石文彪 中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院 吉林 132002

淺談襯里管道應(yīng)用PDS模型設(shè)計的優(yōu)化

石文彪*中國石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計院 吉林 132002

介紹非金屬襯里管道應(yīng)用PDS三維模型設(shè)計，利用優(yōu)化PDS三維模型改進(jìn)設(shè)計方法，自動生成管道單線及材料，為襯里管道的制造和施工提供了便捷條件，有利于整個項目的工期和質(zhì)量的提高。

非金屬襯里管道 PDS三維模型設(shè)計 支架 單線 材料

襯里管道一般以金屬管道為基體，以聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)、交聯(lián)聚乙烯(PE-D)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)等為襯里的非金屬襯里管道。

PDS(plant design system)三維設(shè)計軟件可以進(jìn)行多專業(yè)模塊設(shè)計，用于設(shè)計不同類型的工廠，如化工、海洋石油平臺、化學(xué)和制藥廠等。該系統(tǒng)利用交互式圖形和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)完成工廠的三維模型設(shè)計和二維圖形處理工作。目前國內(nèi)外大型工程公司已廣泛應(yīng)用此軟件進(jìn)行化工裝置的模型設(shè)計。經(jīng)過多個項目襯里管道的PDS三維模型設(shè)計，現(xiàn)已具備成熟的模型設(shè)計、管道ISO圖和綜合材料抽取功能。

1 問題提出

襯里管道的設(shè)計、施工一直是化工設(shè)計項目的一個難點。以往的襯里管道的PDS三維模型設(shè)計時和普通鋼管類似，不做特殊處理。管道安裝時施工人員的常規(guī)做法一般是先將自由段的管道預(yù)制后，封閉段鋼管安裝好，拆下來以后進(jìn)行襯里，襯好后進(jìn)行二次安裝；或者是嚴(yán)格按照設(shè)計院的圖紙進(jìn)行預(yù)制、襯里后運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行施工，在現(xiàn)場不能根據(jù)實際尺寸進(jìn)行修改，這樣容易造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)和工期上的延誤。由于受管道安裝空間和襯里管道長度的制約，襯里管道又是廠家成段襯好后發(fā)往施工現(xiàn)場，所以給現(xiàn)場安裝帶來一定的難度，有些襯好的管道發(fā)往現(xiàn)場卻安裝不上，存在正誤差，給業(yè)主造成了經(jīng)濟(jì)損失。針對這一現(xiàn)象，山東某項目在征求業(yè)主的意見后對襯里管道的設(shè)計進(jìn)行了調(diào)整，以解決目前存在的問題。

2 解決措施

襯里管道一般兩端帶法蘭，一端是固定式法蘭，另一端是松套法蘭。松套法蘭可以直接與工程中的管道、設(shè)備管口用螺栓連接。在設(shè)計過程中為保證襯里管道的強(qiáng)度，直管長度一般不能超過3000mm，最短長度要滿足工業(yè)管道焊接要求，一般最短長度根據(jù)HG/T20592-2009法蘭尺寸計算可得，見表1。在應(yīng)用PDS三維模型設(shè)計過程中，通過以下方法優(yōu)化襯里管道的設(shè)計。

表1 襯里管道最短長度列表

2.1 襯里管道長度要求是10mm的整數(shù)倍

襯里管道在PDS三維模型設(shè)計過程中，根據(jù)管道布置的空間采取10mm的整數(shù)倍的長度進(jìn)行繪制，如果長度滿足，可以盡量是50mm的倍數(shù)(項目管道設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定中的條款)，這樣有利于襯里管道廠家制作的精確性，也在某種程度上實現(xiàn)管線的替換安裝。在實際PDS的操作中首先要在PDS后臺數(shù)據(jù)支持中設(shè)置Fixed Length mix=3000mm給以限定。管道設(shè)計人員實際進(jìn)行PDS三維模型設(shè)計的時候按照該項目管道設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定的管段長度是10 mm的整數(shù)倍或者50mm的整數(shù)倍，把PDplace命令中的Variable length pipe 修改成Fixed length pipe進(jìn)行管道長度的疊加。具體操作界面和形成效果見圖1。

圖1 襯里管線長度疊加和效果圖

2.2 襯里管道最短長度不能滿足時用特殊件代替

某些工藝管線由于受安裝空間的限制，標(biāo)準(zhǔn)管件連接不能滿足襯里管線最小長度的要求。比如，某個空間加一個標(biāo)準(zhǔn)的異徑三通后，剩余的直管段就比最小長度要求還小，就要出一個特殊的異徑三通來滿足安裝空間的要求，圖2為設(shè)計人員所出的特殊管件圖。

圖2 襯里管道的特殊件

圖2中B的數(shù)值就可以根據(jù)實際空間需要的長度來定義，這樣做既滿足工藝管線特殊的安裝要求也滿足了襯里管道長度的限制。同樣特殊彎頭等都能以特殊件的形式來滿足工藝管線空間安裝的要求。

