摘要：目前，我国的化工行业发展十分迅速，化学工业在国家的工业建设中发挥着重要的作用，而随着科学技术的发展，对相关的化学技术也提出了新的要求。传统的化工设计使用的二维设计技术，这种设计技术在使用的过程中显露了诸多的弊病，因此，化工企业需要进行技术上的改革，引进最新的管道设计技术一一三维管道设计技术。三维管道设计技术革新了以往二维管道设计技术的很多缺点，在技术上比较成熟，因而在化工设计领域得到广泛的认可本文主要分析了三维管道设计的主要特点以及三维管道在化工设计中的具体应用。
关键词：三维管道设计;化工领域;应用
引言
化工行业以石油、天然气为原料，经一系列物理、化学反应，生成石油、化工产品。化工配管不同于其他行业，因化工行业往往具有毒性，高压，高、低温，易燃易爆，腐蚀性，因此，对于化工配管应做更高的要求。化工管壁因长时间与高温高压化工产品接触，经受不同温度和不同浓度酸碱盐的“洗礼”以及气液相的高速冲刷，极易发生腐蚀、管壁材质剥离等问题，造成严重的安全隐患。因而，化工工艺中的配管设计应被格外重视。
1三维管道设计软件的概述
二十世纪八十年代末期，为了解决化工工程管道设计中设计工时占用工作总量大、人工成本投入高、复杂设计风险高的缺点，我国引入了CALMA-CAD、COMPIPE、PDMS、SMARTPLAN-T3D、AUTODESKPLANT3D、CADWORX等成熟的外国知识产权软件进行计算机三维配管和材料统筹。这类软件大都在AutoCAD二维图和ISO管线图的基础上实现了核心材料信息数据库的构建、三维管线布局建模以及材料表的生成统筹等。然而较为昂贵的引入价格、全英文的操作界面以及不符合国人思维习惯的操作逻辑使得这类软件在国内的实际应用中并没有取得理想的经济效益。鉴于此状况，国内优秀的设计院配合软件开发公司制作了一系列具有自主知识产权的三维管道设计软件，如上海派品软件公司的SPDA系统，北京中科辅龙公司的PDSOFT系统和上海化工设计院的PDA系统。
2三维软件在化工管道设计的具体应用
三维管道设计的关键是如何系统进行建模，主要涉及过程如下:1)建立元件库，汇总元件属性信息。首先，系统建立元件库。所谓的元件库就是在管道设计中会用到的元件的数据信息库，包括三通、四通接和弯头等。建立元件库，就是分类汇总这些元件的数据信息。设计人员只需要在元件库中输入关键词就可以调出自己需要的信息，作为设计的数据依据。而后再将设计中用到的管道、阀门及其他元件整合在等级库中，为后续的管道建模做准备。2)设备建模。设计师首先要拿到设备制造厂的相关信息资料。然后在三维管道设计系统中使用Equipment模式建立设备模型。设备建模采用类似于搭积木的形式，同时把设备的各个接口的管嘴，根据详细的信息分类定义属性。然后根据总体的布局对设备进行定位。3)管道建模。管道建模，把设计系统调到Pipework模式，管道的绘制可以在2D及3D模式下绘制双线管图，依次插入法兰、垫片、阀门、弯头等管件。还可以通过AUTOROUTE等命令提高绘制管线能力。最后通过“不连续检查浏览器”检查己经绘制的管道的连续性，并及时修改。而在传统的二维管道设计中，需要对设备以及管道进行针对平面图、正视图、以及侧视图三个视图在设计中对应位置、角度关系方面的构思，而这一切的完成只能依赖相关设计人员的空间想象能力，由于设计人员的水平参差不齐，很容易造成因主观因素造成的设计误差，给化工企业造成损失。4)管道设计出图。在完成管道设计的模型搭建后，三维管道设计系统可直接生成管道设计图，也可以直接抽取符合施工要求的管道轴测图。这样使得出图效率和准确性都大幅提高。
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3化工装置的安全设计
