計算機在燃氣管道設計和施工中的應用

許曉強李少波陽 杰

（1.合肥燃氣集團，安徽 合肥 230075；2.合肥學院 安徽 合肥 230601）

計算機在燃氣管道設計和施工中的應用

許曉強1李少波2陽 杰2

（1.合肥燃氣集團，安徽 合肥 230075；2.合肥學院 安徽 合肥 230601）

隨著計算機信息技術的迅猛發展，越來越多的計算機軟件應用到工程和設計的熱門領域，也逐漸引起電力工程、城市燃氣管道工程、化工工程設計等偏冷專業領域的技術開發和應用設計手段發生變革，文章探討了計算機軟件技術應用于燃氣工程管道設計的現狀及發展趨勢，并闡述典型的計算機軟件在燃氣工程管道設計從計算到繪圖的過程。

燃氣管道；應用；計算機軟件

天然氣是一種公認的清潔、高效、優質能源，在化工、電力、城市燃氣等工業和民用領域正得到廣泛的應用。城市燃氣是現代化城市能源建設中的一個重要組成部分，也是必不可少的能源基礎設施。21世紀是天然氣世紀。中國經濟的持續發展和能源政策的進一步調整，極大地促進了中國天然氣產業的發展。中國能源結構將實現向“高效、經濟、潔凈、安全”合理轉變的目標。隨著西氣東輸和川氣東送兩大工程建設的推進，以及廣東和福建海上LNG項目的實施，我國天然氣工業乃至合肥城市天然氣的建設和發展達到了前所未有的規模。大型供氣企業按照需用量和所需壓力將燃氣輸送和分配到城市各類用戶。天然氣作為保護大氣環境的最理想的燃料在得到快速發展的同時也為人們帶來了全新的生活理念，隨著科技的發展，把更多的計算機軟件應用在燃氣管道設計和施工過程中，使燃氣管道設計和施工更符合用戶的需求，更安全，從而使整個城市的規劃設計更加協調[1-2]。

1 國內管道工程設計軟件應用現狀及展望

目前在水電工程和石油燃氣工業、煉油、油氣加工等領域中廣泛應用的工程設計和模擬模擬軟件主要有：隨著三維設計技術的不斷發展，Revit MEP三維設計軟件在管道設計中的應用已逐漸取代二維設計成為主要的設計手段；有基于SolidWorks的選煤廠管道設計軟件，以及基于CAESARⅡ和SPS的埋地輸油管道和UE電廠管道應力計算應力分析軟件；有基于BIM技術的暖通設計軟件與建筑性能化軟件包括節能軟件集成，綜合解決環境與能耗問題，同時使模擬走向設計，對比設計流程、信息交換與設計流程的結合至關重要并有標準化和三維參數化趨勢；英國ESI能源集團開發的城市高壓燃氣管道TGNET設計軟件；國內大部分管道設計使用的是CAD軟件，目前部分小企業使用的還是CAD二維軟件，如：AutoDesk公司的AutoCAD、北航海爾的CAXA電子圖板、開目公司的開目CAD、華軟的InterCAD等；大部分中型公司使用三維CAD軟件：如PTC公司的Pro/Engineer及Solidwork、UGS公司的UG及Solid Edge PDMS、北航海爾的CAXA工程師等，特別是中型工廠設計的三維設計軟件CADWorx，CADWorx在三維參數環境下所具有的數據共享，圖紙自動生成，應力分析等功能協調了各專業的設計工作，減少了設計差錯，極大地提高了設計效率，降低了設計人員的勞動負荷。從管道設計應用的特點及實際需求來看，國內三維CAD管道設計軟件逐漸取代了二維CAD設計軟件。

