石化行業(yè)管道管理系統(tǒng)的可視化研究與應(yīng)用

王春華

【摘 要】應(yīng)用SolidWork技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化的檢修管理，盡可能的將事故隱患消除在檢修過(guò)程中，以減少人身、設(shè)備事故的發(fā)生；合理、科學(xué)的進(jìn)行檢修管理，以減少不必要的浪費(fèi)。

【關(guān)鍵詞】SolidWorks；SolidWorks Routing；可視化管理

石化行業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中舉足輕重的地位已為眾人所知，而石化行業(yè)又是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)，生產(chǎn)過(guò)程中所使用的原材料、輔助材料半成品和成品，如原油、天然氣、汽油、液態(tài)烴、乙烯、丙烯等等，絕大多數(shù)屬易燃、可燃物質(zhì)，一旦泄漏，易形成爆炸性混合物發(fā)生燃燒、爆炸；許多物料是高毒和劇毒物質(zhì)，金屬有機(jī)催化劑、乙烯等還具有自燃、暴聚的特性。這些物料處置不當(dāng)或發(fā)生泄漏，容易導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸，群死群傷事故率極高。另外，石化生產(chǎn)工藝技術(shù)復(fù)雜、運(yùn)行條件苛刻，如蒸汽裂解的溫度高達(dá)1100℃，而一些深冷分離過(guò)程的溫度低至-100℃以下；高壓聚乙烯的聚合壓力達(dá)350MPa，任何一個(gè)小的失誤就有可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。同時(shí)，由于石化生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)作業(yè)的特點(diǎn)，在一些大型一體化裝置區(qū)，裝置之間相互關(guān)聯(lián)，物料互供關(guān)系密切，一個(gè)裝置的產(chǎn)品往往是另一裝置的原材料，局部的問(wèn)題往往會(huì)影響到全局。加之有些石油、石化企業(yè)地處城市邊緣，周?chē)侨丝诿芗木用駞^(qū)。如果放松安全管理，導(dǎo)致事故發(fā)生，往往會(huì)造成人員的重大傷亡或環(huán)境的嚴(yán)重污染，以造成重大經(jīng)濟(jì)損失。雖然全國(guó)各類(lèi)事故總量和死亡人數(shù)同比均大幅下降，但安全生產(chǎn)工作仍將面臨著一系列新情況、新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)，安全生產(chǎn)形勢(shì)仍然十分嚴(yán)峻。

為了盡可能地減少事故的發(fā)生，各國(guó)、各石化企業(yè)都有自己的一套強(qiáng)制檢修辦法，如定時(shí)、定量地大檢修，定時(shí)更換事故多發(fā)點(diǎn)的生產(chǎn)設(shè)備及傳輸裝備。但由于裝備多，每年的檢修及更換不可能做到面面俱到。常常還會(huì)把沒(méi)有事故隱患的裝備換下來(lái)，造成不必要的浪費(fèi)。

國(guó)外石化公司安全生產(chǎn)的發(fā)展大體經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一個(gè)階段是解決裝備、工藝的安全。第二個(gè)階段是標(biāo)準(zhǔn)化操作階段，解決的辦法是建立規(guī)章制度、法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及HSE管理體系，進(jìn)行全面質(zhì)量管理。在此之后，各類(lèi)事故還是出現(xiàn)，他們經(jīng)過(guò)總結(jié)分析，認(rèn)識(shí)到人的素質(zhì)，認(rèn)的素質(zhì)分為兩個(gè)方面，即人的安全意識(shí)和能力，意識(shí)可以通過(guò)學(xué)習(xí)、教育加以提高；能力一部分可以通過(guò)學(xué)習(xí)鍛煉方式提高，而還有些能力是需要靠其他手段才能提高。

21世紀(jì)也將是高技術(shù)不斷涌現(xiàn)，信息化、數(shù)字化、智能化生產(chǎn)與生存的方式將會(huì)得以普及的時(shí)代。新技術(shù)、高技術(shù)將給人們帶來(lái)的是社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步、效率與效益、以及舒適、享受與和諧。因此，利用現(xiàn)代先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)完善企業(yè)安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

