Опыт трехмерного моделирования промышленных объектов Медного завода ЗФ ОАО «ГМК “Норильский Никель”»
Цель данной статьи — рассмотреть практические примеры использования трехмерных моделей на примере проектирования промышленного объекта.
Трехмерные модели могут создаваться как для вновь проектируемых, так и для реконструируемых (модернизируемых) объектов. При этом первые, безусловно, предоставляют большую свободу для творческого аспекта деятельности проектировщиков, тогда как вторые имеют практическую полезность, позволяя интегрировать вновь проектируемые системы в действующие технологические переделы, задавая четко очерченные границы для компоновки оборудования и дополнительных архитектурно-строительных сооружений.
В качестве объекта, на примере которого будет показано использование трехмерного моделирования в проектировании, выбран один из вспомогательных переделов технологической цепочки Медного завода Заполярного филиала (ЗФ) ОАО «ГМК “Норильский Никель”» — отделение приготовления известкового молока. Основная продукция Медного завода — электролитная медь, концентраты драгметаллов, элементарная сера, серная кислота. Основные производственные мощности — плавильный цех, электролизный цех, а также цеха производства элементарной серы и серной кислоты.
Отделение приготовления известкового молока включает баковое, мельничное, классификационное оборудование, а также обвязку технологическими трубопроводами. Эту технологическую цепочку предстояло разместить на действующих производственных площадях очистных сооружений Медного завода.
Для выполнения поставленной задачи было принято решение — создать трехмерную модель существующего цеха и вписать в отведенное для компоновочной схемы пространство комплекс технологического оборудования. Помимо этого реализация проекта в трехмерной модели преследовала и другие цели — совершенствование технологии производства проектных работ с использованием программ автоматизированного проектирования и определение целесообразности приобретения новых программ и практического использования ранее закупленных.
Для работы над проектом была организована рабочая группа в следующем составе: архитектор, проектировщик железобетонных конструкций, проектировщик металлических конструкций, инженеры-технологи и инженеры-конструкторы. Сопровождение программного обеспечения и технология совместной работы в сети обеспечивались специалистами отдела автоматизации проектирования.
Трехмерная модель создавалась в различных прикладных пакетах для разных разделов проекта. Общей была единая графическая среда — AutoCAD (все чертежи выполнены или конвертированы в формат DWG).
Для создания объемной модели здания была предложена и реализована ссылочная технология. Все файлы были размещены в локальной сети института с разделением прав доступа. Каждый из участников проекта сделал общий чертеж, объединяющий файлы его раздела, например «Компоновка механотехнологического оборудования». На основе компоновок были реализованы две главные сборки — архитектурная и технологическая, объединенные, в свою очередь, ссылками на общую модель.
Таким образом, общая трехмерная модель содержит информацию по всем чертежам проекта и динамически отображает все изменения в любом из составляющих ее чертежей. Используя средства визуализации общей сборки (например, Autodesk Volo View), главный инженер проекта может оценить состояние процесса проектирования.
На рис. 1 приведена иерархическая структура общей модели проекта по реконструкции отделения приготовления известкового молока.
Архитектором был создан трехмерный архитектурный объем цеха на основе существующих архивных чертежей здания (рис. 2). Все участники проекта могли из своих чертежей ссылаться как на компоновочный файл архитектурной сборки, так и на отдельные файлы архитектурных элементов. Например, файл «Оси», содержащий разбивочную сетку осей, находится в качестве вставленной ссылки в файле «Сборка АР»; одновременно его в качестве наложенной ссылки могут включать другие файлы проекта, разрабатываемые конструкторами и технологами.
На следующем этапе были выполнены железобетонные конструкции (фундамент здания и фундаменты под оборудование), а также металлические конструкции здания (колонны, связи, площадки на различных отметках, лестницы), которые были помещены в компоновочный файл «Сборка КМ» (рис. 3). Благодаря ссылочной технологии, объемная модель оказалась прозрачна для проверки компоновочных решений и коллизий конструкций.
Объемные модели оборудования выполнялись параллельно технологами и конструкторами в различных программных комплексах. Разработка трехмерного оборудования (бак с перемешивающим устройством, сиот левый и правый, тележка Q=4 т, механизм передвижения) осуществлялась конструкторами в программе Autodesk Inventor v.5.3 (рис. 4). Проектирование велось по методу «снизу вверх» — разрабатывались детали, компоновались узлы-сборки и далее из них строились модели общих видов изделий. Всего было выполнено десять различных моделей нестандартного оборудования. Модели оборудования, построенные в Inventor, размещались в подготовленном архитектурно-строительном объеме.
Часть оборудования проектировщики выполнили средствами трехмерного моделирования в AutoCAD (кран, автомобиль КамАЗ и т.п.), а кое-какое оборудование (например, насосы) было взято из баз данных программы CADWorx/Pipe 2002 (рис. 5). Обвязка технологического оборудования модели трубопроводами и установка запорно-регулирующей арматуры были тоже выполнены с помощью CADWorx/Pipe, продукта компании COADE, Inc.
Для технологического проектирования при разработке проекта был также опробован пакет Plant-4D (рис. 6). В этой программе были созданы альтернативные трехмерные модели емкостей и практически вся обвязка нижнего уровня.
Таким образом, технологическая часть проекта была выполнена в двух программных комплексах: CADWorx/Pipe (рис. 7) и Plant-4D (рис. 6). После сравнения двух вариантов компоновки технологического оборудования в окончательной общей модели (рис. 8) было принято решение использовать технологию CADWorx/Pipe и Autodesk Inventor, продемонстрированную специалистами компании ЗАО «ЕМТ Р».
Итоговые результаты первого этапа выполнения проекта с использованием трехмерного моделирования позволили разработать предварительную методику и необходимые организационно-технологические мероприятия для дальнейшего внедрения в практику проектирования. На втором этапе исходя из трехмерной модели, полученной на первом этапе выполнения проекта, должны быть получены рабочие чертежи. Здесь следует подчеркнуть, что первый этап проекта длился всего около двух месяцев.
Новые прогрессивные методы проектирования, внедряемые в институте «Норильскпроект», позволяют с уверенностью смотреть в будущее и создавать качественную проектную продукцию в интересах наших заказчиков — структурных подразделений
ОАО «Горно-металлургическая компания “Норильский Никель”».
Институт «Норильскпроект» выражает особую благодарность компаниям ЗАО «ЕМТ Р» и Consistent Software за оказанные при выполнении проекта консультации и предоставленные для опытной эксплуатации программные продукты.
 |
|
