管道支吊架设计软件AutoPHS2000/AutoPHS2002的开发
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摘要 管道支吊架设计软件是管道设计中频繁使用的软件，可大幅度提高设计效率。本文介绍了管道支吊架设计软件AutoPHS2000/AutoPHS2002的主要功能及特点。
关键词 管道支吊架设计软件 CAD AutoPHS2000 AutoPHS2002
管道支吊架的组装设计、绘图和材料统计工作约占管道布置设计工作量的30%～60%；在核电站工程设计的CAD系统标准图库中，各类支吊架图纸要占50%～60%。在有大量工艺管道，特别是热力管道的工厂设计中，管道支吊架设计常常成为工程设计的瓶颈，制约着设计进度。如果实现计算机自动设计支吊架(包括绘图、材料统计和提资)，则可提高工效10～100倍，并确保设计质量。因此，管道支吊架软件的开发与应用具有重要意义。
国外的大型三维工厂设计系统有的包含了管道支吊架设计功能，能直接在3D工厂模型中建立管道支吊架模型。建立的模型可参与碰撞检查。软件可生成支吊架组装图、输出报表等，功能很强。
如英国CADCentre公司开发的PDMS三维建模软件，就内含有PH&S支吊架设计功能。美国Intergraph公司的PDS、Bentley公司的PlantSpace三维工厂设计系统，也包含有加拿大Pelican Forge公司开发的支吊架建模工具SupportModeler。这三种3D软件包在国内都已有一些用户，如东北电力设计院引进了PDMS并将其用于示范电厂的设计，湖南省电力勘测设计院也引进了PDMS并建立了电厂模型；中南、华北、华东、山东、浙江电力院等引进了PDS在工程中应用；广东、河南、黑龙江电力院引进了PlantSpace用于工程设计。
国外也有一些专业支吊架生产厂家开发了适用其公司产品的支吊架软件。如在德国管道支吊架市场占有率达90%的德国LISEGA公司推出了支吊架设计软件LICAD。LICAD的局限性在于： 1、只能用于LISEGA公司的产品；2、据称暂时不能选择根部。美国很大的Shaw集团公司不仅使用PDMS和PDS设计管道系统，也使用一个专业的支吊架软件FCI-HANGER来设计管道支吊架。美国BERGEN-POWER管道支吊架公司开发了一个PSDA软件，也可设计管道支吊架。PSDA的优点是可以设计非标管部的零件规格。根据对下载的PSDA演示程序所作的分析，该软件可能使用LISP编写并且在AutoCAD R12 for DOS上工作。
国内电力行业的支吊架设计软件从80年代中后期开始起步，先后出现了一些电力设计院开发的软件。由于开发人员一般都是专业设计人员，有很多工程设计任务，开发者时间与精力受到限制，而且没有开发团队的支持，国内的这些软件一般界面较差，输入不方便，有些错误没有得到及时修改，功能没有增强，影响了软件的进一步推广与应用。
本公司综合分析了国内外管道支吊架设计软件的优缺点，设计了先进的WINDOWS版本的管道支吊架设计软件AutoPHS2000/AutoPHS2002，为广大设计人员提供了一个高效的支吊架设计工具，大大减轻了设计者的劳动强度。
AutoPHS2000以广受欢迎的VB6.0企业版作为开发工具，采用强劲高速的Jet数据库引擎和DAO数据访问对象及SQL编程，依托先进的AutoCAD R14
ActiveX Automation技术，通过详细规划支吊架产品数据库，为用户提供了一个通用高效的管道支吊架设计操作环境。AutoPHS2002除了在理论模型上保持与AutoPHS2000高度一致，在开发工具上则完全采用微软工业化开发技术VC++6.0，以大量的MFC类库编程提高开发效率、运行速度和稳定性，且增加了ADO对象开发技术以简化编程。大量的测试表明，AutoPHS2002比AutoPHS2000V1.29版速度至少提高1倍。其次，AutoPHS2002提供了独特的十分强大的自动选型工具，可以瞬间从数百上千个模板及几千个原始记录中迅速选择到适合当前支吊架的模板，比AutoPHS2000提高工效近5倍。