（1）石油化工装置设计在满足相关的工艺标准的前提下，要按照防火防爆的要求，为消防、维修和运行提供更便捷的条件。（2）针对一些石油化工企业在储存易燃易爆物品的仓库，工作人员要做好合理的柜号，使防火防爆体系有一个良好的基础。（3）一些危险性比较高的化工装置要设立在独立的厂房中，还要注意远离一些比较重要的化工装置、办公区域等场所。（4）设计人员针对存在易燃易爆物品的厂房中要有足够的泄压空间，泄压的区域不能建立在工作人员多的地区，并且要隔离易爆反应比较强的装置附近。（5）相关的设计人员要重视各个装置或者建筑物之间的距离，严禁消防死角的存在，确保石油化工装置都在消防系统控制的范围内，使消防人员可以及时的对火灾和爆炸事故进行救援。
4化工装置管道的安全设计
石油化工装置管道设计要遵循安全性和可行性原则，因此在进行管道设计的过程中使用到的材料要具有一定的强度。设计人员主要考虑到管道的抗震性、日常运行和脆性等方面的要求管道运行中的温度变化、管道破裂、管道腐蚀等。同时要考虑到外界因素，例如雷电、暴雨、冰雹等自然环境对管道和装置的影响。在明确管道设计方案前，要检测管道的废气排放和取样情况，并且还要注意管道安全阀、泄压设备、自控装置等运行状况。除此之外，管道运输物质容易出现火灾或者爆炸，要保证管道不穿越一些建筑物，同时在管道进行多层布局的时候，最上面设置熟料管道，最下面多是腐蚀性比较强的管道，一些易燃管道和不易燃管道要用不易燃材质隔开。
5三维管线设计的优势分析
三维管道是一项比较成熟的技术，与二维管道技术相比具有以下技术上的优势:①三维管道设计具有更强的可视性。传统二维管道设计只能在平面的环境下进行管道设计，很多设计上的细节不能直接呈现，对于设计者和后期的施工者来说都是一项比较大的挑战，技术要求非常高。而三维管道设计的作图环境是立体的，设计者是在一个立体的设计空间中进行管道设计的，设计者可以全方位、多角度地综合考虑管道设计的每一个细节，对于管道细节设计更加精确。②三维管道设计可以共享数据。传统的二维设计的图片、文稿等数据是不能共享的，因为设计师的设计数据一般在自己手中，相关的设计经验和设计数据很难共享。三维设计改掉了这一弊端，将设计师的设计数据存储在同一数据库中，同时为数据设置权限。相关设计师只要取得权限，就可以阅读其他设计师的作品、交流设计经验。数据上的共享使得设计师有了更多的技术上的资源，管道设计更加完善。③三维管道设计检测更加精准。在化工管道方面，设计方案最终能否顺利施工是衡量一个设计方案的指标。二维的管道设计经常会在施工的过程中发生管道碰撞的问题，这是因为很多二维的设计难以照顾到设计的细节。如何减少管道施工中管道相撞是管道设计的主要问题。三维管道设计可以在施工之前利用电脑技术做实际模拟检测，检测出设计方案中存在管道相撞的情况，相关设计人员可以根据检测结果及时修改设计。
结语
运用三维管道设计是管道设计的需要，三维管道设计大幅减少了设计的时间，提高管道设计的效率和准确性。运用三维管道设计可以有效地降低在管道施工中出现的管道相撞的情况，减少了化工企业的损失。由于很多化工企业使用三维管道设计系统的时间不长，所以对于相关软件的使用可能还不够熟练，因此相关设计人员一定要明确三维设计的流程，减少因为主观因素造成的误差，完善管道施工，促进化工个业的发展。
参考文献
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[2]崔洪然，马超，张发，陈欣，高杰.三维设计软件在海洋平台模块钻机管道设计中的应用[[J].石油和化工设备，2017,(5):98-101.
论文作者:智钟慧
论文发表刊物:《城镇建设》2019年13期
论文发表时间:2019/9/26
标签：管道论文; 化工论文; 装置论文; 建模论文; 设计人员论文; 数据论文; 系统论文; 《城镇建设》2019年13期论文;