内容发布更新时间 : 2024/12/26 23:09:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于 平台的烟风煤粉管道数字化设计软件的研发

李华锋，谈宏力，冯伟波，张涛 （湖北省电力勘测设计院，湖北省 武汉市，）

摘要：本文对软件的数据库结构、设计模块、计算模块、协同设计做了详细介绍。软件通过

等级库访问元件库，在图形界面显示管道及零部件模型，并可将模型发布成。该软件还具有加固肋选型计算功能，并自动生成加固肋模型。通过对该软件的研发，可有效提高烟风煤粉管道及零部件的建模效率和设计质量。 关键词：烟风煤粉管道， ，，数字化设计

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火力发电厂设计是电厂建设的关键环节，设计效率和质量关系到电厂项目的施工进度、建设周期、工程质量和建设投资总额。随着信息技术的发展，设计环境应从二维设计平台向三维数字化设计平台过渡，运用三维设计软件，能够解决原来设计工作中普遍存在的碰、撞、漏等通病，可进一步提高设计的精细化程度，加快工程建设进度，节约投资成本。火力发电厂烟风煤粉管道中以矩形管居多，而矩形管的管径没有严格的统一规格，异形件也比较多，进行三维设计有一定的难度，而矩形管加固肋的设计涉及大量计算，为简化计算设计人员通常只能采用查表等办法，没有一套高效适用的设计解决方案，设计工作强度比较大。 我院的数字化工厂设计采用公司的 工厂信息模型解决方案，该三维工厂设计系统结合了和其他工厂软件的优点，并且具有更好的开放性和数据互用性。本文提出以 为基础平台，利用语言开发烟风煤粉管道数字化设计软件（六道软件），完善了工厂信息模型解决方案。该软件将烟风煤粉管道设计常用的《烟风煤粉管道零部件典型设计手册》（和）标准零部件、非标零部件及型钢数据录入后台数据库，以方便的交互方式让设计人员实现对烟风煤粉管道的数字化设计；同时该软件具备加固肋选型计算功能，极大的提高了设计人员的设计精度和效率，完善了我院工厂信息模型解决方案。本文针对六道软件的数据库、计算模块、设计模块、协同设计做一介绍，以供相关研发及设计人员参考。

软件数据库

软件的开发工具为 ，软件后台数据库平台采用数据库。数据库分为元件库、等级库、设计库三种。要进行设计，首先需要有元件库(存放标准部件的数据库)，元件库包含了特性数据，存放了材料、壁厚、重量等应力分所需要的数据；软件自带了烟道、冷风道、热风道、制粉管道、送粉管道等元件等级库，用户也可以根据工程需求建立相应的的等级（）；设计过程中所有的信息保存在设计库中，一般用户仅需操作设计库。

元件库

元件库（）是指管道零部件总库，一般按照不同的标准编制，如对于烟风煤粉管道零部件可分为和两个标准。六道软件使用层次数据结构组织元件库。本质上，对元件库操作的过程就是操作这些元素的过程。通过软件提供的元件库模块，可以对元件的属性、用途、图形表示规则和快速引用进行配置，创建各类元件集合和元件匹配表。对于特殊的管件，已经在

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库中定义了其连接点，如补偿器的连接点为其端面内20mm。

图 零部件连接点 图 创建元件形集

等级库

等级库（），也叫规范库，可以对具体的项目，从单个或多个元件库中按照项目要求提取的一部分管件，组成等级库，它是设计库与元件库之间的桥梁。通过软件提供的数据库工具，软件管理员可以方便的建立工程所需的等级库，以提高设计人员建模的精度和效率。对于汽水管道，一般是按照压力、温度等建立等级，对于烟风煤粉管道，由于其特殊性，针对特定工程，一般可按照卷册建立等级。

图 标准元件库及数据库工具

设计库

设计库是工程数据库。设计人员在等级库中选择元件后，等级库中的元件自动找到对应的元件库中的元件，元件库中的几何形状和数据被设计库参考。同时设计库中还存放工程中管道零部件的空间位置信息。

计算模块

我国火力发电厂烟风道设计人员大多采用文献[]和文献[]推荐的方法进行设计计算。六道软件将文献[]中烟风煤粉管道加固肋的选型计算方法程序化，简化了加固肋设计计算流程。

加固肋中心间距计算

tt矩形烟道道体面板按照四周固定的薄板大挠度塑性变形理论计算，应力≤?s/nF，?s为钢材在设计温度下的屈服极限，nF为抗塑性饺安全系数，面板按照其相对挠度控制在道体计算面板宽度的，并控制面板自振频率f?20Hz（常规设计）及f?40Hz（振动设计）。

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加固肋中心间距的实用计算公式（选定值）如下：

按强度（应力）条件计算：

Smax?55????t?q?50(mm) （）

按刚度（挠度）条件计算：

Smax?84?3E?q?50(mm) （）

按振动（频率）条件计算：

Smax?116?4E?50(mm) ?f?20Hz? （）

Smax?82?4E?50(mm) ?f?40Hz? （）

对烟道道体分别按照（）（）式计算，以强度和频率条件作为控制依据，刚度条件作为校核依据。

加固肋选型计算

形成箍状的加固肋属刚架结构，按刚架计算，不形成箍状的加固肋属于简支结构，按简支梁计算。横向加固肋应力，理论上为弯曲应力与正应力之和，即??M/W?N/F?[?]，为便于计算，实际计算中忽略正应力N/F，按纯弯曲应力考虑，误差一般小于；加固肋选型的挠度计算分为简支（铰接）和半固支（刚接），控制挠度值?1/400；振动计算分为刚接和铰接两种，刚接时按多支点梁的第一自振频率计算，铰接时按简支梁的第一自振频率公式计算，并控制加固肋的一阶自振频率f?20Hz（常规设计）及f?40Hz（振动设计）。加固肋选型的实用计算公式如下：

按强度（应力）条件计算：

tZ????50(mm) （） 铰接（简支） Lmax?2828?qStZ???固接（固支） Lmax?3464??q0??qdl?S?50(mm) （）

t按刚度（挠度）条件计算： 铰接（简支） Lmax?1243?3EI刚接（固支） Lmax?1566?3EI按振动（频率）条件计算： 铰接（简支） Lmax?498?4EI?qS?qS?50(mm) （） ?50(mm) （）

GG?50(mm) ?f?20Hz? （） ?50(mm) ?f?40Hz? （）

Lmax?352?4EI刚接（固支） Lmax?542?4EIG?50(mm) ?f?20Hz? （） ?50(mm) ?f?40Hz? （）

tLmax?383?4EIG公式（）（）符号：S横向加固肋中心间距，mm；?道体面板厚度，mm；[?]钢材在设计温度下的许用应力，MPa；?q道体计算面板上的组合设计荷载，kPa；?qdl道体计算面板上的当量设计荷载，kPa；q0烟道介质设计内压荷载，kPa；f道体面板、加固肋的自振频率，Hz；L横向加固肋计算跨度，mm；E钢材在不同温度下的弹性模量，GPa；

I道体计算面板上加固肋截面的断面惯性矩，cm4；G加固肋单位长度理论质量，kg/m；

Z道体计算面板上横向加固肋组合截面的断面系数，cm3；?道体临边面板加固肋对计算

面板加固肋刚度的影响系数。

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