管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)設(shè)計方法的實(shí)踐

李杰

唯特利管道設(shè)備（大連）有限公司 遼寧大連 116000

通常情況下，管道機(jī)械設(shè)備具有強(qiáng)烈的復(fù)雜性，而且在維護(hù)和養(yǎng)護(hù)方面又有著鮮明的訴求，所以在進(jìn)行自動敷設(shè)設(shè)計時，為了滿足這些需求和效果，必須秉承一定的原則。但就目前的實(shí)際情況而言，相關(guān)行業(yè)并沒有一套完整的、統(tǒng)一的管道敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，所以相關(guān)部門必須基于目前已有的信息和素材，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行規(guī)范，總結(jié)出新的原則和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，包括管道的公稱尺寸、導(dǎo)管的尺寸、所要執(zhí)行的經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)和原則、管路端口處延伸規(guī)則、管路敷設(shè)最小間隙規(guī)則、盡量沿安裝邊敷設(shè)規(guī)則、管路敷設(shè)可裝配性原則、管路敷設(shè)彎曲規(guī)則、空間規(guī)則、盡量避開熱源、長管路敷設(shè)、流體管路敷設(shè)。

1 管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)的方法

管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)（或方法）主要包括這樣兩種類型：

1.1 分支管道的自動敷設(shè)

在復(fù)雜的管道體系當(dāng)中，分支管道十分常見，在對其進(jìn)行自動敷設(shè)時需要把握這樣兩個細(xì)節(jié)：

首先，必須解決管道支點(diǎn)物理位置不確定——這個問題，而為了達(dá)成這一目標(biāo)，工作人員可以將管道支路視作兩種較為簡單形式的復(fù)合；

其次，因為分支點(diǎn)大多是在同一個端點(diǎn)、同一個位置的盡頭。但對于中點(diǎn)分支的形式而言，其更多的是針對分支管道直徑比主管道直徑小的情況[1]。

1.2 管路協(xié)同的敷設(shè)設(shè)計

就管路敷設(shè)狀態(tài)而言，當(dāng)下圍繞其所開啟的研究依然集中在單根管路的敷設(shè)方面。但是伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，管路協(xié)同的敷設(shè)設(shè)計被提出了更高的要求，意味著在實(shí)際施工過程中，不僅需要考慮敷設(shè)環(huán)境等一系列明確的外部環(huán)境及因素，還需要考慮其它管路的敷設(shè)情況。針對此類情況，管道敷設(shè)設(shè)計必須從傳統(tǒng)的靜態(tài)敷設(shè)走向動態(tài)，從單向走向協(xié)同。

2 管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)的評價方法

管道機(jī)械設(shè)備的自動敷設(shè)還有一個主要功能在于為管道的實(shí)際敷設(shè)提供相對可靠的設(shè)計方案和實(shí)施路徑。但為了考量該套設(shè)計方案是否具有可行性，是否具有被優(yōu)化的空間，則需要對其進(jìn)行綜合性的評估和考量，只有確定其確實(shí)符合各項基本原則，才能予以使用，否則一旦發(fā)現(xiàn)過程中存在設(shè)計的紕漏或違背基本原則的部分，后續(xù)將會觸發(fā)一定的事故和隱患，帶來難以想象的損失。

所以，管道自動敷設(shè)設(shè)計必須以在特定環(huán)境下能夠滿足應(yīng)用環(huán)境、工作制表的各項數(shù)據(jù)為硬性目標(biāo)，確保所有的目標(biāo)都能夠達(dá)到最佳狀態(tài)。對管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)設(shè)計是否成功進(jìn)行評判，關(guān)鍵就在于其是否能夠滿足大多數(shù)的設(shè)計目標(biāo)，是否是最佳方案。作為空間規(guī)劃的重要案例，管道系統(tǒng)布置充斥著復(fù)雜性，究其原因在于這種布置并不是簡單意義上在平面系統(tǒng)內(nèi)的位置劃歸、空間幾何設(shè)計，其必須要考慮到設(shè)計的有效性和實(shí)用性問題[2]。畢竟在絕大多數(shù)情況下，管道系統(tǒng)布置需要借助機(jī)械設(shè)備的主體設(shè)計行為來有所實(shí)現(xiàn)，這在無形中會讓顧安道系統(tǒng)布置的局限性變得更加清晰、但同時也充斥著多變的特征與結(jié)論。比如在管道敷設(shè)系統(tǒng)設(shè)計和規(guī)劃的過程中會面臨一系列的不確定因素，具體包括管路及其附件的幾何尺寸、布置空間（或環(huán)境）的幾何形態(tài)、管路系統(tǒng)的工程技術(shù)要求、空間位置以及各項基礎(chǔ)的設(shè)計指標(biāo)；但事實(shí)上，正是因為這些不確定因素的存在，導(dǎo)致設(shè)計過程中出現(xiàn)了很多的復(fù)雜性因素和流動性因子，無形中加劇了管道設(shè)計方案的實(shí)現(xiàn)難度。

2.1 管道自動敷設(shè)的成本

根據(jù)管道設(shè)備可自動敷設(shè)的原則，以成本代價為具體的評價指標(biāo)，將所有難以量化的敷設(shè)規(guī)則，借助混沌柵格預(yù)處理模型，進(jìn)行處理。

2.2 單管路成本評價模型

在三維空間進(jìn)行管路敷設(shè)時，為了規(guī)避熱源和設(shè)備的干擾，往往都不會借助直線的形式來設(shè)計敷設(shè)軌跡，要么是經(jīng)過關(guān)鍵軌跡點(diǎn)的曲線、要么是由多條直線所組成的折線，但為了獲得最優(yōu)化的單線管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)路徑，有必要將總長度和彎度設(shè)定為目標(biāo)函數(shù)，而且在敷設(shè)過程中需要同時滿足規(guī)則運(yùn)行的條件。

2.3 管道自動敷設(shè)運(yùn)行代價

在目前國內(nèi)外所開啟的多項研究中，管道敷設(shè)成本是考量最多的評價指標(biāo)，很少有人會將管道運(yùn)行的代價視作指標(biāo)。所謂管道自動敷設(shè)運(yùn)行的代價，主要是指管道內(nèi)部流動阻力所帶來的損失，其在根本上決定了管道設(shè)計最重要損失的費(fèi)用和價值[3]。而從工程體力學(xué)的視角切入，管道流動損失可以被劃分為阻力損失以及局部阻力損失兩種類型。

首先，對于一些較長的管道（比如水利管道等），其局部損失和阻力損失相對而言可以忽略不計；

其次，對于一些相對來說比較短的管道（比如機(jī)械設(shè)備當(dāng)中的管道），其局部阻力損失必須重視，不能忽略；

最后，對一些存在分支結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性管道，因為其計算方式比較復(fù)雜，后續(xù)必須進(jìn)行重復(fù)計算[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，本文中筆者圍繞“管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)設(shè)計方法”展開論述，首先闡釋了管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)的可行性以及過程中所要把握的幾項基本原則，然后在對這些原則進(jìn)行分析和闡釋的基礎(chǔ)上，就如何實(shí)踐管道機(jī)械設(shè)備自動敷設(shè)設(shè)計提出了自己的觀點(diǎn)和方法，當(dāng)然在具體實(shí)踐應(yīng)用過程中，這些方法是否具備良好的效果，是否呈現(xiàn)出較高的應(yīng)用價值，還有待日后工作和設(shè)計過程中更多維度的檢驗與考量[5]。