浅谈衬里管道应用PDS模型设计的优化

石文彪 中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院 吉林 132002

浅谈衬里管道应用PDS模型设计的优化

石文彪*中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院 吉林 132002

介绍非金属衬里管道应用PDS三维模型设计，利用优化PDS三维模型改进设计方法，自动生成管道单线及材料，为衬里管道的制造和施工提供了便捷条件，有利于整个项目的工期和质量的提高。

非金属衬里管道 PDS三维模型设计 支架 单线 材料

衬里管道一般以金属管道为基体，以聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)、无规共聚聚丙烯(PP-R)、交联聚乙烯(PE-D)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)等为衬里的非金属衬里管道。

PDS(plant design system)三维设计软件可以进行多专业模块设计，用于设计不同类型的工厂，如化工、海洋石油平台、化学和制药厂等。该系统利用交互式图形和数据库管理技术完成工厂的三维模型设计和二维图形处理工作。目前国内外大型工程公司已广泛应用此软件进行化工装置的模型设计。经过多个项目衬里管道的PDS三维模型设计，现已具备成熟的模型设计、管道ISO图和综合材料抽取功能。

1 问题提出

衬里管道的设计、施工一直是化工设计项目的一个难点。以往的衬里管道的PDS三维模型设计时和普通钢管类似，不做特殊处理。管道安装时施工人员的常规做法一般是先将自由段的管道预制后，封闭段钢管安装好，拆下来以后进行衬里，衬好后进行二次安装；或者是严格按照设计院的图纸进行预制、衬里后运到现场进行施工，在现场不能根据实际尺寸进行修改，这样容易造成经济上的浪费和工期上的延误。由于受管道安装空间和衬里管道长度的制约，衬里管道又是厂家成段衬好后发往施工现场，所以给现场安装带来一定的难度，有些衬好的管道发往现场却安装不上，存在正误差，给业主造成了经济损失。针对这一现象，山东某项目在征求业主的意见后对衬里管道的设计进行了调整，以解决目前存在的问题。

2 解决措施

衬里管道一般两端带法兰，一端是固定式法兰，另一端是松套法兰。松套法兰可以直接与工程中的管道、设备管口用螺栓连接。在设计过程中为保证衬里管道的强度，直管长度一般不能超过3000mm，最短长度要满足工业管道焊接要求，一般最短长度根据HG/T20592-2009法兰尺寸计算可得，见表1。在应用PDS三维模型设计过程中，通过以下方法优化衬里管道的设计。

表1 衬里管道最短长度列表

2.1 衬里管道长度要求是10mm的整数倍

衬里管道在PDS三维模型设计过程中，根据管道布置的空间采取10mm的整数倍的长度进行绘制，如果长度满足，可以尽量是50mm的倍数(项目管道设计统一规定中的条款)，这样有利于衬里管道厂家制作的精确性，也在某种程度上实现管线的替换安装。在实际PDS的操作中首先要在PDS后台数据支持中设置Fixed Length mix=3000mm给以限定。管道设计人员实际进行PDS三维模型设计的时候按照该项目管道设计统一规定的管段长度是10 mm的整数倍或者50mm的整数倍，把PDplace命令中的Variable length pipe 修改成Fixed length pipe进行管道长度的叠加。具体操作界面和形成效果见图1。

图1 衬里管线长度叠加和效果图

2.2 衬里管道最短长度不能满足时用特殊件代替

某些工艺管线由于受安装空间的限制，标准管件连接不能满足衬里管线最小长度的要求。比如，某个空间加一个标准的异径三通后，剩余的直管段就比最小长度要求还小，就要出一个特殊的异径三通来满足安装空间的要求，图2为设计人员所出的特殊管件图。

图2 衬里管道的特殊件

图2中B的数值就可以根据实际空间需要的长度来定义，这样做既满足工艺管线特殊的安装要求也满足了衬里管道长度的限制。同样特殊弯头等都能以特殊件的形式来满足工艺管线空间安装的要求。

