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摘要：近年來，我國化工企業(yè)得到了快速發(fā)展。在化工工程設計過程中，設計人員加強了對各工程軟件的應用，提高了化工工程整體設計的合理性，也使工程的質量得到了顯著提升。首先介紹了化工工程設計中計算機軟件的基礎作用；其次分析了化工工程設計中的主要內(nèi)容和設計特點；其次，闡述了化工工程設計過程中應用的關鍵軟件；最后，對化工工程設計過程中對計算機軟件技術的具體應用進行了總結，并對將來的發(fā)展趨勢做出展望。
化工工程設計是構建在科學技術和社會經(jīng)濟快速發(fā)展背景下的，在兩者共同作用下，可以使生產(chǎn)體系得到完善，從而使其現(xiàn)代化特征更加明顯。在實際設計期間，對各設計軟件合理應用，充分發(fā)揮其作用，完成相應的輔佐操作，提高化工設計水平，達到令人們滿意的效果。
1化工工程設計中計算機軟件的基礎作用
將計算機軟件合理地應用到化工工程設計中的核心目的，就是提高化工設計的效率、質量、合理性，以及便捷性。化工工程相關設計人員在根據(jù)實際情況進行分析的基礎上進行合理的工作分解，進而應用設計軟件，完成相應的設計工作，并可以精準地完成對各種設備，以及工藝方案的記錄。設計軟件的種類有很多，并且劃分十分詳細，在具體應用過程中，可以充分結合工作的具體需求，完成相應的軟件的選擇，對其進行合理應用。例如，對于裝置中的管道應用CAD等繪圖軟件，針對工程的實際情況及工藝流程完成相應的管道設計，在具體施工中，應嚴格依據(jù)相應設計文件完成相應的施工，確保施工的順利進行。此外，在當今化工工程設計中，特別是大型的石化、化工項目，三維設計技術的應用更加廣泛，先進的3D技術在化工工程設計中的應用也成為了一項亮點，通過對該項技術的合理應用，使得在化工工程設計中，三維建模作業(yè)成為了可能，并且各項設計內(nèi)容的尺寸精度也得到了進一步提升，同時可以實現(xiàn)對各專業(yè)內(nèi)容的交叉控制，使化工工程設計的科學性得到進一步提高，使設計流程變得更加合理。在實際設計過程中，利用3D技術可以詳細展示設計中涉及到的每個細節(jié)，方便發(fā)現(xiàn)設計過程以及化工工藝中存在的各項問題。依據(jù)裝置內(nèi)部的實際情況，在設計階段即完成相應問題的解決工作，也便于完成對設計中可能出現(xiàn)的各項風險的精準預測。由此可見，在化工工程設計中合理地應用各類計算機設計軟件，可以大幅提升設計質量，降低施工階段的返工量，節(jié)省建設投資。
2化工工程設計中的主要內(nèi)容和設計特點
2.1主要內(nèi)容
現(xiàn)代化工企業(yè)在不斷發(fā)展期間，企業(yè)的實際發(fā)展情況在一定程度上受化工工程設計的影響，化工工程設計可以真實、準確地模擬實際生產(chǎn)過程中涉及到的化學工藝流程，以及相應的化學反應。化工工程設計主要包括以下兩項內(nèi)容。
2.1.1工藝設計
相關設計人員分析工業(yè)生產(chǎn)中的化學反應，同時，要在理論角度對實際情況進行分析。例如，在設計煤制乙醇工藝期間，應當對煤炭資源的類型、成分，當?shù)氐臍夂驐l件，以及煤炭煉制爐等各項因素進行合理評定，同時，要解決設計過程中存在的各項因素，并且，設計中要嚴格的遵循化學原理，根據(jù)實際生產(chǎn)過程需要對設備、環(huán)境、條件進行確定，完成對整個工藝流程的科學設計。
2.1.2工程設計
化工工藝設計考核后，開展相應的工程設計，該項設計內(nèi)容主要包括：工藝管路、自動化設備系統(tǒng)、土建工程等。
2.2設計特點
