等問題的發(fā)生。

但是目前管道支吊架設(shè)計(jì)流程仍然較為繁瑣，主要問題在于目前支吊架設(shè)計(jì)中所使用的應(yīng)力分析軟件、支吊架設(shè)計(jì)軟件、三維工廠設(shè)計(jì)軟件各自是獨(dú)立的軟件，在不同的軟件中需要重復(fù)的建模、數(shù)據(jù)輸入等；還有就是支吊架三維模型是在相應(yīng)的計(jì)算完成之后建立的，往往滯后于管道三維模型，導(dǎo)致支吊架碰撞經(jīng)常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，支吊架的重新調(diào)整和計(jì)算極大的增加了設(shè)計(jì)人員的工作量，甚至可能造成建設(shè)工期的延誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種管道支吊架的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法，提高管道支吊架設(shè)計(jì)效率，并且減少人為造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

本發(fā)明管道支吊架的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括：

邏輯支吊架插入模塊：用于在初步布置后的管道系統(tǒng)中插入邏輯支吊架，主要包括彈簧支吊架、剛性支吊架等用以承擔(dān)管道重量，固定支吊架、限位支吊架等用以對(duì)管道位移進(jìn)行限制；

實(shí)體三維支吊架生成模塊：接收所述邏輯支吊架插入模塊的管道參數(shù)、邏輯支吊架類型,以及與支吊架周圍可生根的土建結(jié)構(gòu)的梁、柱位置關(guān)系等，生成可能的支吊架管部、根部以及中間連接件組合形式輸出信息，生成占位用的三維支吊架；以及在應(yīng)力分析之后根據(jù)支吊架設(shè)計(jì)模塊生成的數(shù)據(jù)生成真實(shí)的三維支吊架。還可以根據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果中不同工況的管道位移數(shù)據(jù)，在三維設(shè)計(jì)軟件中重建不同工況下的管道模型，并根據(jù)新生成的管道三維模型和支吊架中管部與根部的位置變化，調(diào)整支吊架模型的拉桿、彈簧等連接件，重建該工況下支吊架模型；

應(yīng)力分析模塊：讀取邏輯支吊架和管道參數(shù)信息，包括材料、工作溫度、壓力、保溫重量、管件及閥門的重量等，根據(jù)管道系統(tǒng)及管道上邏輯支吊架的設(shè)置進(jìn)行應(yīng)力分析；

支吊架設(shè)計(jì)模塊：讀取應(yīng)力分析結(jié)果數(shù)據(jù)和占位用的三維支吊架中每一個(gè)支吊架管部、根部的型式等數(shù)據(jù)，進(jìn)行支吊架詳細(xì)設(shè)計(jì)，生成真實(shí)的三維支吊架的管部、根部及連接件的信息；

三維碰撞檢查模塊：對(duì)占位用的三維支吊架和真實(shí)的三維支吊架與周圍管道、設(shè)備、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行碰撞分析，可分別檢查設(shè)計(jì)狀態(tài)、冷態(tài)、熱態(tài)等不同工況，檢查碰撞、凈空等是否滿足要求，對(duì)不滿足要求的支吊架做出提示。

進(jìn)一步的，支吊架設(shè)計(jì)模塊的下游還設(shè)有支吊架出圖模塊，可按需要生成支吊架組裝圖、支吊架一覽表，并可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)支吊架材料表等。

本發(fā)明還提供了一種用于上述系統(tǒng)的管道支吊架的設(shè)計(jì)方法，包括：

A.在初步布置后的三維管道模型中插入邏輯支吊架，包括水平管道上各邏輯支吊架的間距、靠近彎頭的邏輯支吊架設(shè)置、垂直管道上邏輯支吊架設(shè)置、支架與吊架的選擇等；

B.通過實(shí)體三維支吊架生成模塊讀取所述三維管道模型的管道參數(shù)，包括管徑、工作溫度等參數(shù)，根據(jù)邏輯支吊架的類型，選擇合適的支吊架管部；同時(shí)根據(jù)支吊架與附近結(jié)構(gòu)梁、柱的位置關(guān)系，自動(dòng)選擇支吊架的根部型式；根據(jù)支吊架管部、根部自動(dòng)生成支吊架連接件，生成占位用的三維支吊架；

