水泥厂SP3D设计中设备模型的构建

李 明 刘存超 金红卫

中材建设有限公司，北京 100176

水泥厂SP3D设计中设备模型的构建

李 明 刘存超 金红卫

中材建设有限公司，北京 100176

在SP3D中辅机设备一般利用SE构建参数化设备模型，导入服务器，在设计中根据厂家资料调节模型参数；主机设备一般将由.asm文件转化成的.sat文件导入服务器直接用于设计。SE参数化模型在设计中外形可调，可以重复利用能满足设计中辅机设备型号不一、数量大的特点；非参数化.sat模型适用于数量少对设计质量影响巨大的主机设备。两种方法综合运用基本可以实现水泥厂SP3D三维设计中设备模型的构建。

SP3D 水泥厂设计 三维 设备模型构建

0 引言

SmartPlant 3D（以下简称SP3D） 是近20年来出现的最先进的工厂设计软件之一，这套由Intergraph公司推出的新一代、面向数据、规则驱动的软件主要是为了简化工程设计过程，同时更加有效地使用并重复使用现有数据，其改变了工厂的设计过程及工程化过程。

SP3D自带的公用管道、电缆桥架、建筑模型搭建模块已十分强大，完全满足水泥厂设计的需求。由于其早期多应用于海洋、电力、石化等行业的设计，所以其自带设备模型多适用于海洋、电力、石化等行业设备，但水泥行业设备与以上行业设备有较大差异，故如何解决水泥厂SP3D设计中设备模型的构建是影响其成功与否的重要因素。本文主要介绍了中材建设（英文缩写CBMI）运用SP3D进行水泥厂设计过程中主、辅机设备模型的构建方法、步骤与注意点。

1 辅机设备的构建

1.1 构建方法的确定与原因

水泥厂辅机设备主要由小风机、小收尘器、散装头、斜槽、提升机、物料阀门、气体阀门等组成。水泥厂辅机设备存在型号不一、数量多、设备外形相对简单等特点，比如全厂可能存在收尘能力从1 500 Nm3/h到10 000 Nm3/h各个型号的几十个收尘器。

CBMI在设计中辅机设备主要利用Solid Edge（以下简称SE）参数化设备模型进行构建。之所以如此，是基于以下三点：

（1）参数化设备模型可以构建出一系列而不是单一的设备外形。参数化设备模型是指模型的尺寸用对应的参数而不用确定的数值表示。变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的设备尺寸，也就是通过调整参数就可修改和控制几何形状，自动实现设备的造型。参数化设备模型与非参数化设备模型相比，其最大的不同在于它存储了设计的整个过程，能设计出一系列而不是单一的设备外形。

（2）SE软件和SP3D软件兼容性强。SE最初出身于Intergraph公司，由于和SP3D同出一处，两者之间兼容性强。SE参数化设备模型不仅可在SE设计界面参数驱动，也可在SP3D设计界面参数驱动。

（3）其他参数化设备模型的构件方法在运用中有一定局限性。参数化设备模型也可以运用VB 或.net以及SP3D自带的模型搭建功能构建，但是由于运用VB 或.net开发模型难度大，专业性强，非专业软件公司实施起来相当难[1]。SP3D自带的模型搭建功能只适用于构建外形十分简单的设备，而且可重复利用性低。

1.2 构建过程与步骤

（1）制作设备SE参数化模型及驱动参数参考图片。运用SE软件做出参数化设备模型，并且在SE中确定驱动参数，并制作出驱动参数参考图片。以水泥散装头（代码VB1）为例，参数化设备导入SP3D前需要以下三个类型文件：VB1.part、VB1.asm、VB1.jpeg。其中VB1.part为散装头SE零件格式设备模型，VB1.asm为散装头SE装配体格式模型，VB1.jpeg为散装头驱动参数参考图片。

