石文彪 中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院 吉林 132002

淺談襯里管道應(yīng)用PDS模型設(shè)計(jì)的優(yōu)化

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

介紹非金屬襯里管道應(yīng)用PDS三維模型設(shè)計(jì)，利用優(yōu)化PDS三維模型改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，自動(dòng)生成管道單線(xiàn)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(gè)項(xiàng)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(jì) 支架 單線(xiàn) 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(wú)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(jì)軟件可以進(jìn)行多專(zhuān)業(yè)模塊設(shè)計(jì)，用于設(shè)計(jì)不同類(lèi)型的工廠，如化工、海洋石油平臺(tái)、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(kù)管理技術(shù)完成工廠的三維模型設(shè)計(jì)和二維圖形處理工作。目前國(guó)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(jì)。經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目襯里管道的PDS三維模型設(shè)計(jì)，現(xiàn)已具備成熟的模型設(shè)計(jì)、管道ISO圖和綜合材料抽取功能。

1 問(wèn)題提出

襯里管道的設(shè)計(jì)、施工一直是化工設(shè)計(jì)項(xiàng)目的一個(gè)難點(diǎn)。以往的襯里管道的PDS三維模型設(shè)計(jì)時(shí)和普通鋼管類(lèi)似，不做特殊處理。管道安裝時(shí)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(lái)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(jì)院的圖紙進(jìn)行預(yù)制、襯里后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工，在現(xiàn)場(chǎng)不能根據(jù)實(shí)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(zhǎng)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(chǎng)，所以給現(xiàn)場(chǎng)安裝帶來(lái)一定的難度，有些襯好的管道發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)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(duì)這一現(xiàn)象，山東某項(xiàng)目在征求業(yè)主的意見(jiàn)后對(duì)襯里管道的設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整，以解決目前存在的問(wèn)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(jì)過(guò)程中為保證襯里管道的強(qiáng)度，直管長(zhǎng)度一般不能超過(guò)3000mm，最短長(zhǎng)度要滿(mǎn)足工業(yè)管道焊接要求，一般最短長(zhǎng)度根據(jù)HG/T20592-2009法蘭尺寸計(jì)算可得，見(jiàn)表1。在應(yīng)用PDS三維模型設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)以下方法優(yōu)化襯里管道的設(shè)計(jì)。

表1 襯里管道最短長(zhǎng)度列表

2.1 襯里管道長(zhǎng)度要求是10mm的整數(shù)倍

襯里管道在PDS三維模型設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)管道布置的空間采取10mm的整數(shù)倍的長(zhǎng)度進(jìn)行繪制，如果長(zhǎng)度滿(mǎn)足，可以盡量是50mm的倍數(shù)(項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)管線(xiàn)的替換安裝。在實(shí)際PDS的操作中首先要在PDS后臺(tái)數(shù)據(jù)支持中設(shè)置Fixed Length mix=3000mm給以限定。管道設(shè)計(jì)人員實(shí)際進(jìn)行PDS三維模型設(shè)計(jì)的時(shí)候按照該項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)統(tǒng)一規(guī)定的管段長(zhǎng)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(zhǎng)度的疊加。具體操作界面和形成效果見(jiàn)圖1。

圖1 襯里管線(xiàn)長(zhǎng)度疊加和效果圖

2.2 襯里管道最短長(zhǎng)度不能滿(mǎn)足時(shí)用特殊件代替

某些工藝管線(xiàn)由于受安裝空間的限制，標(biāo)準(zhǔn)管件連接不能滿(mǎn)足襯里管線(xiàn)最小長(zhǎng)度的要求。比如，某個(gè)空間加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的異徑三通后，剩余的直管段就比最小長(zhǎng)度要求還小，就要出一個(gè)特殊的異徑三通來(lái)滿(mǎn)足安裝空間的要求，圖2為設(shè)計(jì)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(shí)際空間需要的長(zhǎng)度來(lái)定義，這樣做既滿(mǎn)足工藝管線(xiàn)特殊的安裝要求也滿(mǎn)足了襯里管道長(zhǎng)度的限制。同樣特殊彎頭等都能以特殊件的形式來(lái)滿(mǎn)足工藝管線(xiàn)空間安裝的要求。

2.3 10mm以?xún)?nèi)的長(zhǎng)度可以用加厚墊片來(lái)調(diào)整

普通管道的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，管道長(zhǎng)度可以是任意的長(zhǎng)度，生成及安裝都可以實(shí)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(zhǎng)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)。基于此，在山東某化工裝置的設(shè)計(jì)上，襯里管線(xiàn)在安裝空間內(nèi)剩余10mm以?xún)?nèi)的情況用墊片來(lái)調(diào)整。實(shí)際在PDS模型中用管道特殊件來(lái)實(shí)現(xiàn)10mm以?xún)?nèi)的管道，特殊件設(shè)置采用對(duì)夾形式，這樣就可以出現(xiàn)對(duì)夾的加長(zhǎng)螺栓。在PDS三維模型中繪制時(shí)，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(shí)現(xiàn)了10mm以?xún)?nèi)的(特殊件)加厚墊片所應(yīng)用的加長(zhǎng)螺栓的材料正常顯示在單線(xiàn)圖以及綜合材料表中。

2.4 襯里管道的支架的設(shè)計(jì)

襯里管道的支架都要現(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(jiàn)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(dòng)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(zhǎng)度表示的，而襯里管道是以管道的規(guī)格、長(zhǎng)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(jì)后，可以由PDS中的模塊Report Manager自動(dòng)生成綜合材料表，通過(guò)對(duì)PDS 三維模型Report Manager對(duì)話(huà)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(jì)。另外，為避免現(xiàn)場(chǎng)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(xiàng)目的特點(diǎn)，針對(duì)易堵易聚合的物料的管線(xiàn)，也要根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)備可替換的材料，這也是襯里管道的長(zhǎng)度要求整10的倍數(shù)甚至是50的整數(shù)倍設(shè)計(jì)的一個(gè)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(jì)注意事項(xiàng)

襯里管道的PDS三維模型設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)：

(1) 10mm以?xún)?nèi)的墊片調(diào)整段應(yīng)該注意避免距離閥門(mén)、儀表件等太近。一般在設(shè)備接口或管線(xiàn)終端，材料統(tǒng)計(jì)的時(shí)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(mén)附近，支架要選擇帶管夾的，避免現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(chǎng)進(jìn)行焊接

(4) 襯里管道按照管道所通過(guò)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(shí)應(yīng)盡量朝下。對(duì)于不保溫的襯里管道，要在上面安裝絲堵；對(duì)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(tái)的上方，如不可避免時(shí)，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(diǎn)的標(biāo)高，垂直管段的長(zhǎng)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(yǔ)

襯里管道比普通管道的設(shè)計(jì)繁瑣，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的問(wèn)題更多。PDS三維模型能最大程度地接近實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況，在管道設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮周全仔細(xì)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)的成品文件如ISO單線(xiàn)圖、管道平面布置圖、report綜合材料表等準(zhǔn)確性就更高?？s短了工期，避免了材料浪費(fèi)，提高了設(shè)計(jì)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(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)獲碩士學(xué)位。一直從事化工設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話(huà)：(0432)63958432，Email: jly_swb5019@petrochina.com.cn。