2.3 10mm以内的长度可以用加厚垫片来调整

普通管道的设计项目中，管道长度可以是任意的长度，生成及安装都可以实现。但是衬里管道由于其制造及安装的要求精准程度高，如果出现几毫米的长度正偏差，管道安装位置不够，就需要重新制造而造成浪费。基于此，在山东某化工装置的设计上，衬里管线在安装空间内剩余10mm以内的情况用垫片来调整。实际在PDS模型中用管道特殊件来实现10mm以内的管道，特殊件设置采用对夹形式，这样就可以出现对夹的加长螺栓。在PDS三维模型中绘制时，piping specialty spectfication date中的gep_end_preparation要设置成RFTBE形式，并把revise attributes里面的hold_status status设置为existing。这样就实现了10mm以内的(特殊件)加厚垫片所应用的加长螺栓的材料正常显示在单线图以及综合材料表中。

2.4 衬里管道的支架的设计

衬里管道的支架都要现场选择带有管夹子的管托，不能在衬里后的管道上直接焊接管架，否则会损坏衬里。立管需要做承重支架的，要在衬里管道上做出支腿，要绘制详图给衬里管道的制造商，在进行管道衬里之前完成支腿的焊接。带夹子的管托形式及衬里管道的支腿详图见图3、图4。

图3 带夹子的管托

图4 衬里管道的立管支腿

2.5 衬里管道的ISO图表示形式

衬里管道由PDS三维模型中模块Isometric drawing manager中的Batch自动抽取ISO图。其右侧材料表的表示形式和普通管道的表示形式有所不同。普通管道是以规格和长度表示的，而衬里管道是以管道的规格、长度和数量表示的。图5、图6分别为普通管道的ISO图表示方法和衬里管道的ISO图表示方法。

图5 普通管道的ISO图

2.6 衬里管道的综合材料表

衬里管道利用PDS三维模型进行设计后，可以由PDS中的模块Report Manager自动生成综合材料表，通过对PDS 三维模型Report Manager对话框中的Report命令重新进行定义设置，衬里管道按照相应的规格以根为单位进行统计。另外，为避免现场施工误差，整数段的管道按照不同的管道规格要准备一些可以替换的材料。根据项目的特点，针对易堵易聚合的物料的管线，也要根据设计经验准备可替换的材料，这也是衬里管道的长度要求整10的倍数甚至是50的整数倍设计的一个原因。表2为衬里管道综合材料表。

图6 衬里管道的ISO图

表2 衬里管道综合材料表

2.7 衬里管道设计注意事项

衬里管道的PDS三维模型设计要注意以下几点：

(1) 10mm以内的垫片调整段应该注意避免距离阀门、仪表件等太近。一般在设备接口或管线终端，材料统计的时候注意紧固件及垫片的替换。

(2) 衬里管道的支架宜设置在法兰接头和阀门附近，支架要选择带管夹的，避免现场焊接。

(3) 衬里管道如果需要静电接地的，它的接地应在管道轴测图上标注出，接地耳或接地柱必须由衬里管道制造商预先焊好，不能在施工现场进行焊接

(4) 衬里管道按照管道所通过的物料情况决定是否设置排放孔，目的是为了放净渗透物，在安装时应尽量朝下。对于不保温的衬里管道，要在上面安装丝堵；对于保温的衬里管道，要在上面安装尾管并使尾管伸出保温层外。

(5) 衬里管道上的法兰不宜布置在设备、机泵和操作平台的上方，如不可避免时，应在法兰连接处设置安全防护设施。

(6)衬里管道的坡度，要在ISO图中标注出起始点的标高，垂直管段的长度做出相应的加减。制造厂家要严格按照ISO图制造。

3 结语

衬里管道比普通管道的设计繁琐，在设计时考虑的问题更多。PDS三维模型能最大程度地接近实际现场情况，在管道设计的时候考虑周全仔细，项目设计的成品文件如ISO单线图、管道平面布置图、report综合材料表等准确性就更高。缩短了工期，避免了材料浪费，提高了设计质量，使安装施工作能够顺利进行。

(修改回稿 2014-03-03)

*石文彪：工程师。 2006年毕业于长春工业大学化学工程与工艺专业获硕士学位。一直从事化工设计工作。联系电话：(0432)63958432，Email: jly_swb5019@petrochina.com.cn。