前言

以分解爐、多級旋風(fēng)筒、換熱連接管道、撒料裝置、翻板閥及相關(guān)組件構(gòu)成的新型窯外分解系統(tǒng)是目前國際水泥熟料煅燒技術(shù)發(fā)展的主流。

在現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)中，預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)顯然是核心技術(shù)。因此，在研發(fā)設(shè)計過程中，如何在滿足預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)化其空間結(jié)構(gòu)上的布置，是系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。目前國內(nèi)水泥設(shè)計院大多都習(xí)慣在基于二維的計算機輔助設(shè)計軟件平臺上進行相關(guān)設(shè)計，主要是因為二維設(shè)計已經(jīng)非常熟練，而且素材多樣完備，而三維設(shè)計還處于起步階段，需要投入大量時間和人力去構(gòu)建完善大量的單體族、相關(guān)數(shù)據(jù)庫，耗時費力。但不可否認，三維設(shè)計使設(shè)計由平面設(shè)計變?yōu)榭臻g設(shè)計，能直觀真實地反映所設(shè)計物體的空間關(guān)系，使設(shè)計更細化、形象和直觀，有利于布置設(shè)計的方案比較優(yōu)化，提高設(shè)計質(zhì)量。三維建模已是大勢所趨，鑒于以上原因，某公司從2012年開始逐步開展了水泥廠三維設(shè)計工作，從族庫建設(shè)、協(xié)作模型搭建、三維出圖、碰撞分析、系統(tǒng)計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、Navisworks漫游及模擬等方面進行了探索，筆者有幸參與了其中的工作，現(xiàn)將基于Revit設(shè)計的水泥預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的三維建模及旋風(fēng)筒的參數(shù)化建模做簡要的介紹。

使用Revit進行預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)建模主要分為建立各組件族庫與系統(tǒng)整體成型兩個部分。組件包括分解爐、旋風(fēng)筒、換熱連接管道、撒料裝置、料管、翻板閥及煙室等。各組件均以單獨的載入族的方式建立參數(shù)化的族文件，建立過程包括族樣板文件選擇，利用參考線(面)與原點確定模型位置，設(shè)立尺寸標注，設(shè)立標簽、添加參數(shù)、利用幾何約束以及數(shù)學(xué)表達式來對不同尺寸之間依存關(guān)系進行描述、參數(shù)化、通過拉伸、融合等命令構(gòu)建族模型，進行族的管理等步驟。各單體族三維效果見表1。

表1 組件單體族效果

其他組件的參數(shù)化實現(xiàn)方法大同小異，不再贅述。下面將著重介紹旋風(fēng)筒的參數(shù)化建模過程。

預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)各級旋風(fēng)筒整體結(jié)構(gòu)大致相同，主要包括蝸殼、柱體、圓臺、錐部等組成。其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。不同規(guī)模旋風(fēng)筒各參數(shù)通常是以其與旋風(fēng)筒直徑參數(shù)的比值作為無因次結(jié)構(gòu)參數(shù)。因此，在旋風(fēng)筒參數(shù)化設(shè)計過程中，主要是構(gòu)建各結(jié)構(gòu)參數(shù)間的公式，建立各參數(shù)聯(lián)動變化、參數(shù)驅(qū)動。

圖2 旋風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)

旋風(fēng)筒分為三部分制作，上部的蝸殼，中部的主體以及下部的歪錐，首先在頂視圖畫出旋風(fēng)筒的外輪廓，通過拉升放樣等工具制作出相關(guān)的空間螺旋線，并給定約束條件及參數(shù)控制旋風(fēng)筒蝸殼的半徑，偏移量，進出風(fēng)口等大小，利用放樣制作出歪錐結(jié)構(gòu)，并給定偏移角度來定義歪錐偏移量。

