石化行业管道管理系统的可视化研究与应用

王春华

【摘 要】应用SolidWork技术实现可视化的检修管理，尽可能的将事故隐患消除在检修过程中，以减少人身、设备事故的发生；合理、科学的进行检修管理，以减少不必要的浪费。

【关键词】SolidWorks；SolidWorks Routing；可视化管理

石化行业在我国国民经济发展中举足轻重的地位已为众人所知，而石化行业又是一个高风险的行业，生产过程中所使用的原材料、辅助材料半成品和成品，如原油、天然气、汽油、液态烃、乙烯、丙烯等等，绝大多数属易燃、可燃物质，一旦泄漏，易形成爆炸性混合物发生燃烧、爆炸；许多物料是高毒和剧毒物质，金属有机催化剂、乙烯等还具有自燃、暴聚的特性。这些物料处置不当或发生泄漏，容易导致火灾、爆炸，群死群伤事故率极高。另外，石化生产工艺技术复杂、运行条件苛刻，如蒸汽裂解的温度高达1100℃，而一些深冷分离过程的温度低至-100℃以下；高压聚乙烯的聚合压力达350MPa，任何一个小的失误就有可能导致灾难性后果。同时，由于石化生产过程连续作业的特点，在一些大型一体化装置区，装置之间相互关联，物料互供关系密切，一个装置的产品往往是另一装置的原材料，局部的问题往往会影响到全局。加之有些石油、石化企业地处城市边缘，周围往往是人口密集的居民区。如果放松安全管理，导致事故发生，往往会造成人员的重大伤亡或环境的严重污染，以造成重大经济损失。虽然全国各类事故总量和死亡人数同比均大幅下降，但安全生产工作仍将面临着一系列新情况、新问题和新挑战，安全生产形势仍然十分严峻。

为了尽可能地减少事故的发生，各国、各石化企业都有自己的一套强制检修办法，如定时、定量地大检修，定时更换事故多发点的生产设备及传输装备。但由于装备多，每年的检修及更换不可能做到面面俱到。常常还会把没有事故隐患的装备换下来，造成不必要的浪费。

国外石化公司安全生产的发展大体经历了三个阶段。第一个阶段是解决装备、工艺的安全。第二个阶段是标准化操作阶段，解决的办法是建立规章制度、法律法规、技术标准以及HSE管理体系，进行全面质量管理。在此之后，各类事故还是出现，他们经过总结分析，认识到人的素质，认的素质分为两个方面，即人的安全意识和能力，意识可以通过学习、教育加以提高；能力一部分可以通过学习锻炼方式提高，而还有些能力是需要靠其他手段才能提高。

21世纪也将是高技术不断涌现，信息化、数字化、智能化生产与生存的方式将会得以普及的时代。新技术、高技术将给人们带来的是社会的发展与进步、效率与效益、以及舒适、享受与和谐。因此，利用现代先进的自动化控制技术完善企业安全生产具有十分重要的意义。

运用三维作图的思想，将企业中各石化储藏设备、传输的管路以零件装配的形式勾画出立体的图像，通过图像可以直观地看到石化储藏设备、传输管路的走向。经过各零件的参数管理，科学制定石化储藏设备、传输管路检修计划，达到及时检修、避免误检、减少错检、间接地保证石化储藏设备、传输管路的运行安全。

可采用SolidWorks设计软件生成三维立体可视化的石化储藏设备、传输的管路零件装配图。由于大部分石化企业都是面积大、管路传输设备多，形成的三维图形中的装配量非常庞大，因此，各管理终端需要工作站来操作。每个点考虑冗余，均采用双机运行的方式。

将SolidWorks Routing作为线路系统设计软件和备件库。它可以让设计工程师在SolidWorks的环境下轻松地自动执行线路系统设计任务，加速管筒、管道、电力电缆和缆束以及电气导管的设计过程。SolidWorks Routing 使用的是 SolidWorks 3D 机械设计环境，可以直观地创建和修改线路系统，包括拖放放置、自动调整零部件（零件或装配体）的大小、复制和镜向、放置线路以及自动插入管道折弯和弯管。除了现成的管筒、管道、电力电缆和缆束以及电气导管库零部件外，还可以添加自定义的库零部件，结合SolidWorks的设计库功能通过简单的拖放放置就可以进行线路系统设计，这大大提高了设计效率。除此之外还可以自动创建包含完整信息（包括管道和管筒线路的切割长度）的工程图和材料明细表，还包括为 CNC 管筒和管道折弯机械创建折弯数据文件的专业功能。对于化工或对设计管道的企业，运用管道设计功能可以自动布置管道，并生成相关的管道布置图。同时，它提供了制作管道库的工具。

