基于EXCEL的管道斜接马鞍主、分支管放样尺寸自动实现

2014-06-09赵炳武中国石油天然气第六建设公司广西桂林541004

化工管理 2014年23期

赵炳武(中国石油天然气第六建设公司广西桂林 541004）

近年来，随着石油化工装置规模不断扩大，管道安装的直径也越来越大。为提高管道安装工效和质量，特别是大直径斜接马鞍（习惯称之为斜接三通）的放样，针对传统的放样方法工效低的特点，除尝试采用AutoCAD三维绘图为班组进行了斜接马鞍的放样外，还在三维图中完成了放样公式的推导，并利用Excel函数公式进行各种规格斜接马鞍放样尺寸的自动计算，在完成多次实际放样安装检验后，陆续推广至多个项目的管道施工中。

一、斜接马鞍主、分支管放样公式推导

要在Excel中实现放样尺寸的自动计算，最关键的步骤在于放样公式的推导。其难点之一在于：如何采用AutoCAD进行三维绘图，即如何在实体模式下完成主分支管斜交弧、如何绘制出一条过该弧的主、分支管同心圆及支管等分线的斜接点、如何转换成平面视图以利于公式的推导见图1和图2难点之二在于：如何推导主、分支管切割尺寸计算公式。

图1 分支管等分线所对应的一半弦长

图2 分支管弦切距A和主管弦切距C所形成平面

其中：D1——主管外径；D2——分支管外径；d1——主管壁厚；d2——分支管壁厚；α——分支管与主管的夹角；A——分支管的弦切距；C——主管的弦切距；L——斜接点到过斜接起点支管同心圆垂距；B——斜接点在主管同心圆上顶点到起点同心圆顶点的距离；L1——分支管等分线所对应的一半弦长；L2——主管上一半弦长所对应的弧长；n——分支管等分数；m——0、1、2┄┄n

1.分支管等分线斜接长度公式推导

（1)分支管等分线m所对应的一半弦长L1

4)斜接点到过斜接起点支管同心圆垂距L

斜接点到过斜接起点支管同心圆垂距L，其长度在分支管弦切距A和主管弦切距C所形成平面上保持不变，因支管上过斜接起点的同心圆与过支管另一斜接点同心圆是平行的，在二个对称相似三角形内：

2.主管切割部分放样公式推导

（1)斜接点在主管同心圆上顶点到起点同心圆顶点的距离B在图2中二个对称相似三角形内:

3.主管开孔位置定位及支管下料长度公式推导

图3为主管开孔位置及分支管最长、最短下料长度Auto-CAD三维绘图。参考设计条件的m1、m2，在同一张用于计算该三通开孔尺寸的Excel表格中，继续用公式自动计算交点中心在主管顶部到开孔处的距离m3及分支管到两边焊缝处的最短下料长度m4。

图3 主管开孔位置定位及分支管最长、最短下料长度

（1）主管上开孔位置定位

根据设计图纸尺寸，得到主、分支管交点中心O到主管上最近焊缝处的长度m2，需要计算的是主管上过交点中心O的同心圆顶点到开孔处的最近距离m3。

（2）分支管下料长度计算

计算分支管最短处的下料长度m4，利用m4加上最长的L值，即可得到分支管的下料长度。

二、在Excel中编辑公式完成自动计算

在Excel中编辑公式前，要弄清哪些数据是绝对引用和哪些数据是相对引用的。通常情况下，已知的数据一般需要绝对引用，如主管外径、分支管外径及壁厚、斜插角度、分支管等分数量。相对引用的数据一般为参考已知数据计算出的数据。绝对引用需要在行和列前加$,如$D$2。以度为单位的角度需要在计算时转化为弧度。如计算分支管的弦切距A，在对应的列单元格中输入：=($E$2/2-$G$2)-($E$2/2-$G$2)*COS((A2-1)*360/$B$2/180*PI())

其他放样尺寸参照前述的公式逐一编写，完成后选中这几个单元格下拉即可。