化工工艺中计算机辅助设计的影响作用及应用分析

解艳

摘要：在化工工艺设计和生产过程中导入计算机技术辅助设计技术，在我国的化工行业的生产过程中已经有30多年的历史，从开始阶段的构思、简单应用，截止目前为止，已经形成多语言、多形式，能够贯穿于化工工艺设计、生产和监测等全流程的作用体系。在化工行业未来的发展过程中，计算机技术在化工工艺中的辅助作用将会更加明显，更加重要。

关键词：计算机辅助设计;化工工艺;技术

中图分类号：TQl5.9文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）11-0133-03

随着计算机应用技术的发展和各行业设计研发水平的不断提高，计算机辅助设计功能也在不断完善。在化工工艺中强化计算机辅助设计作用的发挥，对于推动我国化工行业朝着高、精方向发展，具有重要的意义。但是由于各方面外界因素的影响，我国化工行业的生产过程中，计算机辅助设计软件的应用范围还存在较大的限制，由此决定了我国化工行业的整体生产水平与发达国家相比还存在较大的差距，在产品质量上还有较大的提升空间。

1计算机辅助设计系统的类型及其作用

1.1信息检索型CAD系统

信息检索型CAD系统是在传统CAD技术应用的基础上，为了适应产品生产标准化和系统化的要求而延伸出来的技术，其工作原理是将产品生产流程已经完善的标准化图纸转变成为计算机能够识别并读取的图形信息。在进行设计时，能够根据客户的需要将对应的生产指标要求输入到程序中，在CAD系统完成运算过程之后，能够自动检索出对应的标准方案，或者发出准确的生产指令。

1.2人机交互型CAD系统

人机交互型CAD系统的工作原理是先有设计人员根据目标要求完成初步的模型设定，在计算机网络作用的支持下，对其中的资料内容进行检索，在检索内容的支持下完成数据和公式的后台计算过程，进而绘制出草图和标准图。设计人员根据实际应用的需要，通过多种输入方式完成对图形的实时修改，CAD系统根据设计者的要求再次进行检索和设计工作，如此循环往复作用下，逐渐达到设计者的目标。

1.3智能型CAD系统

随着CAD运行系统的不断完善，智能型CAD系统在设计工作中的功能已经得到完美体现并且其应用范围不断扩大。智能型CAD系统的应用方式是将原有的CAD系统与能够智能工作的专家系统深度结合在一起，两者将自己能够发挥的功能完美的结合在一起。能够用数学模型来描述的问题通常是由CAD辅助设计来实现的，而对设定过程的思路分析、技术决策和结果评价等方面的功能，则由专家系统解决，从而确保最终的设计方案更加科学、合理。

2化工工艺中计算机辅助设计的影响

世界各国和相关企业在计算机辅助设计软件上的研发水平不断提高，将其子系统不断细化，对工业生产的推动作用也越来越明显。由于化工工艺的设计和生产过程涉及的内容比较广泛，其所应用的CAD系统平台也有所不同。随着计算机辅助技术自身发展水平的不断提高，其对化工工艺设计等方面的影响也更加明显。

2.1能够提升化工工艺的设计效率

在化工行业的生产过程中，化工工艺的流程主要包括三个步骤：原料处理、化学反应和产品精制。这三个生产环节中又有着各自特殊的要求，并且可以细分为不同的处理方法和处理条件要求。在化工工艺的设计中涉及到影响因素比较复杂，并且这些因素之间还具有相关性的影响。依托传统的人工设计模式和简单的CAD应用技术，不仅需要设计人员能够精密的考虑各个环节之间的相互关系，在出现不符合生产要求的情形下，还要对设计方案进行重新修改，甚至将整体设计方案推动重建。这种工作模式极大的降低了化工生产的效率，无法达到现代工业化生产的要求。在适合生产需要的CAD系统的支持下，能够将传统设计方式中的诸多环节交由CAD系统进行后台运行处理，因此极大的提升了化工工艺的设计效率。

2.2能够提升化工工艺的设计精度

采用传统方式进行化工工艺的设计，不仅会造成设计流程减慢，还会在设计工作过程中不可避免的出现技术性错误或者无意识的错误，在设计人员自身水平的限制下，无法及时准确的发现这些错误环节的存在，从而给实际生产工作带来较大的安全隐患。而在人机交互CAD系统和智能型CAD系统的作用下，能够依托网络数据平台和专家系统对设计内容进行不断优化，对于其中不符合化工反应原理和化工生产环节要求的内容进行调整，将各种不同的设计方案进行综合评判，从而選择出最为符合企业发展实际需要的方案，以此提升化工工艺的设计精度。

