摘要：鉴于模块化建造技术在AP1000核电站的设计和建造中的成熟应用，介绍了模块化设计的定义和优点，并结合设计阶段和施工环节遇到的问题，探讨了模块化设计引入核燃料元件生产线的可行性。针对干法（IDR)工艺的特点，对模块的划分、基于PDMS的管道模块化设计的前提和实现进行了探讨。
关键词：模块化设计；PDMS; 干法（IDR)工艺；
1前言
目前世界上陶瓷级UO2粉末生产主要有ADU法（湿法）和IDR法（干法）两种方法，由于IDR法与ADU法相比具有流程短、设备少、生产连续性好等明显的优点，因此世界上许多国家均采用此法生产高性能的陶瓷级UO2粉末，在我国已实现了工业化生产，工艺是先进的、可靠的。随着我国核电领域的迅猛发展，对核燃料的需求日益增加，促使核燃料循环各领域进入到一个全新的发展时期。在此情况下，如何准确、高效的完成燃料元件生产线管道布置设计问题成为亟待解决的问题。基于PDMS三维工厂设计管理系统的模块化设计将先进的计算机辅助设计技术与模块化设计技术结合起来，为设计者提供了高效、仿真的绘图手段，大大提高了设计效率和设计质量。
2模块化设计
2.1 定义
模块化是一种新的标准化设计方法，与传统的设计方法截然不同，它是统筹整个工程项目，把其中含有相同或相似的功能单元分离出来，用标准化原理进行统一、归并、简化，以通用单元的形式独立存在的一种一体化设计方法。
2.2 优点
从模块化的概念可以看出，模块化其实就是模块设计、模块预制、模块安装的过程。模块设计是龙头，但模块化技术的优点主要体现在模块化施工，目前在中国的核电站建设中只有AP1000完整的提出了模块的定义，并应用于AP1000核电站的设计和建造中。下面将AP1000核电站采用模块化技术的优点介绍如下：
（1）由于模块化建造方法的引入，使得在建造活动中增加了平行作业，缩短了工程的工期。
（2）对资源的投入来说也很有利，因为模块化使资源的投入更扁平化，减少了高峰期资源的投入，对计划编排和执行更有利。
（3）在HSE（健康、安全和环境）方面，由于模块化建造将原来在建造环境较差的工作，尤其是高空作业和密闭环境的作业转移到环境较好的车间里。这样极大的改造了工作环境，减少了安全事故的发生。
2.3 可行性
目前模块化建造不再是一项新的技术，而是有了成熟的应用，但引入干法（IDR）工艺生产线管道布置中，是一种新的尝试。
（1）设计阶段:不同产能生产线除了生产参数和关键设备干法转炉有所区别，工艺流程基本一样。管道布置设计若采用传统的设计方法就要进行大量的简单重复性工作，若采用成熟的经过验证的模块，就能有效缩短设计周期，提高设计的可靠性，降低设计风险。
（2）安装环节：从现场反馈意见来看，存在现场实际到货设备的接管问题，如转炉上保温蒸汽管道及保温蒸汽回水管道接口均为外螺纹，且因转炉高温运转起来之后有热位移，要求管道与设备之间采用软管进行软连接，但现场接管没有满足要求， 若将转炉、接管及接管支架、转炉平台等作为一个单元模块在车间预制和装配，最后运输到现场安装，就能解决现场存在诸如此类的问题，且方便和加速了现场的建造。
3干法（IDR)工艺生产线管道模块化设计
3.1干法（IDR)工艺流程概述
干法（IDR）工艺流程包括UF6气化工序、干法转化工序、稳定化均匀化工序、尾气处理工序等。
通过已完成的工程项目来看，不同产能生产线除了生产参数和关键设备干法转炉有所区别，主工艺流程基本一致。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆虽然不同项目的常见设备外形有所区别，但相同工序的基本一致。模块化设计的主题应该理解为不是不变，而是尽可能少变。这样管道布置采用模块化设计就能简化设计，减少重复性劳动，提高设计效率和设计质量。
3.2模块的划分
模块的划分合理、接口准确都是模块工程设计要解决的问题。利用PDMS的精确设计、精确定位以及方便切块组合的优势，可以将模块切割得很大，切割得很准，并成功解决模块和模块，模块和厂房之间接口精确的问题，最大可能地实现模块化制造、模块化施工。
按干法（IDR)工艺流程的主工序来分，模块可分为气化工序模块、转化工序模块、稳定均匀化工序模块、尾气处理工序模块。按模块的材料和部件，这些模块可统称为设备模块，由设备、管道、管道支架、泵等组成，其作为一个单元在车间预制和装配，最后运输到现场，并被安装进各个区域。
3.3 管道模块化设计的前提
管道布置设计应注意：①要按类型、规模分类，进行设备平面布置的典型化布置；②对通用设备、标准设备进行典型化管道布置设计；③对设备平面布置图进行模块分区，模块化程度较高的优先进行分区模块化设计；④管道材料数据库模块化设计；⑤管道标准支吊架模块化设计。
3.4 基于PDMS管道模块化设计的实现
干法（IDR)工艺的各工序常见的设备无非是泵、气化罐、换热器、水喷射机组、冷凝器、转炉等设备，对于这些设备的外形，每个工程可能会有所区别，但对于相同工序，则会有很多相似地方。如果每个设计人接到设计任务，都要去搭建设备模型，将会造成人工时的极大浪费。如果在PDMS软件设计系统中，把常用设备做成单体模块或将单体设备、管道、管道支架、钢结构集成为单元模块，复用时能够直接调用或稍加修改就可使用，不仅能节约人工时，还能极大提高工作效率。
对某一特定项目的干法（IDR)工艺生产线来讲，生产线的规模变化、平面位置的影响、自然条件的变化以及主要设备的选型及制造商的选择都是影响管道模块化设计的决定性因素。实行干法（IDR)工艺生产线管道模块化设计有一定困难，但可从典型设备和管道的布置来实现，下面通过气化工序模块和转化工序模块来具体说明探讨。
（1）转化工序的主要设备是转炉，每个工程转炉间的工艺流程基本不变，可把这一部分区域做成标准平面，直接选用模块。目前来看转炉间的布置设计完全可实现模块化设计和建造。
（2）气化工序在不同工程项目可采用冷阱或热箱，但气化罐及其接管、接管上的支架和支撑钢结构基本一致，可以把气化罐的典型布置方案作成模块存储在PDMS软件设计系统中供设计选用。
另外，布置专业在整个设计环节中处于承上启下的作用，因此，委托资料的模块化，是为下游专业模块化创造条件。干法（IDR)工艺流程和主要设备做出模板，大家都在这个基础上修改，不仅加快了本专业进度，还大大地缩短了项目周期。
4结语
综上所述，基于PDMS的模块化设计不仅仅是一个设计过程，更是一种设计理念。工程设计只有实现模块化、系列化，并在此基础上持续改进，才能加快工程建设和材料采购的进度，降低设计风险。项目越多，模块化设计的优势越大。一定要注意以下几方面问题：
（1）模块化设计的主题应该理解为不是不变，而是尽可能的少变。
（2）模块化设计一定要在强有力的技术基础上，确保所选用的模块最优。
（3）模块化设计要从源头抓起，管理层重视，各专业配合。
参考文献
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[3]路龙龙，模块化设计在雷达系统中的应用，电子元器件应用，2012,14（6）：49-52.
论文作者:谢艳琴,赵一川
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：模块论文; 管道论文; 工序论文; 转炉论文; 设备论文; 干法论文; 生产线论文; 《基层建设》2019年第7期论文;