C.對(duì)所述占位用的三維支吊架進(jìn)行碰撞分析，并根據(jù)碰撞分析結(jié)果在三維設(shè)計(jì)軟件中對(duì)三維管道和占位用的三維支吊架進(jìn)行調(diào)整，如支吊架的根部或管部的型式，或者調(diào)整支吊架的位置等；

D.根據(jù)三維管道模型的參數(shù)以及所述邏輯支吊架的元件位置、參數(shù)信息等對(duì)步驟C調(diào)整后的三維管道和占位用的三維支吊架進(jìn)行應(yīng)力分析，并根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果對(duì)三維管道和邏輯支吊架進(jìn)行相應(yīng)修改，修改后重新執(zhí)行步驟B至D，直到滿足應(yīng)力分析要求；

E.根據(jù)步驟D應(yīng)力分析的輸出數(shù)據(jù)和占位用的三維支吊架的管部、根部及連接件方式等元件連接信息，進(jìn)行支吊架的設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)而根據(jù)支吊架設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成真實(shí)的三維支吊架，避免了在支吊架設(shè)計(jì)軟件中再次重復(fù)輸入生成真實(shí)實(shí)體三維支吊架的數(shù)據(jù)；

F.對(duì)所述真實(shí)的三維支吊架碰撞分析和對(duì)其相應(yīng)修改后，輸出相應(yīng)的支吊架組裝圖、支吊架一覽表等圖表，并可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)支吊架材料表。

進(jìn)一步的，步驟A中還包括在三維設(shè)計(jì)軟件中對(duì)插入的邏輯支吊架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行查看和人工調(diào)整，例如將剛性支吊架修改為彈簧支吊架或?qū)卫瓧U修改為雙拉桿；也可對(duì)邏輯支吊架的位置進(jìn)行調(diào)整；也可以刪除某個(gè)邏輯支吊架或添加新的邏輯支吊架等。

進(jìn)一步的，在生成占位用的三維支吊架的過程中，如果沒有支吊架生根位置，則進(jìn)行提示，人工選擇自動(dòng)添加預(yù)布梁，或者重新調(diào)整支吊架的位置后再繼續(xù)生成占位用的三維支吊架。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)占位用的三維支吊架的主體結(jié)構(gòu)修改后導(dǎo)致根部需要相應(yīng)修改時(shí)，提示重新生成新的占位用的三維支吊架。

在步驟D中對(duì)三維管道和邏輯支吊架的相應(yīng)修改時(shí)，一種可選的方式是根據(jù)應(yīng)力分析的結(jié)果，在應(yīng)力分析軟件中對(duì)所述實(shí)體三維支吊架進(jìn)行局部調(diào)整，并重新執(zhí)行應(yīng)力分析直至滿足要求，然后將應(yīng)力計(jì)算結(jié)果通過應(yīng)力分析軟件導(dǎo)回三維設(shè)計(jì)軟件中，并將應(yīng)力分析軟件中對(duì)三維管道與邏輯支吊架的修改數(shù)據(jù)同步到三維設(shè)計(jì)軟件中，使三維設(shè)計(jì)軟件中的數(shù)據(jù)與應(yīng)力分析軟件中的數(shù)據(jù)一致。

另一種可選的方式是根據(jù)應(yīng)力分析的結(jié)果，在三維設(shè)計(jì)軟件中對(duì)三維管道和邏輯支吊架進(jìn)行局部調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的管系重新執(zhí)行應(yīng)力分析直至滿足要求，然后將應(yīng)力分析結(jié)果通過應(yīng)力分析軟件導(dǎo)回三維設(shè)計(jì)軟件中，供其它模塊調(diào)用。

本發(fā)明管道支吊架的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了快速自動(dòng)插入邏輯支吊架，在進(jìn)行應(yīng)力分析之前就能夠生成支吊架的實(shí)體三維模型，進(jìn)行占位和碰撞分析，極大簡(jiǎn)化了后續(xù)的檢查、分析過程，非常顯著的減少了因碰撞導(dǎo)致的各種返工設(shè)計(jì)和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與應(yīng)力分析數(shù)據(jù)的雙向互導(dǎo)以及三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與支吊架設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)的雙向互導(dǎo)，避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)輸入，極大減少了因人工輸入導(dǎo)致出錯(cuò)的概率。

