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摘要：近年來(lái)，我國(guó)化工企業(yè)得到了快速發(fā)展。在化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)了對(duì)各工程軟件的應(yīng)用，提高了化工工程整體設(shè)計(jì)的合理性，也使工程的質(zhì)量得到了顯著提升。首先介紹了化工工程設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)軟件的基礎(chǔ)作用；其次分析了化工工程設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容和設(shè)計(jì)特點(diǎn)；其次，闡述了化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用的關(guān)鍵軟件；最后，對(duì)化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做出展望。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)軟件；化工工程；工程設(shè)計(jì)；辦公軟件

化工工程設(shè)計(jì)是構(gòu)建在科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下的，在兩者共同作用下，可以使生產(chǎn)體系得到完善，從而使其現(xiàn)代化特征更加明顯。在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，對(duì)各設(shè)計(jì)軟件合理應(yīng)用，充分發(fā)揮其作用，完成相應(yīng)的輔佐操作，提高化工設(shè)計(jì)水平，達(dá)到令人們滿意的效果。

1化工工程設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)軟件的基礎(chǔ)作用

將計(jì)算機(jī)軟件合理地應(yīng)用到化工工程設(shè)計(jì)中的核心目的，就是提高化工設(shè)計(jì)的效率、質(zhì)量、合理性，以及便捷性。化工工程相關(guān)設(shè)計(jì)人員在根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的工作分解，進(jìn)而應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件，完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，并可以精準(zhǔn)地完成對(duì)各種設(shè)備，以及工藝方案的記錄。設(shè)計(jì)軟件的種類有很多，并且劃分十分詳細(xì)，在具體應(yīng)用過(guò)程中，可以充分結(jié)合工作的具體需求，完成相應(yīng)的軟件的選擇，對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用。例如，對(duì)于裝置中的管道應(yīng)用CAD等繪圖軟件，針對(duì)工程的實(shí)際情況及工藝流程完成相應(yīng)的管道設(shè)計(jì)，在具體施工中，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相應(yīng)設(shè)計(jì)文件完成相應(yīng)的施工，確保施工的順利進(jìn)行。此外，在當(dāng)今化工工程設(shè)計(jì)中，特別是大型的石化、化工項(xiàng)目，三維設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，先進(jìn)的3D技術(shù)在化工工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也成為了一項(xiàng)亮點(diǎn)，通過(guò)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的合理應(yīng)用，使得在化工工程設(shè)計(jì)中，三維建模作業(yè)成為了可能，并且各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的尺寸精度也得到了進(jìn)一步提升，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各專業(yè)內(nèi)容的交叉控制，使化工工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性得到進(jìn)一步提高，使設(shè)計(jì)流程變得更加合理。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用3D技術(shù)可以詳細(xì)展示設(shè)計(jì)中涉及到的每個(gè)細(xì)節(jié)，方便發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程以及化工工藝中存在的各項(xiàng)問(wèn)題。依據(jù)裝置內(nèi)部的實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)階段即完成相應(yīng)問(wèn)題的解決工作，也便于完成對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。由此可見，在化工工程設(shè)計(jì)中合理地應(yīng)用各類計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件，可以大幅提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低施工階段的返工量，節(jié)省建設(shè)投資。

2化工工程設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容和設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1主要內(nèi)容

現(xiàn)代化工企業(yè)在不斷發(fā)展期間，企業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況在一定程度上受化工工程設(shè)計(jì)的影響，化工工程設(shè)計(jì)可以真實(shí)、準(zhǔn)確地模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中涉及到的化學(xué)工藝流程，以及相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。化工工程設(shè)計(jì)主要包括以下兩項(xiàng)內(nèi)容。

2.1.1工藝設(shè)計(jì)

相關(guān)設(shè)計(jì)人員分析工業(yè)生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，要在理論角度對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行分析。例如，在設(shè)計(jì)煤制乙醇工藝期間，應(yīng)當(dāng)對(duì)煤炭資源的類型、成分，當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，以及煤炭煉制爐等各項(xiàng)因素進(jìn)行合理評(píng)定，同時(shí)，要解決設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的各項(xiàng)因素，并且，設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格的遵循化學(xué)原理，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程需要對(duì)設(shè)備、環(huán)境、條件進(jìn)行確定，完成對(duì)整個(gè)工藝流程的科學(xué)設(shè)計(jì)。

2.1.2工程設(shè)計(jì)

化工工藝設(shè)計(jì)考核后，開展相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)，該項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：工藝管路、自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)、土建工程等。

2.2設(shè)計(jì)特點(diǎn)