化工工程設計是化工設計的核心內(nèi)容，其決定了整個設計的整體情況，并且可以起到組織和協(xié)調(diào)非工程設計的作用。而在化工工程設計前，應當做好工程計算。化工工程計算是依據(jù)既定的設計要求，完成對能量、物料等各項內(nèi)容的衡量[3]。化工工程計算存在如下特點：（1）計算公式多，并且各個公式都較為復雜，多數(shù)都為非線性，各種變量大，在實際計算過程中，涉及到的計算量較大。（2）許多設計參數(shù)查詢范圍相對較大，會對計算結果的可靠性和合理性造成一定影響。（3）在進行工藝設計過程中，要對不同的方案進行反復對比分析，并且要完成相應的調(diào)整。從目前的情況來看，在設計過程中采用傳統(tǒng)的設計方案，難以實現(xiàn)對工程的低成本、高效率的優(yōu)化，在化工工程設計中，計算設計軟件技術的應用變得更加重要。
3化工工程設計過程中應用的關鍵軟件
3.1一般軟件
計算機軟件在設計單位中的應用已經(jīng)相當普及，設計單位中的設計人員在實際作業(yè)過程中，自然的轉向了AutoCAD等繪圖軟件，以及Word、Excel等各種不同類型的辦公軟件的應用，完成對工程圖的設計，以及各種表格、文件內(nèi)容的編制。在化工工程設計過程中，對于設計軟件合理的應用，可以降低化工工程設計的難度和繁瑣程度，許多重復、機械的勞動可以交給軟件去做，同時，也使設計工作完全由人工設計轉向了計算機軟件輔助設計，提高了設計的質量。
3.2三維建模技術
我國在二十世紀八十年代引進了三維設計系統(tǒng)，并且配有相應的工作站。在具體設計中，工作站創(chuàng)建裝置的三維模型，可以為各項設備的布置，以及管道的敷設提供相應的便利條件[4]。采用三維設計完成相應的建模作業(yè)，方便對各項內(nèi)容進行修改，也能夠提高坐標，以及尺寸的精準度。在建設結構、管道、設備的模型后，便可以獲取裝置的三維模型，利用三維模型，可以完成對二維平面，以及剖面圖的抽取。現(xiàn)階段，在化工工程設計過程中，常用的三維軟件有PDMS（AVEVA的）和PDS（INTERGRAPH的），這兩項三維設計軟件不僅功能強，而且技術十分成熟，并且也在不斷發(fā)展中。如今INTERGRAPH最新的三維設計軟件Smart3D已經(jīng)廣泛應用。同時，三維軟件在應用時，還具有檢查硬、軟碰撞功能。在設計完三維模型后，可以利用REVIEW模塊或第三方瀏覽軟件對模型軟件進行檢查，還能夠檢查物理模型與操作維護通道間的相互干擾，在該過程中，設計人員要依據(jù)檢查結果，修改三維模型，這樣一方面可以確保工程的整體設計質量，避免施工修改，不利于操作、運行、維護以及碰撞等各項問題的發(fā)生。
3.3應力分析軟件
當今工程設計的安全性越來越受到重視，最新的《壓力管道規(guī)范》（GB/T20801）中明確規(guī)定，所有管道均應進行應力計算。較簡單的管系可通過經(jīng)驗或簡單的手工計算進行判斷，而較為復雜的管系采用CAESAR2軟件進行應力計算成為大多數(shù)工程公司的第一選擇，該軟件功能強大，可適用于各種溫度、壓力及振動等工況下的應力計算。
4化工工程設計過程中對計算機軟件技術的具體應用
4.1處理實踐中的各項數(shù)據(jù)
化工工程的設計質量會受到多方面因素的影響，數(shù)據(jù)處理就是其中最為重要的一項影響因素。化學反應本身具有不穩(wěn)定性因素，外界環(huán)境的改變會對化學反應的最終結果產(chǎn)生影響，例如，化工原料的具體成分、溫度、催化劑、壓力等各項因素，都會對設計中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定程度影響。因此，設計人員在實際作業(yè)過程中，要通過合理的方式，對各項數(shù)據(jù)進行科學處理，不斷縮小數(shù)據(jù)誤差范圍。在實際設計過程中，通過對ASPEN等軟件的應用，完成相應的模擬，可以完成對各項相關參數(shù)內(nèi)容的科學提取，這也可以提高各項計算內(nèi)容的精準性，完成數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的各項誤差的合理控制，同時對比經(jīng)驗數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)問題所在，并且采取相應的措施完成對問題的處理，提升化工工程的整體設計質量。