AutoPHS2000/AutoPHS2002只需要少量的用户交互输入，规则判别和有效性验证减少了大量的错误发生。由于处于规则库的管理之下，AutoPHS2000/AutoPHS2002实际上变成了一个智能化的专家系统，即使没有设计经验的新手，在图形化的界面及支吊架组装规则引导下，也能迅速学会输入必要的数据，设计出符合工程设计规范的支吊架组装图。AutoPHS2000/AutoPHS2002自动分门别类统计支吊架管部、连接件、弹簧、恒力弹簧、附件、根部拆零的型钢、螺栓螺母等所有材料。材料汇总表有多种格式，如AutoCAD、Excel、纯文本、Web格式，可方便地通过互联网发布。
支吊架设计属于管道设计的一部分。一个工程有几十或上百条管线，几千个支吊架。一个设计部门往往同时开展几个项目的设计，为此，AutoPHS2000/ AutoPHS2002规划了强大易用的数据库系统。利用AutoPHS2000/ AutoPHS2002可查询到工程中任何管线上任何支吊架的装配情况，所以，它不仅适用于设计院，也适用于安装公司在安装之前校核支吊架错误或安装中检查支吊架组装型式，甚至临时对支吊架修改。
AutoPHS2000/ AutoPHS2002的主要功能如下：
△生成管道支吊架组装图。
△自动统计材料。
△自动生成支吊架一览表。
△自动生成目录。
△与应力分析软件接口。
△ 与三维工厂设计软件接口。
△ 提供支吊架18种生根结构强度、挠度计算公式。
AutoPHS2000/ AutoPHS2002的输入功能灵活多样，十分强大。不仅有填表式输入，而且有非常直观的图形化输入，不仅可单个手工输入，也可直接从管道应力计算结果文件中提取数据，还能以某个支吊架为复制对象，将其数据根据需要部分或全部拷贝到其他支吊架中。
AutoPHS2000/ AutoPHS2002需要输入的数据信息主要有工程信息、卷册(管线)信息和支吊架信息。
工程信息包括工程代号、工程名称、机组台数。
卷册(管线)信息包括卷册代号、卷册名称。
支吊架信息包括支吊架编号、计算点编号、管道外径、工作温度、支吊架类型、支吊架荷载和位移(冷热态)、支吊点定位座标、管部型式、根部型式等几十个数据。
在图形化输入模式中，一个支吊架组装图的界面呈现给设计者。设计者可从多达数百个支吊架样本图中选择合适的组装结构，如果样本图中没有合适的结构，则根据当前支吊架的已知数据，程序搜索整个数据库，根据选项菜单中设置的搜索准则，选出可用的管部或根部型式放在一个列表框中供设计者参考。设计者可选择满意的可用型式，一步一步选择下去，每一步的选择都符合支吊架的连接匹配规则，最终构成满足条件的支吊架组合结构，该组合结构（称为模板）将被加入到模板库中。程序有足够的智能，保证模板库中的每种支吊架组合都是唯一的。
程序从可用型式中选择第一个合用的荷重最小的根部。
l 根据热态吊零原则，选择弹簧。可选不同标准不同厂家的弹簧、碟簧，自动根据热位移选择变力弹簧（碟簧）或恒力弹簧（碟簧）。
l 支吊架组装尺寸计算，如自动计算、园整和分配拉杆长度，拉杆长度准则满足西北院、华东院两院标准，并且可自定义拉杆长度准则。拉杆长度裕量准则结合华东院标准和优易软件公司自定义标准，比单纯的西北、华东两院的裕量标准更科学合理，且更具经济性。
l 自动校核吊杆偏转角。吊杆偏转角>规定值(弹4或刚3度)时自动偏装，偏装无法满足偏转角要求时给出提示。
l 生成管道支吊架组装图（包括零件明细表、荷载位移表、零件编号、分段尺寸、拉杆两端插入尺寸、根部定位尺寸、根部双槽钢间距尺寸等，安装时无需再翻查手册或另外出图）。每张组装图上用左视图、右视图两个视图表示支吊架组装全貌。
