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AutoPLANT工厂设计系统确保电厂在停运期间快速完成翻新设计
作者：Phil Smithers,
Designer III
公司：Arizona Public Service Company
地点：凤凰城, 亚利桑那州
亚利桑那公共服务公司（以下简称APS）正采用三维工厂设计软件以确保一个火电厂在35天的停运时完成其修改设计。此次修改设计涉及广泛，需对包括燃料底仓、水落管、进料器、粉碎机、燃烧器进料管道、鼓风系统和相关通风设备进行替换。利用传统的二维工厂设计方法，该公司就不能保证此新配置不发生碰撞干涉。而此类干涉可能直到建设时才显现出来，从而很可能给公司增加一大笔建设和储运成本。相反，APS的设计师采用AutoPLANT建立了一个包括原有设备和新加设备的三维模型，并在此之上进行了配管，利用其碰撞检查程序来发现问题。采用此设计方法，APS可确保该设计在35天的期限中无碰撞干涉的建设完工。
总部设于菲尼克斯的APS是亚利桑那州最大的电子公司。APS为这个美国发展最快的地区的15个县中的11个的800，000家用户输送电力，而且它还是美国西部第二大的电力生产者。该公司已对社会经济作贡献超过一个世纪了。
工程背景及描述
此翻新工程本是一个利用球管粉碎机粉碎煤渣并将其送入燃烧炉的火力发电厂。但由于垂直式粉碎机的价格优势，原始设备制造商采纳APS的方案用垂直式粉碎机代替球管粉碎机。还有由于原来的球管粉碎机的维修需要和其燃烧系统的维护费用，更促使垂直式粉碎机方案的采用。但是，对于该火电厂最初并不是采用的垂直式粉碎机，这便在工程技术上提出了战。其次，垂直式粉碎机最初只是准备在一所新建的电厂中采用的。APS的设计师们于是将面对在已有工厂约束下作最少改动的技术要求。为了适应35英尺高的粉碎机，翻新工程的新粉碎机要求对工厂的钢结构以及基础平台作修改。此外，已有主风机的风扇和通风设备、燃料底仓、进料器、送煤管道都需进行修改和替换以适应新的垂直式粉碎机的运行和安装。此工程还有一个挑战就是必须在该电厂停运的35天内完成，以使该电厂的脱产时间最小。
识别碰撞干涉的需求
此项工程的一个关键点就是要在实际建设施工开始前识别并解决干涉问题。在以前，APS会利用二维的图纸和一个缩小的物理模型，设计师会进行实地考察。然后，再利用二维标准的技术进行新设备的定位再配管。这样当采用此模式时，一个设计师必须想象图纸上的高度及弯头的朝向。实际上每一张二维图纸就要设计师进行一次配管设计，因为他必须每次都在头脑内形成一次三维的布置，必须保持此图与其它图纸的连接性。由于二维布局形成三维布局的难度，设计师还是必须时常去现场以保证构件的放置的正确性。此外，每次设计师创建一个新的工厂配置，他们将返回工厂验证他们的设计。一旦发现问题，他们又不得不在现场和办公室之间疲于奔命。因此，以二维方式创建工厂配置将是一个漫长而错误不断的过程。
二维方式的另一个问题是碰撞干涉检查的难度。如果APS采用二维方式于此工程，很有可能就是碰撞在施工过程中才发现。这种重复工作将会增加建设费用，且可能会因为延误工期而使APS蒙受巨大损失。
三维设计的帮助
为了新设备布局不发生干涉，APS决定采用APS已经广泛使用的Rebis公司的基于AutoCAD平台的三维工厂设计软件AutoPLANT。APS在1995年由于设计师需要诸如P&ID和碰撞检查等适于工厂设计的功能而购置了AutoPLANT。
设计师从建立钢结构模型开始此项工程，在整个工程中，这些模型绝大多数未再作修改。
此项工作采用AutoPLANT的钢结构模块MultiSTEEL
Modeler，此模块提供了包括建模和绘图的钢结构功能，具体有图形设置与创建、三维网格放置、钢件及其数据库管理、钢件编辑及显示选项、钢件标注和附件放置（梯、台等）。MultiSTEEL采用了“面向对象”功能。这便允许将线等基本图元转换为智能化的钢件。
设备建模
下一步就是创建原有设备的三维模型，这些模型将放入AutoPLANT的工厂模型。接着，设计师建立了原有设备基础。这些都将在翻新中去除。其中，那些基础采用AutoCAD创建。
在这些工作完成之后，设计师们便加入原有的管道。
当原有的工厂模型建立之后，便可在模型中加入新的粉碎机。利用AutoPLANT的碰撞检查模块EXPLORER/ID来对新加设备的定位点进行验证。此模块能对所有的AutoCAD实体进行碰撞检查（包括2D
surface,meshes,3D face,ACIS solids,block以及由AutoPLANT创建的REBOIDS实体）。利用这种方法，设计师就可以验证新设备的不同位置，以使现有的混凝土和钢结构只做最少的修改。
接下来的一步就是对新建设备进行从粉碎机到燃烧器的配管。APS的设计师发现此三维方法效率远高于二维方法。在三维模型中，配管设计可进行多次。此时，将出现一些问题，比如有些电缆桥架不允许移动等。在碰撞检查运行之后，工程师们能发现并解决问题，可接着配管。这样，软件就能使设计师寻求解决方案并使原有设施只做最小的改动，以获得方案的最优化
此时，APS的AutoPLANT模型包括从地面到顶部的竖井、从透平弯道到汽锅、汽锅的钢体、风箱以及燃烧器。至此，设备和管道已经建立。现在，利用模型还可验证建设中的问题，比如是否应添加钢结构。设计师们已建立6个管道系统供修改以及到汽锅的汽水系统。在此工程中采用的三维方法还有一个优点就是一旦工厂布局确定之后，所有组件在三维空间的位置已经确定，这就使得实地考察的需要降到了最小。
对于APS，采用AutoPLANT来做此工程的优点就是增加了对新工厂配置的信心。如果设计师采用手工或二维CAD，他们就不能保证在建设前发现干涉问题。采用三维工厂模型，只需做一次实时漫游以验证设计。这种方法使三台新粉碎机合适地加入工厂变为了可能，并对新设计中可能碰到的问题得到了经验。
Rebis
products: AutoPLANT Piping, AutoPLANT Explorer/ID, MultiSTEEL
Modeler
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