化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)核心思路

秦怡晨

（山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046200）

引 言

工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供的重要?jiǎng)恿?，同時(shí)提高了人們的生活水平和生活質(zhì)量。在工業(yè)發(fā)展中，化工設(shè)備是重要的基礎(chǔ)工具，化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)水平直接影響著工業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。因此，相關(guān)部門和工作人員要高度重視化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，充分考慮其在應(yīng)用過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題。

1 化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)化工設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，在20世紀(jì)60年代是我國(guó)化工設(shè)備發(fā)展的重要時(shí)期，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)的需求，化工設(shè)備出現(xiàn)了供不應(yīng)求的現(xiàn)象［1］?；ぴO(shè)備設(shè)計(jì)部門工作人員不僅要提供大量的通用設(shè)計(jì)，而且要編制出規(guī)范的、科學(xué)的工藝程序。20世紀(jì)80年代，化工設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段，在制造技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇等方面做出了很多設(shè)計(jì)工作，并且在安全監(jiān)督方面取得了十分明顯的成效。20世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用在化工設(shè)備的設(shè)計(jì)中。現(xiàn)今，計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日趨完善并且朝著更加高端的方向發(fā)展，逐漸向模擬設(shè)計(jì)和科學(xué)仿真方向過(guò)渡。

2 化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展

目前我國(guó)石化企業(yè)取得了較大的進(jìn)步和發(fā)展，在設(shè)計(jì)技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管理方式上逐漸朝著深加工、一體化和節(jié)能化的方向發(fā)展。同時(shí)我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展水平逐漸提升，在人工智能、科學(xué)仿真、三維實(shí)體測(cè)試方面取得了十分明顯的進(jìn)步。為了與此相適應(yīng)，我國(guó)化工設(shè)備設(shè)計(jì)朝著應(yīng)用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、綜合管理和現(xiàn)代化的方向發(fā)展。我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展具有一定的多學(xué)科性和綜合性，化工設(shè)備技術(shù)也已經(jīng)成為綜合性和多學(xué)科性的技術(shù)，其主要的內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、化工技術(shù)、力學(xué)、管理技術(shù)等等，已經(jīng)與現(xiàn)代化技術(shù)有效結(jié)合在一起。現(xiàn)階段，化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分為以下幾個(gè)方面。

2.1 化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)朝著多方位的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)方向發(fā)展

化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)未來(lái)的綜合設(shè)計(jì)特點(diǎn)將會(huì)更加明顯，并且將會(huì)進(jìn)一步朝著多方位現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)方向發(fā)展［2］?，F(xiàn)代化化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括石化工程數(shù)據(jù)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)、三維實(shí)體設(shè)計(jì)技術(shù)、開放動(dòng)態(tài)分析技術(shù)等等。在化工設(shè)備綜合設(shè)計(jì)技術(shù)方面，逐漸由原有單純的向包含診斷、設(shè)備報(bào)價(jià)等在內(nèi)的全過(guò)程承包方向發(fā)展?，F(xiàn)代化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)朝著綜合化設(shè)備設(shè)計(jì)方向發(fā)展是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。從廣義的角度來(lái)講，化工設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)該以產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思為出發(fā)點(diǎn)，其中主要包括整個(gè)設(shè)備的維修、安裝、銷售、制造、采購(gòu)等過(guò)程，設(shè)計(jì)人員要全面考慮橫向和縱向與化工設(shè)備相關(guān)的問(wèn)題，需要注意的是其中還包括環(huán)保問(wèn)題。目前，美國(guó)的軟件開發(fā)公司已經(jīng)在規(guī)范設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)了在制造廠中應(yīng)用的設(shè)備報(bào)價(jià)軟件、容器上的管道有限分析軟件，在化工設(shè)備綜合設(shè)計(jì)方面取得了較大的進(jìn)步。