運(yùn)用三維作圖的思想，將企業(yè)中各石化儲(chǔ)藏設(shè)備、傳輸?shù)墓苈芬粤慵b配的形式勾畫(huà)出立體的圖像，通過(guò)圖像可以直觀地看到石化儲(chǔ)藏設(shè)備、傳輸管路的走向。經(jīng)過(guò)各零件的參數(shù)管理，科學(xué)制定石化儲(chǔ)藏設(shè)備、傳輸管路檢修計(jì)劃，達(dá)到及時(shí)檢修、避免誤檢、減少錯(cuò)檢、間接地保證石化儲(chǔ)藏設(shè)備、傳輸管路的運(yùn)行安全。

可采用SolidWorks設(shè)計(jì)軟件生成三維立體可視化的石化儲(chǔ)藏設(shè)備、傳輸?shù)墓苈妨慵b配圖。由于大部分石化企業(yè)都是面積大、管路傳輸設(shè)備多，形成的三維圖形中的裝配量非常龐大，因此，各管理終端需要工作站來(lái)操作。每個(gè)點(diǎn)考慮冗余，均采用雙機(jī)運(yùn)行的方式。

將SolidWorks Routing作為線(xiàn)路系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件和備件庫(kù)。它可以讓設(shè)計(jì)工程師在SolidWorks的環(huán)境下輕松地自動(dòng)執(zhí)行線(xiàn)路系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，加速管筒、管道、電力電纜和纜束以及電氣導(dǎo)管的設(shè)計(jì)過(guò)程。SolidWorks Routing 使用的是 SolidWorks 3D 機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)境，可以直觀地創(chuàng)建和修改線(xiàn)路系統(tǒng)，包括拖放放置、自動(dòng)調(diào)整零部件（零件或裝配體）的大小、復(fù)制和鏡向、放置線(xiàn)路以及自動(dòng)插入管道折彎和彎管。除了現(xiàn)成的管筒、管道、電力電纜和纜束以及電氣導(dǎo)管庫(kù)零部件外，還可以添加自定義的庫(kù)零部件，結(jié)合SolidWorks的設(shè)計(jì)庫(kù)功能通過(guò)簡(jiǎn)單的拖放放置就可以進(jìn)行線(xiàn)路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這大大提高了設(shè)計(jì)效率。除此之外還可以自動(dòng)創(chuàng)建包含完整信息（包括管道和管筒線(xiàn)路的切割長(zhǎng)度）的工程圖和材料明細(xì)表，還包括為 CNC 管筒和管道折彎?rùn)C(jī)械創(chuàng)建折彎數(shù)據(jù)文件的專(zhuān)業(yè)功能。對(duì)于化工或?qū)υO(shè)計(jì)管道的企業(yè)，運(yùn)用管道設(shè)計(jì)功能可以自動(dòng)布置管道，并生成相關(guān)的管道布置圖。同時(shí)，它提供了制作管道庫(kù)的工具。

將SolidWorks Enterprise PDM作為數(shù)據(jù)管理 （PDM） 軟件。該系統(tǒng)與 Windows 資源管理器界面相集成，可以無(wú)縫地訪(fǎng)問(wèn)所有文檔和數(shù)據(jù)的最新版本，從而改進(jìn)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)管理，工程、制造、采購(gòu)和營(yíng)銷(xiāo)人員可以避免各種錯(cuò)誤（例如，使用錯(cuò)誤版本的文檔或意外覆蓋了正確版本）。此外，使用SolidWorks Enterprise PDM 還可以智能地重復(fù)利用數(shù)據(jù)，從而節(jié)約時(shí)間和精力。使用功能強(qiáng)大、易于使用的搜索工具，更快地找到所需的 CAD 文件，避開(kāi)冗余的數(shù)據(jù)。使用SolidWorks Enterprise PDM不僅簡(jiǎn)化了產(chǎn)品變更和信息共享，還可通過(guò) Web 進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，并能夠與其他企業(yè)系統(tǒng)（例如 MRP/ERP）相集成， SolidWorks Enterprise PDM可以實(shí)施有效的 PDM 解決方案首先應(yīng)用于小型工作組，可以立竿見(jiàn)影地提高生產(chǎn)率；然后逐步擴(kuò)展解決方案，以供全球多個(gè)辦公地點(diǎn)的數(shù)百名用戶(hù)使用?？焖賹?shí)施和跨多個(gè)地點(diǎn)的擴(kuò)展使用。