l 修改支吊架组装图
组装图的零件尺寸、编号、规格等可方便地修改。修改针对数据库和AutoCAD图形对象同时进行，因此修改之后，零件明细表的内容也可自动更新。
l 统计汇总材料
根据用户选择，按卷册或工程对所要求的范围自动分门别类按恒力弹簧、弹簧、管部、型钢、连接件、附件、螺栓螺母统计零件和材料（根部材料拆成型钢和附件，拉杆和型钢既有按长度统计的材料表，同时也输出零件汇总表，便于采购、下料；根部零件还输出整体零件统计，便于制作参考）。数量绝对精确，一个都不会少，也不会多。型钢、拉杆统计按真实长度计算，不需要用户重新输入，也不是按支吊架手册所给出的平均长度。由于计算长度的公式存储在支吊架根部结构制造数据库中，所以可以在产品数据库中定义用户的支吊架根部结构。
l 自动生成支吊架一览表(包括180mm宽、270mm宽或用户自定义形式等多种规格)。
l 自动生成目录。
支吊架一览表、目录很繁琐，自动生成明细表、图号和图名的功能减少了用户输入工作量，也避免了誊写错误。
支吊架零部件产品繁多，标准各异，因此支吊架设计软件必须细心地规划产品数据库，尽量满足各种行业设计的要求。目前建立的产品数据库包括管部、根部、刚性连接件数据库，以及变力弹簧（碟簧）数据库、恒力弹簧（碟簧）数据库。目前建立了国家电力公司西北电力设计院(1998最新版)、华东电力设计院汽水管道支吊架、华东电力设计院烟风煤粉管道支吊架三大标准数据库，兼容国内、国际支吊架标准。还建立了常州电力机械厂、江阴石化设备厂弹吊分厂、大连弹簧厂、扬州东方吊架厂的产品数据库。
l 通用性
支吊架软件的设计难点在于通用性难以满足，这从PDMS中的PH&S可以得到证明。PH&S的三维功能很强，设计者完全工作于厂房三维模型之中，但是也正因为如此，其支吊架结构设计受到程序限制，新增加的支吊架结构需要修改程序。AutoPHS2000/ AutoPHS2002虽然是二维产品，但在软件开发过程中充分考虑了开放性与通用性，通过维护数据库来适应各种行业的支吊架标准，满足了不同行业需求。
l 简易性
尽管AutoPHS2000/ AutoPHS2002功能强大，使用却很简单方便。比如，只要点一个菜单，即可绘制出支吊架组装图。零件编号和零件明细表自动绘制。支吊架设计工作量大，但基本上是一些重复的数据查找、抄写，这样的事情让计算机做再合适不过了，没有必要提供复杂的菜单系统和众多的手工命令，点一下菜单，让它干完其余的事情得了，用不着大费周折。
l 表格引擎
为了满足CAD中各种表格的输出要求，AutoPHS2000/ AutoPHS2002提供了功能强大的表格引擎，可以从上往下也可以从下往上绘制，字体大小和字段宽度均可由用户随意控制，可以输出任意次序的字段数据。例如，零件明细表和材料明细表来自于同一个数据库中同一个表的记录，可是将它们输出到AutoCAD中“数量”和“材料”两个字段的次序却不同（至少在电力设计热机专业是如此）。
表格引擎提供了快速用户化表格输出的能力。
l 开发快
AutoPHS2000/ AutoPHS2002摒弃了LISP，完全使用VB/VC。这样做免除了对LISP的关心，只要支持VB/VC就行了，加快了开发速度和产品升级速度，有利于用户获得更优秀的产品。
准备开发AutoPHS2000/ AutoPHS2002的网络多用户版本，增强其数据库共享功能。数据库采用SQL Server，采用客户/服务器体系结构。
准备建立和美国COADE公司的管道应力分析软件CAESARII的接口。
准备开发三维版本的AutoPHS。
1. 上海科学技书出版社：《管道支吊技术》，林其略、周美芳编著，1994年2月第一版。
2. 西北电力设计院：《火力发电厂汽水管道支吊架设计手册》，1983年。
3. 水利电力出版社：《管道应力分析》，王致祥，梁志钊，文启鼎，孙国模，1983年10月第一版。