4.2協(xié)助繪圖作業(yè)
在現(xiàn)階段，CAD等傳統(tǒng)二維設計軟件已不能滿足工程、業(yè)主及工程公司發(fā)展的需求，隨著各工程公司的紛紛轉型，趨向于EPC總承包作為公司的主業(yè)，三維設計軟件在可視化效果及準確性等各方面的優(yōu)勢，使其成為了各大設計院及工程公司的主流軟件之一。
5工程設計軟件應用展望
5.1數(shù)字化交付系統(tǒng)
數(shù)字化移交是對工程項目建設階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過程。數(shù)字化設計集成平臺不僅使設計、審查、施工更加便捷，且減少了傳統(tǒng)設計中信息傳遞的錯誤率，更重要的是業(yè)主便于實現(xiàn)從源頭掌握項目運行的管理數(shù)據(jù)，并以此為基礎實現(xiàn)工廠數(shù)字化，達到更加高效的管理職能。當今三維數(shù)字化移交軟件有多種，如AVEVA公司的AVEVAPlant，Intergraph公司的SmartPlantFoundation，西門子公司的COMOS以及Bentley公司的Axsys等集成系統(tǒng)。在石化化工設計方面，Intergraph的Foundation平臺應用最為廣泛，其集成了旗下的SPRD、SPP＆ID、SP3D、SPI、SPEL等諸多軟件，功能強大。項目業(yè)主對于數(shù)字化移交的青睞以及系統(tǒng)本身在工程設計上的優(yōu)勢，使得各大型工程公司都加大了這方面的投入。不僅如此，第一次編制的國家標準《石油化工工程數(shù)字化交付標準》（GB/T51296—2018）已正式批準，并將于2019年3月1日期正式實施，從側門反應出了數(shù)字化移交的重要性及發(fā)展趨勢。
5.2智能系統(tǒng)
隨著科技的發(fā)展及智能技術的突飛猛進，化工工程設計也將搭上智能系統(tǒng)的順風車。如Intergraph及Bentley公司已開發(fā)的智能配管系統(tǒng)，系統(tǒng)會根據(jù)工藝流程及合理的規(guī)則完成管路的自動智能設計，這將極大減少設計人員的工作量，提高工程公司的生產(chǎn)力。當然，現(xiàn)階段智能配管系統(tǒng)還不完善，即便是建模也無法取代工程設計人員所能起到的作用。但相信隨著技術的不斷進步，智能系統(tǒng)定能做到更好，更多的取代機械、繁復的工作，更大的解放生產(chǎn)力，也是不遠將來的重要發(fā)展方向。
6結束語
化工工程設計過程中對計算機軟件技術進行合理應用，對于化工生產(chǎn)作業(yè)能夠起到一定的指導作用，設計人員在作業(yè)過程中，通過對計算機軟件中各項功能的合理的應用，能夠完成對化工工程設計中的化學反應過程中的科學模擬，針對試驗期間遇到的各項問題，完成相應的預測作業(yè)。同時，依據(jù)預測結果，對化工工藝，以及相應流程中存在的各項問題進行合理改善，提升化工工程設計的整體質量，加快整個行業(yè)的發(fā)展腳步，相信在未來，設計軟件也將扮演越來越重要的角色。
參考文獻
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[2]黃曉蕾.化工工程設計的安全問題探究[J].科技創(chuàng)新與應用，2017，（18）：99.
[3]崔麗，黃云浩，田德永.數(shù)字化開啟石油化工工程設計新模式[J].山東化工，2017，46（08）：135+138.
[4]李向東.談PDMS三維配管在化工工程設計中的應用[J].化工管理，2016，（20）：244.
作者:崔寧 單位:中海油石化工程有限公司