三維模型參數(shù)化關(guān)聯(lián)需考慮因素很多，并且要應(yīng)對突發(fā)的問題，如：

(1)邏輯約束關(guān)系發(fā)生沖突：添加參數(shù)邏輯時，對每個新添加的參數(shù)進行測試，便于在出現(xiàn)沖突時迅速判斷哪個約束出現(xiàn)了問題，在不影響建模效率的情況下盡量減少參數(shù)數(shù)量。

(2)嵌套族參數(shù)未關(guān)聯(lián)：①關(guān)聯(lián)族參數(shù)。子族參數(shù)無論是實例參數(shù)還是類型參數(shù)在父族都可以重新設(shè)置，參數(shù)即可關(guān)聯(lián)既有參數(shù)也可新建參數(shù)。但是參數(shù)必須單位一致；②子族的使用。子在入到主中，可以載入一個，也可載人多個，如果是實例參數(shù)的話還可對多個組的實例參數(shù)設(shè)置不同的關(guān)聯(lián)參數(shù)；③子族可用的編輯功能。子族可以使用基本圖元可能的大部分功能，比如整列、對齊、鎖定、旋轉(zhuǎn)等。制作的過程中注意它們之間的物理和數(shù)學(xué)關(guān)系即可。

(3)不滿足約束：創(chuàng)建參數(shù)時沒問題，調(diào)整參數(shù)時卻發(fā)生不滿足約束問題。原因是系統(tǒng)是如何判定的，某些特殊的不規(guī)則模型，參數(shù)之間相互約束，當過多參數(shù)之間存在錯誤的邏輯定義，修改時影響其它的約束條件，系統(tǒng)就會報錯，解決方法就是刪除或更改相應(yīng)的參數(shù)和表達式，避免產(chǎn)生過約束的情況。

(4)軟件自身問題：自身有待完善、提升軟件表現(xiàn)為適用性稍差、兼容性不夠、導(dǎo)人性不足、穩(wěn)定性不強；此外，我國現(xiàn)有制圖規(guī)范要求仍基于二維出圖，但三維BIM在轉(zhuǎn)化為二維出圖方面，仍存在表達不到位、不規(guī)范、費時費力等弊端，與傳統(tǒng)CAD設(shè)計方法和作業(yè)流程的整合及銜接不夠順暢。

預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)設(shè)計階段的BIM模型根據(jù)工程實際遵照從下到上來放置構(gòu)件模型：(1)首先繪制整體框架的軸網(wǎng)和標高。新建預(yù)熱器工藝樣板項目，進人樓層平面和立面圖中，繪制相應(yīng)軸網(wǎng)和標高。按照土建結(jié)構(gòu)繪制出各層樓板和鋼梁，立柱等作為參考。(2)依次載人煙室、分解爐、旋風(fēng)筒、換熱管道等設(shè)備族到項目中，通過移動，旋轉(zhuǎn)等命令放置在各層平面上，并在剖面視圖中查看高度方向上的位置是否正確，不斷調(diào)整空間布置。(3)賦予各組件材質(zhì)，設(shè)定相應(yīng)的線型，線寬和顏色。標注各設(shè)備主體參數(shù)，定位關(guān)系尺寸等。成形后模型展示見圖3。

圖3 基于revit建模的不同規(guī)模預(yù)熱器效果圖

本文介紹了基于Revit的水泥廠預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)建模方法并對旋風(fēng)筒的參數(shù)化建模、建模過程中可能遇到的難點及處理方法進行了詳細論述。采用參數(shù)化建模方式建立和完善水泥廠模型數(shù)據(jù)庫，可以大大減少建模工作量，提高設(shè)計效率，達到了水泥工程設(shè)計信息化、精細化。

作者：曹正，湯升亮，朱永長，寧建根

來源：《中國中材國際工程股份有限公司》

微信公眾號：備件網(wǎng)（關(guān)注查詢更多資訊）

（本文來源網(wǎng)絡(luò)，若涉及版權(quán)問題，請作者來電或來函聯(lián)系?。?/p>