2.2 化工設(shè)備朝著CAE／CAD方向發(fā)展

目前，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模式逐漸向計(jì)算機(jī)輔助工程CAE方向發(fā)展，并且計(jì)算機(jī)輔助繪圖技術(shù)日趨成熟。相關(guān)學(xué)者認(rèn)為在未來(lái)CAD技術(shù)將會(huì)更加智能化、集成化、開放化、標(biāo)準(zhǔn)化和虛擬現(xiàn)實(shí)等，其核心內(nèi)容將會(huì)向CAE方向過(guò)渡和發(fā)展。與CAE相比，CAD的概念更加直接，同時(shí)CAE的主要內(nèi)容是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)全面、仔細(xì)地分析產(chǎn)品或者工程的安全性、可靠性和實(shí)際運(yùn)行性能，科學(xué)地模擬未來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而及時(shí)、準(zhǔn)確、有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，增強(qiáng)產(chǎn)品或者工程的性能，提升其安全性和可靠性。相關(guān)學(xué)者預(yù)測(cè)PC機(jī)的圖形處理能力將會(huì)有大幅度提升，硬盤容量將會(huì)升級(jí)，用戶對(duì)于設(shè)計(jì)方案、計(jì)算機(jī)模型等的需求量將會(huì)增加，這將會(huì)推動(dòng)CAE軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.3 分析設(shè)計(jì)技術(shù)將會(huì)被普遍采用并實(shí)現(xiàn)深入發(fā)展

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，化工設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益地位越來(lái)越突出，使用分析設(shè)計(jì)技術(shù)方法有利于延長(zhǎng)化工設(shè)備的使用壽命，降低化工設(shè)備的綜合成本。為了保證化工設(shè)備使用的可靠性和安全性，減輕設(shè)備的重量，大型化工設(shè)備往往會(huì)使用應(yīng)力分析設(shè)計(jì)方法［3］。除此之外，延壽技術(shù)和失效分析是提高化工設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益的重要組成部分。其中延壽技術(shù)可以通過(guò)仔細(xì)分析設(shè)備元件和材料的強(qiáng)度等對(duì)化工設(shè)備進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，進(jìn)而延長(zhǎng)化工設(shè)備的使用期限。失效分析可以有效預(yù)測(cè)加工生產(chǎn)中可以出現(xiàn)的缺陷，制定相應(yīng)的解決措施，進(jìn)而有效提升設(shè)備加工的質(zhì)量。這些設(shè)計(jì)方法不僅可以應(yīng)用在設(shè)備管理中，而且可以應(yīng)用在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。

3 化工設(shè)備設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

3.1 安全問(wèn)題

在化工設(shè)備設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)關(guān)注安全問(wèn)題，目前我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中存在著很多不安全因素，其中包括設(shè)備使用中出現(xiàn)的安全問(wèn)題、有害氣體釋放問(wèn)題等，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際的設(shè)計(jì)中要充分考慮這些安全問(wèn)題，進(jìn)而保證化工生產(chǎn)的安全性和可靠性，最大程度降低化工生產(chǎn)過(guò)程中的危險(xiǎn)系數(shù)。

在選擇組裝材料的化工設(shè)備時(shí)要全面掌握和了解材料的化學(xué)性能和空氣中的穩(wěn)定性，保證在應(yīng)用的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生一些不良反應(yīng)，降低安全隱患出現(xiàn)的概率。同時(shí)設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真研究材質(zhì)使用過(guò)程中散發(fā)出的氣體，檢查其是否對(duì)人體的健康產(chǎn)生威脅，了解具體的防范措施，真正做到防患于未然。

3.2 生態(tài)環(huán)境問(wèn)題

目前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，正在由傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向生態(tài)經(jīng)濟(jì)。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，工業(yè)化發(fā)展是重要地力量?；て髽I(yè)應(yīng)該積極轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)觀念，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展［5］。為了更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，工業(yè)發(fā)展要與環(huán)境發(fā)展同步，在化工設(shè)備設(shè)計(jì)中要充分考慮生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，了解如何將廢舊物品循環(huán)利用，有效提升能源的利用質(zhì)量和利用效率。從根本上降低廢氣的排放，這不僅可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而且可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。

3.3 防腐問(wèn)題

防腐問(wèn)題是化工設(shè)備設(shè)計(jì)中面臨的重要問(wèn)題，一旦化工設(shè)備受到腐蝕，那么將會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和其使用壽命，給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失［6］。在化工設(shè)備設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要盡量選擇一些抗腐蝕性較強(qiáng)的零件，將防腐問(wèn)題放在設(shè)計(jì)過(guò)程的重要位置，選擇抗腐蝕性強(qiáng)的材料，有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

化工設(shè)備設(shè)計(jì)是化工投入生產(chǎn)中的重要組成部分，同時(shí)也是第一個(gè)環(huán)節(jié)，因此化工企業(yè)必須給予高度重視?；て髽I(yè)要全面掌握和了解化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，從根本上解決化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。