2.3降低化工工艺的设计成本

传统化工工艺的设计需要依托高水平设计师的带领下进行团队型操作，在每个工作完成自身的设计任务之后，再将所有的环节综合在一起，从而完成设计目标。基于这种工作方式进行化工工艺设计，不仅容易造成设计环节沟通不畅，提高信息交流的成本，而且设计方案的重复应用率比较低，在进行资料查找时存在诸多方面的不便。利用计算机辅助技术，能够将设计环节和设计内容依托内部计算机网络进行实施，对于已经完成的设计环节，可以逐步传输到数据平台上，让所有需要的成员能够随时下载应用。在进行资料查找时，可以利用系统自带的信息检索系统及时查找到相关的资料，并对各种方案进行分析对比。因此采用计算机辅助技术，能够在提高资源利用效率的基础上改变传统的工作模式，从而降低整体设计成本。

3计算机辅助技术在化工工艺中的应用分析

3.1计算机在化工工艺中的应用历史

计算机应用于化工工艺过程中，从20世纪50年代开始，迄今已经经过数代的技术更新，每一代技术更新都使化工工艺的水平有着质的提升，其具体发展过程如表1所示。

在现代化工工艺的设计工作中，虚拟工厂设计方法已经成为标准化的作业方式，不仅解决了传统化工工艺设计过程中存在的诸多问题，而且为达到化工生产的环保要求提高了重要保障。在现代化工工艺中，对计算机辅助技术的应用分析，可以从多个方面人手。

3.2计算柳辅助过程设计

计算机辅助过程设计含义为Computer Aided Pro-cess Design（CAPD），是CAD技术应用于化工工艺中的基础方面。计算机辅助过程设计应用的范围比较广泛，可以通过ASPEN Plus、HISYS.Concept、ChemCAD等不同类型的设计软件，在达到生产要求的情况下，设计科学的工艺流程拓扑结构，对不同原料的化学和物理性质进行计算，对化学反应的流程进行能量分析。从而在整体运行状态进行模拟的基础上确定相关设备的工艺参数，对操作过程进行弹性分析，最终达到整个运行过程的不断优化。化工行业的生产大多具有高危性的特征，很多生产过程是无法通过实验室试验操作进行测定，但是在计算机辅助设计的作用下，能够完美的将这些生产过程模拟出来，在进行参数优化的基础上，更好的完成生产目标。

3.3计算机辅助过程控制设计

计算机辅助过程控制设计含义为Computer Aid-cd Process Control Design（CAPCD），其应用软件包括Dynamics&Moduler、HISYS.RTO+、DYNSIM、Uni-Sim等，其主要内容包括2个方面：①在对控制系统的拓扑结构和控制方案进行设计之后利用软件自带功能进行实际流程模拟，这也是其所应发挥的基本作用。②对仪表和自动控制项目进行施工设计，包括在所有的测控点上完成仪表选型、仪表回路图绘制、安装图绘制等，还要根据设计要求对材料进行统计。在化工企业的生产过程中，过程控制是内部控制的重要组成部分，是实现企业经营目标的重要手段。

3.4计算机辅助过程设备设计

计算机辅助过程设计的含义是Computer AidedProcess Equipment Design（CAPPD），这方面的设计工作的开展是与其他几种设计作用的发挥结合在一起的，没有自己单独的设计软件。但是计算机辅助过程设备设计的重要性是不言而喻的，在化工行业生产过程中，设备是保障化工生产系统正常运行的基本条件，也是确保化工生产安全的重要条件。在进行设备设计时需要2个方面的问题：①在进行标准设备的选型设计时需要根据过程设计提出的设备工艺条件参数对设备的结构和规格进行合理选择，同时还要明确对应的安装方式。②在进行非标设计的机械设计时，需要全面考虑机械的结构设计、性能设计、加工工艺设计和安装方式设计，从而确保设备运行的稳定性和安全性。

3.5计算机辅助工厂设备设计

计算机辅助工厂设计的含义是Computer AidedProcess Plant Design（CAPPD），其常用的應用软件包括Smart Plant 3D、PDMS、CADWorx和Autoplant等，这些软件运行的基础有所不同，功能和作用也存在较大的差异。计算机辅助工厂设计是未来化工行业发展中计算机辅助设计应用的主要方式，其作用主要体现在4个方面：设备在三维空间的合理布局设计、管道和管件等配管设计、钢结构支架和设备运行平台设计、工厂的可视化模型设计。

4结语

随着技术的发展进步，计算机辅助设计在化工工艺中的应用已经达到了较高的水平，在推动化工行业的生产质量、降低生产成本、确立安全保障等方面起到了重要的作用。但是就目前我国化工行业发展的实际状况而言，对于计算机辅助设计的重视程度还存在严重不足，无法充分发挥其自身的应用优势，在未来的发展过程中，还需要生产企业等各个方面不断加大在这方面的投入力度，从而促进我国化工行业整体水平的提高。