同時(shí)該系統(tǒng)支持所有 Microsoft Windows 文件，因此可以更好地管理和共享所有類(lèi)型的產(chǎn)品信息和數(shù)據(jù)，例如工程文檔、材料明細(xì)表和產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)格。SolidWorks Enterprise PDM 可以跨多個(gè)地點(diǎn)改進(jìn)數(shù)據(jù)管理和工作流，從而將廣泛分布的企業(yè)分支機(jī)構(gòu)、部門(mén)、客戶(hù)和供應(yīng)商的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)結(jié)合起來(lái)。用戶(hù)可以在多個(gè)地點(diǎn)自動(dòng)復(fù)制數(shù)據(jù)，從而大量節(jié)約下載大型裝配體所需的時(shí)間。

SolidWorks Enterprise PDM軟件內(nèi)置的圖形化工作流功能可以自動(dòng)化審核過(guò)程，從而減少錯(cuò)誤、提高效率、加強(qiáng)溝通。例如，在標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品發(fā)布過(guò)程中，可以自動(dòng)執(zhí)行多項(xiàng)操作，如自動(dòng)版本控制、標(biāo)題欄數(shù)據(jù)輸入、中性文件格式創(chuàng)建以及通知項(xiàng)目經(jīng)理和采購(gòu)人員等相關(guān)人員。

SolidWorks Enterprise PDM集成在 SolidWorks 和Windows 資源管理器中，可以簡(jiǎn)化管理設(shè)計(jì)變更的過(guò)程，還可以提高產(chǎn)品的重復(fù)利用率。功能強(qiáng)大的材料明細(xì)表功能提供了多種視圖，通過(guò)裝配體圖的管理，進(jìn)而實(shí)施管路的各類(lèi)數(shù)據(jù)管理，加強(qiáng)工程部門(mén)和其他部門(mén)之間的溝通，解決了企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理。同時(shí)將SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)軟件作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。Visual Studio 2010用于檢修管理模塊的開(kāi)發(fā)。

合理科學(xué)的零件編碼也是重要的組成部分。石化儲(chǔ)藏設(shè)備、傳輸管路零件多、種類(lèi)多，編碼唯一性、直觀性是項(xiàng)目成功的重要保證。

可考慮按以下方案進(jìn)行：

1、廠區(qū)劃片編碼；

可將各廠區(qū)作為一級(jí)編碼，所屬?gòu)S區(qū)內(nèi)的管路系統(tǒng)（如傳輸介質(zhì)）作為二級(jí)編碼，分支作為三級(jí)、四級(jí)等編碼。

2、管路系統(tǒng)編碼；

以系統(tǒng)（傳輸介質(zhì)）為單位，全廠區(qū)總管路作為一級(jí)編碼，去往各車(chē)間的主分支為二級(jí)編碼，次分支為三級(jí)、四級(jí)等編碼。

3、跨廠區(qū)設(shè)備編碼。

以設(shè)備源頭為準(zhǔn)。采用SolidWorks 及SolidWorks Routing進(jìn)行廠區(qū)、主要設(shè)備、管線(xiàn)進(jìn)行繪制。繪制過(guò)程中嚴(yán)格按零件、裝配體編碼執(zhí)行編號(hào)任務(wù)。

1、采集閥門(mén)、法蘭等標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)，建立零件庫(kù)；

2、原則上按系統(tǒng)主干管路、分支管路、次分支管路進(jìn)行繪制。

在使用SolidWorks及SolidWorks Routing繪圖時(shí)，采用設(shè)備先定位，再用設(shè)備到設(shè)備間由“步路”的生成管路的形式繪制，從而保證測(cè)繪精度。

采用SolidWorks為成像軟件、以SQL Server為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)石化企業(yè)傳輸管路的可視化科學(xué)管理手段，結(jié)合歷史經(jīng)驗(yàn)，合理地進(jìn)行檢修輔助決策，將跑、冒、滴、漏、爆炸事故發(fā)生率降到最低，同時(shí)避免不必要的消耗。這在我國(guó)乃至世界的石化行業(yè)中都有著重要的意義。

該項(xiàng)技術(shù)還可應(yīng)用到天然氣行業(yè)，包括天然氣的傳輸、城鎮(zhèn)居民天然氣的使用的安全檢修管理工作及城鎮(zhèn)上下水管網(wǎng)的管理。