化工工程設(shè)計(jì)是化工設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其決定了整個(gè)設(shè)計(jì)的整體情況，并且可以起到組織和協(xié)調(diào)非工程設(shè)計(jì)的作用。而在化工工程設(shè)計(jì)前，應(yīng)當(dāng)做好工程計(jì)算。化工工程計(jì)算是依據(jù)既定的設(shè)計(jì)要求，完成對(duì)能量、物料等各項(xiàng)內(nèi)容的衡量[3]。化工工程計(jì)算存在如下特點(diǎn)：（1）計(jì)算公式多，并且各個(gè)公式都較為復(fù)雜，多數(shù)都為非線性，各種變量大，在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，涉及到的計(jì)算量較大。（2）許多設(shè)計(jì)參數(shù)查詢范圍相對(duì)較大，會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果的可靠性和合理性造成一定影響。（3）在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)不同的方案進(jìn)行反復(fù)對(duì)比分析，并且要完成相應(yīng)的調(diào)整。從目前的情況來(lái)看，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的低成本、高效率的優(yōu)化，在化工工程設(shè)計(jì)中，計(jì)算設(shè)計(jì)軟件技術(shù)的應(yīng)用變得更加重要。

3化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用的關(guān)鍵軟件

3.1一般軟件

計(jì)算機(jī)軟件在設(shè)計(jì)單位中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，設(shè)計(jì)單位中的設(shè)計(jì)人員在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，自然的轉(zhuǎn)向了AutoCAD等繪圖軟件，以及Word、Excel等各種不同類型的辦公軟件的應(yīng)用，完成對(duì)工程圖的設(shè)計(jì)，以及各種表格、文件內(nèi)容的編制。在化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于設(shè)計(jì)軟件合理的應(yīng)用，可以降低化工工程設(shè)計(jì)的難度和繁瑣程度，許多重復(fù)、機(jī)械的勞動(dòng)可以交給軟件去做，同時(shí)，也使設(shè)計(jì)工作完全由人工設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向了計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3.2三維建模技術(shù)

我國(guó)在二十世紀(jì)八十年代引進(jìn)了三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并且配有相應(yīng)的工作站。在具體設(shè)計(jì)中，工作站創(chuàng)建裝置的三維模型，可以為各項(xiàng)設(shè)備的布置，以及管道的敷設(shè)提供相應(yīng)的便利條件[4]。采用三維設(shè)計(jì)完成相應(yīng)的建模作業(yè)，方便對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行修改，也能夠提高坐標(biāo)，以及尺寸的精準(zhǔn)度。在建設(shè)結(jié)構(gòu)、管道、設(shè)備的模型后，便可以獲取裝置的三維模型，利用三維模型，可以完成對(duì)二維平面，以及剖面圖的抽取。現(xiàn)階段，在化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，常用的三維軟件有PDMS（AVEVA的）和PDS（INTERGRAPH的），這兩項(xiàng)三維設(shè)計(jì)軟件不僅功能強(qiáng)，而且技術(shù)十分成熟，并且也在不斷發(fā)展中。如今INTERGRAPH最新的三維設(shè)計(jì)軟件Smart3D已經(jīng)廣泛應(yīng)用。同時(shí)，三維軟件在應(yīng)用時(shí)，還具有檢查硬、軟碰撞功能。在設(shè)計(jì)完三維模型后，可以利用REVIEW模塊或第三方瀏覽軟件對(duì)模型軟件進(jìn)行檢查，還能夠檢查物理模型與操作維護(hù)通道間的相互干擾，在該過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要依據(jù)檢查結(jié)果，修改三維模型，這樣一方面可以確保工程的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，避免施工修改，不利于操作、運(yùn)行、維護(hù)以及碰撞等各項(xiàng)問(wèn)題的發(fā)生。

3.3應(yīng)力分析軟件

當(dāng)今工程設(shè)計(jì)的安全性越來(lái)越受到重視，最新的《壓力管道規(guī)范》（GB/T20801）中明確規(guī)定，所有管道均應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。較簡(jiǎn)單的管系可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或簡(jiǎn)單的手工計(jì)算進(jìn)行判斷，而較為復(fù)雜的管系采用CAESAR2軟件進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算成為大多數(shù)工程公司的第一選擇，該軟件功能強(qiáng)大，可適用于各種溫度、壓力及振動(dòng)等工況下的應(yīng)力計(jì)算。

4化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1處理實(shí)踐中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)

