壓力管道設計參考書是設計人員不可缺少的工具書。一本特別實用的、系統的壓力管道設計參考書,對提高設計水平、加快設計速度、改進設計質量具有十分重要的作用。既有系統的壓力管道理論知識介紹,又有典型的工程應用實例,同時能夠緊密結合現代化工程技術在壓力管道設計中應用的參考圖書少之又少。有很多壓力管道設計人員苦于找不到合適的參考書,沒有辦法系統地了解最新的壓力管道設計知識;或者只能在抽象的設計規范理論中,在工程項目實踐中慢慢地摸索著了解、學習。
隨著科學技術的飛速發展,壓力管道設計技術也在不斷提高和創新,壓力管道設計的國內外各種標準規范在不斷地更新、補充和完善,壓力管道設計對多個學科的綜合性要求越來越強,很多壓力管道設計參考書已經不能反映當前的實際和設計水平,難以滿足壓力管道設計人員的使用要求。
在實際工程設計過程中,對國外標準誤用的現象時有發生。早在1978年美國B31委員會改組為AMSE壓力管道規范B31委員會,對于ASMEB31.3自1980年后各版標準分別以ANSI/ASME B31.3、ASME/ANSI B31.3和ASME B31.3代號出版,1996年開始正式更名為ASME B31.3《工藝管道》,一直沿用到目前最新版的ASME B31.3。本書結合工程設計的實際應用,講述了一系列壓力管道設計常用的國內外標準規范。筆者曾在國外大型工程公司工作過一段時間,對國際通用的國外壓力管道設計規范進行了系統的總結和分析。
我國壓力管道設計技術已經有了長足的發展,壓力管道工程設計已開始采用模塊化、大數據、云計算、多維協同、三維影息等設計手段。但是,在壓力管道設計技術的某些方面仍然有較大的成長空間,例如:壓力管道設計工作效率不高、重復性工作煩瑣、人工時消耗偏多等問題。很多已經擁有了豐富的壓力管道設計經驗的人員,因計算機新技術的運用較少,所以工作效率不高,在工程項目中的專業技術領導力、執行力下降。筆者將根據工程設計切身體會,特別講述一些壓力管道設計的計算機技術。
有些壓力管道設計經驗豐富的技術人員,在統計管道的材料時,仍在使用 Excel的“自動篩選”“高級篩選”功能,更有甚者還在用數“正”字的辦法分類統計材料。而用現代化的計算機技術,經過一系列準備工作之后,一點鼠標,就可以把用原始的辦法幾個月才能完成的工作,瞬間保質、保量地完成。21世紀的今天,只有不斷地創新壓力管道設計技術的規范、理論、工作方法,才能使壓力管道設計的質量和效率保持更加高昂的戰斗力和更強競爭力。本書將在某些章節穿插講述一些國內外大型工程公司用于提高壓力管道設計工作效率的技巧、方法。
三維工廠管道(配管)協同設計在20世紀70年代開始工程應用。在計算機、互聯網等技術高速發展的今天,已經開始進行四維或多維協同設計應用。但是,有些設計單位仍未實現三維協同設計。當然,并非所有的壓力管道設計都需要用多維協同設計,可以根據工程規模、管道特點、工作效率等因素進行選擇。我國三維及多維計算機輔助工廠設計工程應用起步較晚,將會有更大的進步空間。
壓力管道設計技術與知識不斷快速發展,需要設計人員始終保持謙虛謹慎的心態,坐得下來、沉得下心,不斷學習,不斷實踐與總結,多閱讀學習參考書、論文和標準規范,不斷提高管道設計質量和工作效率。一些設計人員在做配管設計時,僅是對設備、管道等設施的擺放布置設計,只要不碰撞、便于支撐、符合防火防爆規范、較為美觀,就萬事大吉;校審人員列出的問題僅僅是碰撞、間距等表面問題,而涉及工藝配管、管道柔性、材料等重要問題卻視而不見,更別提利用技術經濟原理進行設計優化。這些不達標的設計成品造成工程成本的浪費,工程質量存在安全隱患。好的壓力管道設計成品,就像音樂家用情譜寫的一首美妙的歌曲一樣沁人心脾,就像廚師精心烹飪的一頓可口的佳肴一樣唇齒留香。