将SolidWorks Enterprise PDM作为数据管理 （PDM） 软件。该系统与 Windows 资源管理器界面相集成，可以无缝地访问所有文档和数据的最新版本，从而改进产品的开发过程。通过进行有效的数据管理，工程、制造、采购和营销人员可以避免各种错误（例如，使用错误版本的文档或意外覆盖了正确版本）。此外，使用SolidWorks Enterprise PDM 还可以智能地重复利用数据，从而节约时间和精力。使用功能强大、易于使用的搜索工具，更快地找到所需的 CAD 文件，避开冗余的数据。使用SolidWorks Enterprise PDM不仅简化了产品变更和信息共享，还可通过 Web 进行访问，并能够与其他企业系统（例如 MRP/ERP）相集成， SolidWorks Enterprise PDM可以实施有效的 PDM 解决方案首先应用于小型工作组，可以立竿见影地提高生产率；然后逐步扩展解决方案，以供全球多个办公地点的数百名用户使用。快速实施和跨多个地点的扩展使用。

同时该系统支持所有 Microsoft Windows 文件，因此可以更好地管理和共享所有类型的产品信息和数据，例如工程文档、材料明细表和产品市场规格。SolidWorks Enterprise PDM 可以跨多个地点改进数据管理和工作流，从而将广泛分布的企业分支机构、部门、客户和供应商的产品开发活动结合起来。用户可以在多个地点自动复制数据，从而大量节约下载大型装配体所需的时间。

SolidWorks Enterprise PDM软件内置的图形化工作流功能可以自动化审核过程，从而减少错误、提高效率、加强沟通。例如，在标准的新产品发布过程中，可以自动执行多项操作，如自动版本控制、标题栏数据输入、中性文件格式创建以及通知项目经理和采购人员等相关人员。

SolidWorks Enterprise PDM集成在 SolidWorks 和Windows 资源管理器中，可以简化管理设计变更的过程，还可以提高产品的重复利用率。功能强大的材料明细表功能提供了多种视图，通过装配体图的管理，进而实施管路的各类数据管理，加强工程部门和其他部门之间的沟通，解决了企业产品数据的管理。同时将SQL Server 2008数据库软件作为后台数据库。Visual Studio 2010用于检修管理模块的开发。

合理科学的零件编码也是重要的组成部分。石化储藏设备、传输管路零件多、种类多，编码唯一性、直观性是项目成功的重要保证。

可考虑按以下方案进行：

1、厂区划片编码；

可将各厂区作为一级编码，所属厂区内的管路系统（如传输介质）作为二级编码，分支作为三级、四级等编码。

2、管路系统编码；

以系统（传输介质）为单位，全厂区总管路作为一级编码，去往各车间的主分支为二级编码，次分支为三级、四级等编码。

3、跨厂区设备编码。

以设备源头为准。采用SolidWorks 及SolidWorks Routing进行厂区、主要设备、管线进行绘制。绘制过程中严格按零件、装配体编码执行编号任务。

1、采集阀门、法兰等标准件数据，建立零件库；

2、原则上按系统主干管路、分支管路、次分支管路进行绘制。

在使用SolidWorks及SolidWorks Routing绘图时，采用设备先定位，再用设备到设备间由“步路”的生成管路的形式绘制，从而保证测绘精度。

采用SolidWorks为成像软件、以SQL Server为后台数据库，通过对石化企业传输管路的可视化科学管理手段，结合历史经验，合理地进行检修辅助决策，将跑、冒、滴、漏、爆炸事故发生率降到最低，同时避免不必要的消耗。这在我国乃至世界的石化行业中都有着重要的意义。

该项技术还可应用到天然气行业，包括天然气的传输、城镇居民天然气的使用的安全检修管理工作及城镇上下水管网的管理。