化工工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)受到多方面因素的影響，數(shù)據(jù)處理就是其中最為重要的一項(xiàng)影響因素。化學(xué)反應(yīng)本身具有不穩(wěn)定性因素，外界環(huán)境的改變會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的最終結(jié)果產(chǎn)生影響，例如，化工原料的具體成分、溫度、催化劑、壓力等各項(xiàng)因素，都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定程度影響。因此，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，要通過(guò)合理的方式，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理，不斷縮小數(shù)據(jù)誤差范圍。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)ASPEN等軟件的應(yīng)用，完成相應(yīng)的模擬，可以完成對(duì)各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)內(nèi)容的科學(xué)提取，這也可以提高各項(xiàng)計(jì)算內(nèi)容的精準(zhǔn)性，完成數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的各項(xiàng)誤差的合理控制，同時(shí)對(duì)比經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，并且采取相應(yīng)的措施完成對(duì)問(wèn)題的處理，提升化工工程的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4.2協(xié)助繪圖作業(yè)

在現(xiàn)階段，CAD等傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)軟件已不能滿足工程、業(yè)主及工程公司發(fā)展的需求，隨著各工程公司的紛紛轉(zhuǎn)型，趨向于EPC總承包作為公司的主業(yè)，三維設(shè)計(jì)軟件在可視化效果及準(zhǔn)確性等各方面的優(yōu)勢(shì)，使其成為了各大設(shè)計(jì)院及工程公司的主流軟件之一。

5工程設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用展望

5.1數(shù)字化交付系統(tǒng)

數(shù)字化移交是對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進(jìn)行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過(guò)程。數(shù)字化設(shè)計(jì)集成平臺(tái)不僅使設(shè)計(jì)、審查、施工更加便捷，且減少了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中信息傳遞的錯(cuò)誤率，更重要的是業(yè)主便于實(shí)現(xiàn)從源頭掌握項(xiàng)目運(yùn)行的管理數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)工廠數(shù)字化，達(dá)到更加高效的管理職能。當(dāng)今三維數(shù)字化移交軟件有多種，如AVEVA公司的AVEVAPlant，Intergraph公司的SmartPlantFoundation，西門子公司的COMOS以及Bentley公司的Axsys等集成系統(tǒng)。在石化化工設(shè)計(jì)方面，Intergraph的Foundation平臺(tái)應(yīng)用最為廣泛，其集成了旗下的SPRD、SPP＆ID、SP3D、SPI、SPEL等諸多軟件，功能強(qiáng)大。項(xiàng)目業(yè)主對(duì)于數(shù)字化移交的青睞以及系統(tǒng)本身在工程設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)，使得各大型工程公司都加大了這方面的投入。不僅如此，第一次編制的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51296—2018）已正式批準(zhǔn)，并將于2019年3月1日期正式實(shí)施，從側(cè)門反應(yīng)出了數(shù)字化移交的重要性及發(fā)展趨勢(shì)。

5.2智能系統(tǒng)

隨著科技的發(fā)展及智能技術(shù)的突飛猛進(jìn)，化工工程設(shè)計(jì)也將搭上智能系統(tǒng)的順風(fēng)車。如Intergraph及Bentley公司已開發(fā)的智能配管系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)工藝流程及合理的規(guī)則完成管路的自動(dòng)智能設(shè)計(jì)，這將極大減少設(shè)計(jì)人員的工作量，提高工程公司的生產(chǎn)力。當(dāng)然，現(xiàn)階段智能配管系統(tǒng)還不完善，即便是建模也無(wú)法取代工程設(shè)計(jì)人員所能起到的作用。但相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能系統(tǒng)定能做到更好，更多的取代機(jī)械、繁復(fù)的工作，更大的解放生產(chǎn)力，也是不遠(yuǎn)將來(lái)的重要發(fā)展方向。

6結(jié)束語(yǔ)

化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，對(duì)于化工生產(chǎn)作業(yè)能夠起到一定的指導(dǎo)作用，設(shè)計(jì)人員在作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件中各項(xiàng)功能的合理的應(yīng)用，能夠完成對(duì)化工工程設(shè)計(jì)中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的科學(xué)模擬，針對(duì)試驗(yàn)期間遇到的各項(xiàng)問(wèn)題，完成相應(yīng)的預(yù)測(cè)作業(yè)。同時(shí)，依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)化工工藝，以及相應(yīng)流程中存在的各項(xiàng)問(wèn)題進(jìn)行合理改善，提升化工工程設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，加快整個(gè)行業(yè)的發(fā)展腳步，相信在未來(lái)，設(shè)計(jì)軟件也將扮演越來(lái)越重要的角色。

參考文獻(xiàn)

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作者:崔寧 單位:中海油石化工程有限公司