2 國內管道工程模擬軟件應用現狀及展望

而一些工程流程模擬軟件也得到較廣泛的應用，如：美國Chemstations公司的ChemCAD主要用于對化學和石油工業、煉油、油氣加工等領域中的工藝過程進行計算機模擬，為工藝開發、工程設計以及優化操作提供理論指導，設計更有效的新工藝；美國SimSci-Esscor公司的PROII，既可以進行綜合工藝流程模擬，又可以應用于各種石油化工過程的質量和能量平衡計算，還可以用于流程的穩態模擬、物性計算、設備設計、費用估算、經濟評價、環保評測以及其它計算。PROII可以模擬整個生產廠，從管道、閥門到復雜的反應與分離過程，幾乎所有裝置和流程都可以進行模擬，而且PROII圖形界面所見即所得，用戶可以很方便地建立并修改某個裝置甚至是整個工廠的模型，而且允許以多種形式瀏覽數據和生成報表；美國Aspen Tech公司的Aspen Plus，是一款功能強大的化工設計、動態模擬及各類計算的軟件，它擁有最嚴格和最新的計算方法，不但能進行單元和全過程的計算，提供準確的單元操作模型，還可以評估已有裝置的優化操作或新建、改建裝置的優化設計。這幾種軟件各具特色，側重于不同的應用領域，已在全世界范圍內廣泛使用。由于ChemCAD的數據庫不是太大，計算上有一定誤差；Aspen Plus計算最準確，數據庫的建設最完善；PROⅡ介于二者之間。

3 計算機軟件在燃氣工程管道設計的應用實例

目前，在國內燃氣管道工程設計行業內，使用最廣泛的計算機軟件就是CAD，在此，就結合作者工作實際和完成的民用工商業燃氣管道工程設計項目，簡要的說明計算機CAD軟件在民用燃氣管道工程設計中的應用。

以某住宅小區為例，該小區有6棟高層和1棟超高層，民用戶共計1198戶。因為燃氣施工圖是在小區總平圖和建筑單體圖基礎上繪制的，故在接到燃氣設計任務時，已通過直觀、清晰的電子版CAD圖紙對該項目有了整體把握，對燃氣方案也有了初步設想。在隨后的勘察現場階段，燃氣管道走向路由、戶內燃氣立管位置、計量表具等燃氣設施的設置均與建設單位共同商定得以確定最終方案。

在高層及超高層的燃氣設計中需要注意的問題有高層建筑的沉降對燃氣引入管的影響，燃氣立管附加壓頭的影響及燃氣立管的應力影響。在該項目的燃氣設計中采用引入管加設金屬軟管、30層以上每戶安裝低-低壓調壓器及在中間樓層設弓字彎加以緩解這些影響。《城鎮燃氣設計規范》（GB50028-2006）指出民用天然氣灶具的額定壓力為2000Pa，為避免灶具出現回火、脫火、噪音大等現象，需保證灶前允許壓力波動范圍在其額定壓力的0.75倍~1.5倍內，也就是處于1500Pa～3000Pa之間。待設計思路清晰后，通過CAD可繪制出施工圖紙從而完成該項目的設計任務。

4 結論

綜上所述，隨著信息技術和燃氣工程工藝的迅猛發展，會有越來越多的計算機軟件應用到管道工程和設計等熱門領域，計算機CAD軟件在管道工程設計領域的應用也會越來越深入，從而使燃氣管道設計和施工更符合用戶的需求，更安全，更科學，進而使整個城市的規劃設計更加和諧。

[1] 譚貴寧.城市燃氣管道完整性管理的理論與應用[J].中國石油和化工標準與質量,2012,(9):193,222.

[2] 李朝暉.高層住宅燃氣管道設計及施工技術探討[J].中國新技術新產品,2012,(3):134-135.

[3] 柴友剛.基于城鎮的燃氣室內工程施工與質量驗收規范[J].化工管理,2014,(3):253.

[4] 于洋.城市燃氣管道設計若干問題的探討[J].煤氣與熱力,2007,(11):25-27.

Computer in the application and construction of gas pipeline design

With the rapid development of computer information technology, computer software is more and more applied to the hot field of engineering and design, also has caused the power engineering, city gas pipeline engineering, chemical engineering design slants cold professional field of technology development and application of design means change, this paper discusses the feasibility of application of computer software technology to project of gas pipeline design, and expounds the typical computer software design in gas engineering pipeline from the calculation to the drawing process.

Gas pipeline;application;computer software

TU9

A

1008-1151(2015)01-0046-02

2014-12-13

國家大學生創新創業訓練計劃項目（201311059144，201411059018）。

許曉強（1987－），女，合肥燃氣集團工程師，從事燃氣工程與工藝工作。

李少波（1963－），男，合肥學院講師，研究方向為計算機化工模擬設計。