设备模型导入SP3D数据库。运用SP3D的Bulkload导库工具，将三个文件导入数据库指定路径。CBMI的数据库名称与路径如图1示。

（2）数据库中设备模型的实测与完善。在SP3D中放置三维设备模型，打开驱动参数参考图片，调整驱动参数核检三维模型的质量；主要核检模型能否被参数驱动以及驱动后尺寸的准确性，此外还需核检模型适应设备规格的范围；力争优化模型使其适用范围广，参数精准。散装头驱动参数参考图片及实放模型如图2、3示。

1.3 注意点

在保证设备基本外形的基础上模型要力求简洁，驱动参数要尽量少。这样做不但可以减少设计者调整设备外形时的工作量，而且大大减小参数化设备在SP3D平台中参数驱动失败的概率。

图1 CBMI的数据库名称与路径

图2 散装头驱动参数参考图片

服务器端及客户端必须都安装SE。因为在SP3D平台利用参数驱动设备外形需要调用是SE软件相关模块，因此服务端与客户端都需要安装SE，否则会出现设备外形不能利用参数驱动的情况。

参数驱动时要力求输入参数合理准确。因为，参数化设备模型只能用来构建某一类型号的设备外形，其中某些驱动参数之间存在一定的逻辑关系，当在参数表中输入错误参数可能会导致设备模型的崩溃，而且这种崩溃在SP3D平台大部分不可逆，需要重新放置设备模型，费时费力。

图3 散装头驱动实放模型

2 主机设备的构建

2.1 构建方法的确定

主机设备具有外形复杂、数量少、对全厂设计影响大等特点。外形复杂决定了主机设备用SE参数化模型构建难度高、可行性低。设备外形对设计影响大决定主机设备在构建三维模型的时候务必准确。因此，CBMI在构建主机设备模型的时候采用了外部SAT模型导入法。

2.2 操作步骤

将由Solid Works（以下简称SW）或者SE设计而成的.asm装配体格式设备模型转化为.sat格式，然后运用SP3D里面的非参数化设备模块导入三维车间。

2.3 注意点

导入单体.sat格式模型不可过大。SP3D导入单体.sat文件的阈值为50 MB，当设备过大时需要把设备分成几部分后依次导入。以单系六级预热器为例，其整体转化为.sat格式文件后大概140 MB，故需分三部分分别转化为SAT格式导入。导入后在SP3D软件中进行装配。

主机.sat格式模型总量不易过大。当单个车间三维模型整体所占储存容量过大时会产生出图更新速度慢甚至出图更新失败等问题，此外车间模型存储量过大对服务器的要求也越高，因此主机设备转化为.sat格式时应作适当的轻量化。轻量化可以通过设备工程师通过选择性压缩非关键性零件来实现（如去掉预热器上空气炮的钢丝绳），也可以通过相关厂家提供的轻量化插件来自动实现设备的减重。

注意做好与采购部协调工作。由于主机.sat模型的获得很大程度上依赖于设备厂家的三维.asm文件，因此需要特别注意与采购部的协调，以免出现中标厂家不提供或者没有能力提供符合要求三维模型的情况而延误设计进度。

3 结束语

在SP3D中辅机设备一般利用SE构建参数化设备模型，导入服务器，在设计中根据厂家返资调节模型参数；主机设备一般将由.asm文件转化成的.sat文件导入服务器直接用于设计。SE参数化模型在设计中外形可调，可以重复利用能满足设计中辅机设备型号不一、数量大的特点；非参数化.sat模型适用于数量少对设计质量影响巨大的主机设备。两种方法综合运用，基本可以实现水泥厂SP3D三维设计中设备模型的构建。

[1] 刘辉, 陈洈臣, 张超.SmartPlant 3D 在水泥三维工厂设计中对设备的处理[J].水泥,2014(8): 42-44.

TQ172.8

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1008-0473(2016)04-0068-03 DOI编码：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.04.014

2016-01-08）