以下結(jié)合實(shí)施例的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明管道支吊架的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的框圖。

圖2為本發(fā)明管道支吊架的設(shè)計(jì)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示本發(fā)明管道支吊架的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括：

邏輯支吊架插入模塊：用于在初步布置后的管道系統(tǒng)中插入邏輯支吊架，主要包括彈簧支吊架、剛性支吊架等用以承擔(dān)管道重量，固定支吊架、限位支吊架等用以對(duì)管道位移進(jìn)行限制。設(shè)計(jì)人員可以在PDMS三維工廠設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)入邏輯支吊架插入模塊，查看自動(dòng)插入的邏輯支吊架，并對(duì)邏輯支吊架的類型和位置進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)體三維支吊架生成模塊：接收所述邏輯支吊架插入模塊的管道參數(shù)、邏輯支吊架類型,以及與支吊架周圍可生根的土建結(jié)構(gòu)的梁、柱位置關(guān)系等，生成可能的支吊架管部、根部以及中間連接件組合形式輸出信息，生成占位用的三維支吊架；以及在應(yīng)力分析之后根據(jù)支吊架設(shè)計(jì)模塊生成的數(shù)據(jù)通過PDMS軟件生成精確的真實(shí)的三維支吊架。還可以應(yīng)力分析結(jié)果中不同工況的管道位移數(shù)據(jù)，在三維設(shè)計(jì)軟件中重建不同工況下的管道模型，并根據(jù)新生成的管道三維模型和支吊架中管部與根部的位置變化，調(diào)整支吊架模型的拉桿、彈簧等連接件，重建該工況下支吊架模型。

應(yīng)力分析模塊：讀取邏輯支吊架和管道參數(shù)信息，包括材料、工作溫度、壓力、保溫重量、管件及閥門的重量等，根據(jù)管道系統(tǒng)及管道上邏輯支吊架的設(shè)置生成管道應(yīng)力計(jì)算軟件所需要的輸入文件，傳遞給位于本機(jī)或服務(wù)器中的應(yīng)力計(jì)算軟件進(jìn)行應(yīng)力分析，無(wú)需設(shè)計(jì)人員重復(fù)建模和輸入?yún)?shù)。

支吊架設(shè)計(jì)模塊：讀取應(yīng)力分析結(jié)果數(shù)據(jù)和占位用的三維支吊架中每一個(gè)支吊架管部、根部的型式等數(shù)據(jù)，生成真實(shí)的三維支吊架的管部、根部及連接件的信息，避免了重復(fù)的數(shù)據(jù)輸入。

三維碰撞檢查模塊：對(duì)占位用的三維支吊架和真實(shí)的三維支吊架與周圍管道、設(shè)備、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行碰撞分析，可分別檢查設(shè)計(jì)狀態(tài)、冷態(tài)、熱態(tài)等不同工況，檢查碰撞、凈空等是否滿足要求，對(duì)不滿足要求的支吊架做出提示。

支吊架出圖模塊設(shè)于支吊架設(shè)計(jì)模塊的下游，可按需要生成支吊架組裝圖、支吊架一覽表，并可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)支吊架材料表等。

如圖2所示用于上述系統(tǒng)的管道支吊架的設(shè)計(jì)方法，包括：

A.由設(shè)計(jì)人員初步確定管道走向，在PDMS三維設(shè)計(jì)軟件中建立初步的管道三維模型。在初步布置后的三維管道模型中調(diào)用邏輯支吊架插入模塊插入邏輯支吊架，包括水平管道上各邏輯支吊架的間距、靠近彎頭的邏輯支吊架設(shè)置、垂直管道上邏輯支吊架設(shè)置、支架與吊架的選擇等。設(shè)計(jì)人員還可以在PDMS軟件中對(duì)插入的邏輯支吊架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行查看和人工調(diào)整，例如將剛性支吊架修改為彈簧支吊架或?qū)卫瓧U修改為雙拉桿；也可對(duì)邏輯支吊架的位置進(jìn)行調(diào)整；也可以刪除某個(gè)邏輯支吊架或添加新的邏輯支吊架等。