壓力管道設計是一門綜合性的技術,既要求從事這項設計的工程技術人員具有工藝、設備、生產操作、檢修和施工等方面的知識,也要求具有材料、力學、機械、設備、結構、儀表、電氣等多學科知識,并能夠運用好計算機和外語兩個最重要的工具,根據擬設計裝置工藝、設備、土建、儀表、電氣等各專業的設計要求,結合裝置建設地地理、地質、水文、氣候和氣象條件,同時遵循相關法規和規定,用管道及其組件將裝置中各設備安全、經濟、合理地連接,因此,它是一種系統的、集體的、創造性的智力勞動。
石油化工工程建設項目具有一定的周期性,有些年份煉油裝置建設工程較多,有些年份煤制油煤化工裝置建設工程較多,有些年份化工裝置建設工程較多。在市場經濟主導的大環境下,設計單位能中標的裝置類型也在變化,這就需要壓力管道設計人員能熟練設計煉油、化工、煤制油等各種裝置。實踐證明,無論是化工、煉油,還是制藥裝置的壓力管道設計,僅是工藝專業設計內容不同,對于壓力管道專業設計人員,設計原理和內容是相同的,壓力管道設計人員掌握了管廊、塔、容器、反應器、換熱設備、加熱爐、泵、壓縮機、罐等設備、設施及其有關管道的配管設計原理和設計做法,就可以較好地完成這些不同類型裝置的設備、設施的壓力管道設計。本書將重點以這些設備、設施及其有關管道為主線,對壓力管道的配管設計進行詳細介紹。
筆者作為壓力管道專業負責人參與了幾十項國內外大、中型工程的配管設計,主持編寫了壓縮機、加熱爐等多個標準手冊。作為壓力管道設計、校核、審核、審定人員,常年工作在生產一線,本書融入了筆者在眾多國內外大、中型工程中各種裝置壓力管道設計的實踐經驗和工作體會總結,書內對各種煉油、化工等裝置的管廊、塔、容器、反應器、換熱設備、加熱爐、泵、壓縮機、罐等設備、設施總結并給出了各種典型配管設計實例,在系統地闡述基本理論的同時,結合了許多國內外工程壓力管道設計的精華,同時也濃縮列舉了一些壓力管道設計關鍵注意點、易犯錯誤的地方。本書突出介紹了現代計算機技術在壓力管道工程設計中的應用及提高工作效率的一些技巧,并結合工程實例對壓力管道設計進行了系統的講解。
同時,筆者結合在國內外眾多大、中型工程壓力管道設計實踐中的經驗教訓,對國內外各種標準規范進行了特別講解,分析比較了國內外新版的標準規范。對于壓力管道設計常用的標準、規范上已經說明得很清楚的內容,本書只列出了需要參考的標準規范名稱,具體內容書中沒有贅述;對于容易疑惑的地方,書中多角度地分析、比較,并引用工程實例給予說明。另外,對于標準規范不一致的情況,書中也進行了比較和分析。
本書是筆者多年來日積月累的配管設計實踐經驗總結,可作為壓力管道設計人員日常工作手冊和壓力管道設計審批人員培訓教材,也可作為工程建設項目管理人員和高等院校相關專業師生的參考資料。感謝中國寰球工程有限公司教授級高級工程師代永清對本書的建議和幫助,感謝施文煥、汪平、金祺等一直關心和支持本書編寫的專家和領導。參加本書撰寫與校審等工作的還有嵇霞、尚慶雨、路清泉、郝文利、趙銀虎、張建秋、商慶軍、趙強、盧明亮、宮貴萍等。