2.3 10mm以內(nèi)的長度可以用加厚墊片來調(diào)整

普通管道的設(shè)計項目中，管道長度可以是任意的長度，生成及安裝都可以實現(xiàn)。但是襯里管道由于其制造及安裝的要求精準(zhǔn)程度高，如果出現(xiàn)幾毫米的長度正偏差，管道安裝位置不夠，就需要重新制造而造成浪費(fèi)?；诖?，在山東某化工裝置的設(shè)計上，襯里管線在安裝空間內(nèi)剩余10mm以內(nèi)的情況用墊片來調(diào)整。實際在PDS模型中用管道特殊件來實現(xiàn)10mm以內(nèi)的管道，特殊件設(shè)置采用對夾形式，這樣就可以出現(xiàn)對夾的加長螺栓。在PDS三維模型中繪制時，piping specialty spectfication date中的gep_end_preparation要設(shè)置成RFTBE形式，并把revise attributes里面的hold_status status設(shè)置為existing。這樣就實現(xiàn)了10mm以內(nèi)的(特殊件)加厚墊片所應(yīng)用的加長螺栓的材料正常顯示在單線圖以及綜合材料表中。

2.4 襯里管道的支架的設(shè)計

襯里管道的支架都要現(xiàn)場選擇帶有管夾子的管托，不能在襯里后的管道上直接焊接管架，否則會損壞襯里。立管需要做承重支架的，要在襯里管道上做出支腿，要繪制詳圖給襯里管道的制造商，在進(jìn)行管道襯里之前完成支腿的焊接。帶夾子的管托形式及襯里管道的支腿詳圖見圖3、圖4。

圖3 帶夾子的管托

圖4 襯里管道的立管支腿

2.5 襯里管道的ISO圖表示形式

襯里管道由PDS三維模型中模塊Isometric drawing manager中的Batch自動抽取ISO圖。其右側(cè)材料表的表示形式和普通管道的表示形式有所不同。普通管道是以規(guī)格和長度表示的，而襯里管道是以管道的規(guī)格、長度和數(shù)量表示的。圖5、圖6分別為普通管道的ISO圖表示方法和襯里管道的ISO圖表示方法。

圖5 普通管道的ISO圖

2.6 襯里管道的綜合材料表

襯里管道利用PDS三維模型進(jìn)行設(shè)計后，可以由PDS中的模塊Report Manager自動生成綜合材料表，通過對PDS 三維模型Report Manager對話框中的Report命令重新進(jìn)行定義設(shè)置，襯里管道按照相應(yīng)的規(guī)格以根為單位進(jìn)行統(tǒng)計。另外，為避免現(xiàn)場施工誤差，整數(shù)段的管道按照不同的管道規(guī)格要準(zhǔn)備一些可以替換的材料。根據(jù)項目的特點，針對易堵易聚合的物料的管線，也要根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗準(zhǔn)備可替換的材料，這也是襯里管道的長度要求整10的倍數(shù)甚至是50的整數(shù)倍設(shè)計的一個原因。表2為襯里管道綜合材料表。

圖6 襯里管道的ISO圖

表2 襯里管道綜合材料表

2.7 襯里管道設(shè)計注意事項

襯里管道的PDS三維模型設(shè)計要注意以下幾點：

(1) 10mm以內(nèi)的墊片調(diào)整段應(yīng)該注意避免距離閥門、儀表件等太近。一般在設(shè)備接口或管線終端，材料統(tǒng)計的時候注意緊固件及墊片的替換。

(2) 襯里管道的支架宜設(shè)置在法蘭接頭和閥門附近，支架要選擇帶管夾的，避免現(xiàn)場焊接。

(3) 襯里管道如果需要靜電接地的，它的接地應(yīng)在管道軸測圖上標(biāo)注出，接地耳或接地柱必須由襯里管道制造商預(yù)先焊好，不能在施工現(xiàn)場進(jìn)行焊接

(4) 襯里管道按照管道所通過的物料情況決定是否設(shè)置排放孔，目的是為了放凈滲透物，在安裝時應(yīng)盡量朝下。對于不保溫的襯里管道，要在上面安裝絲堵；對于保溫的襯里管道，要在上面安裝尾管并使尾管伸出保溫層外。

(5) 襯里管道上的法蘭不宜布置在設(shè)備、機(jī)泵和操作平臺的上方，如不可避免時，應(yīng)在法蘭連接處設(shè)置安全防護(hù)設(shè)施。

(6)襯里管道的坡度，要在ISO圖中標(biāo)注出起始點的標(biāo)高，垂直管段的長度做出相應(yīng)的加減。制造廠家要嚴(yán)格按照ISO圖制造。

3 結(jié)語

襯里管道比普通管道的設(shè)計繁瑣，在設(shè)計時考慮的問題更多。PDS三維模型能最大程度地接近實際現(xiàn)場情況，在管道設(shè)計的時候考慮周全仔細(xì)，項目設(shè)計的成品文件如ISO單線圖、管道平面布置圖、report綜合材料表等準(zhǔn)確性就更高。縮短了工期，避免了材料浪費(fèi)，提高了設(shè)計質(zhì)量，使安裝施工作能夠順利進(jìn)行。

(修改回稿 2014-03-03)

*石文彪：工程師。 2006年畢業(yè)于長春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)獲碩士學(xué)位。一直從事化工設(shè)計工作。聯(lián)系電話：(0432)63958432，Email: jly_swb5019@petrochina.com.cn。