B.通過實(shí)體三維支吊架生成模塊讀取所述三維管道模型的管道參數(shù)，包括管徑、工作溫度等參數(shù)，根據(jù)邏輯支吊架的類型，選擇合適的支吊架管部；同時(shí)根據(jù)支吊架與附近結(jié)構(gòu)梁、柱的位置關(guān)系，自動(dòng)選擇支吊架的根部型式；根據(jù)支吊架管部、根部自動(dòng)生成支吊架連接件，組裝成占位用的三維支吊架。如果在生成占位用的三維支吊架的過程中系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)沒有支吊架生根位置，則提示設(shè)計(jì)人員，通過人工選擇自動(dòng)添加預(yù)布梁，或者重新調(diào)整支吊架的位置后再繼續(xù)生成占位用的三維支吊架。如果對(duì)占位用的三維支吊架的主體結(jié)構(gòu)修改后導(dǎo)致根部需要相應(yīng)修改，則提示需重新生成新的占位用的三維支吊架。

C.通過三維碰撞檢查模塊對(duì)所述占位用的三維支吊架進(jìn)行碰撞分析，并根據(jù)碰撞分析結(jié)果在三維設(shè)計(jì)軟件中對(duì)三維管道和占位用的三維支吊架進(jìn)行調(diào)整，如支吊架的根部或管部的型式，或者調(diào)整支吊架的位置等，對(duì)三維管道及占位用的三維支吊架的結(jié)構(gòu)做相應(yīng)調(diào)整；對(duì)調(diào)整后的占位用的三維支吊架重新執(zhí)行碰撞分析，直到通過。

D.在PDMS軟件中讀取三維管道模型的參數(shù)以及所述邏輯支吊架的元件位置、參數(shù)信息等，自動(dòng)生成管道應(yīng)力計(jì)算輸入文件，將上述應(yīng)力計(jì)算輸入文件導(dǎo)入應(yīng)力分析軟件對(duì)步驟C調(diào)整后的三維管道和占位用的三維支吊架通過應(yīng)力分析模塊進(jìn)行應(yīng)力分析，并根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果對(duì)三維管道和邏輯支吊架進(jìn)行相應(yīng)修改，修改后重新執(zhí)行步驟B至D，直到滿足應(yīng)力分析要求。對(duì)三維管道和邏輯支吊架的修改，一種方式是根據(jù)應(yīng)力分析的結(jié)果，直接在應(yīng)力分析軟件中對(duì)三維管道和邏輯支吊架進(jìn)行局部調(diào)整，并重新執(zhí)行應(yīng)力分析直至滿足要求，然后將應(yīng)力計(jì)算結(jié)果通過應(yīng)力分析軟件導(dǎo)回PDMS三維設(shè)計(jì)軟件中，使三維設(shè)計(jì)軟件中的數(shù)據(jù)與應(yīng)力分析軟件中的數(shù)據(jù)一致。

另一種方式是根據(jù)應(yīng)力分析的結(jié)果，在PDMS三維設(shè)計(jì)軟件中對(duì)三維管道和邏輯支吊架進(jìn)行局部調(diào)整，對(duì)調(diào)整后的管系重新執(zhí)行應(yīng)力分析直至滿足要求，然后將應(yīng)力分析結(jié)果通過應(yīng)力分析軟件導(dǎo)回PDMS軟件中，供其它模塊調(diào)用。

E.根據(jù)步驟D應(yīng)力分析的輸出數(shù)據(jù)和占位用的三維支吊架的管部、根部及連接件方式等元件連接信息，通過所述的支吊架設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行支吊架的設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)而根據(jù)支吊架設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成真實(shí)的三維支吊架，避免了在支吊架設(shè)計(jì)軟件中再次重復(fù)輸入生成管道支吊架設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)。

F.對(duì)所述真實(shí)的三維支吊架碰撞分析和對(duì)其相應(yīng)修改后，輸出相應(yīng)的支吊架組裝圖、支吊架一覽表等圖表，并可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)支吊架材料表。