管道機械設備自動敷設設計方法的實踐

李杰

唯特利管道設備（大連）有限公司 遼寧大連 116000

通常情況下，管道機械設備具有強烈的復雜性，而且在維護和養(yǎng)護方面又有著鮮明的訴求，所以在進行自動敷設設計時，為了滿足這些需求和效果，必須秉承一定的原則。但就目前的實際情況而言，相關行業(yè)并沒有一套完整的、統(tǒng)一的管道敷設標準，所以相關部門必須基于目前已有的信息和素材，結合相關標準和執(zhí)行規(guī)范，總結出新的原則和執(zhí)行標準，包括管道的公稱尺寸、導管的尺寸、所要執(zhí)行的經(jīng)濟標準和原則、管路端口處延伸規(guī)則、管路敷設最小間隙規(guī)則、盡量沿安裝邊敷設規(guī)則、管路敷設可裝配性原則、管路敷設彎曲規(guī)則、空間規(guī)則、盡量避開熱源、長管路敷設、流體管路敷設。

1 管道機械設備自動敷設的方法

管道機械設備自動敷設的關鍵點（或方法）主要包括這樣兩種類型：

1.1 分支管道的自動敷設

在復雜的管道體系當中，分支管道十分常見，在對其進行自動敷設時需要把握這樣兩個細節(jié)：

首先，必須解決管道支點物理位置不確定——這個問題，而為了達成這一目標，工作人員可以將管道支路視作兩種較為簡單形式的復合；

其次，因為分支點大多是在同一個端點、同一個位置的盡頭。但對于中點分支的形式而言，其更多的是針對分支管道直徑比主管道直徑小的情況[1]。

1.2 管路協(xié)同的敷設設計

就管路敷設狀態(tài)而言，當下圍繞其所開啟的研究依然集中在單根管路的敷設方面。但是伴隨科學技術的不斷發(fā)展與進步，管路協(xié)同的敷設設計被提出了更高的要求，意味著在實際施工過程中，不僅需要考慮敷設環(huán)境等一系列明確的外部環(huán)境及因素，還需要考慮其它管路的敷設情況。針對此類情況，管道敷設設計必須從傳統(tǒng)的靜態(tài)敷設走向動態(tài)，從單向走向協(xié)同。

2 管道機械設備自動敷設的評價方法

管道機械設備的自動敷設還有一個主要功能在于為管道的實際敷設提供相對可靠的設計方案和實施路徑。但為了考量該套設計方案是否具有可行性，是否具有被優(yōu)化的空間，則需要對其進行綜合性的評估和考量，只有確定其確實符合各項基本原則，才能予以使用，否則一旦發(fā)現(xiàn)過程中存在設計的紕漏或違背基本原則的部分，后續(xù)將會觸發(fā)一定的事故和隱患，帶來難以想象的損失。

所以，管道自動敷設設計必須以在特定環(huán)境下能夠滿足應用環(huán)境、工作制表的各項數(shù)據(jù)為硬性目標，確保所有的目標都能夠達到最佳狀態(tài)。對管道機械設備自動敷設設計是否成功進行評判，關鍵就在于其是否能夠滿足大多數(shù)的設計目標，是否是最佳方案。作為空間規(guī)劃的重要案例，管道系統(tǒng)布置充斥著復雜性，究其原因在于這種布置并不是簡單意義上在平面系統(tǒng)內(nèi)的位置劃歸、空間幾何設計，其必須要考慮到設計的有效性和實用性問題[2]。畢竟在絕大多數(shù)情況下，管道系統(tǒng)布置需要借助機械設備的主體設計行為來有所實現(xiàn)，這在無形中會讓顧安道系統(tǒng)布置的局限性變得更加清晰、但同時也充斥著多變的特征與結論。比如在管道敷設系統(tǒng)設計和規(guī)劃的過程中會面臨一系列的不確定因素，具體包括管路及其附件的幾何尺寸、布置空間（或環(huán)境）的幾何形態(tài)、管路系統(tǒng)的工程技術要求、空間位置以及各項基礎的設計指標；但事實上，正是因為這些不確定因素的存在，導致設計過程中出現(xiàn)了很多的復雜性因素和流動性因子，無形中加劇了管道設計方案的實現(xiàn)難度。

2.1 管道自動敷設的成本

根據(jù)管道設備可自動敷設的原則，以成本代價為具體的評價指標，將所有難以量化的敷設規(guī)則，借助混沌柵格預處理模型，進行處理。

2.2 單管路成本評價模型

在三維空間進行管路敷設時，為了規(guī)避熱源和設備的干擾，往往都不會借助直線的形式來設計敷設軌跡，要么是經(jīng)過關鍵軌跡點的曲線、要么是由多條直線所組成的折線，但為了獲得最優(yōu)化的單線管道機械設備自動敷設路徑，有必要將總長度和彎度設定為目標函數(shù)，而且在敷設過程中需要同時滿足規(guī)則運行的條件。

2.3 管道自動敷設運行代價

在目前國內(nèi)外所開啟的多項研究中，管道敷設成本是考量最多的評價指標，很少有人會將管道運行的代價視作指標。所謂管道自動敷設運行的代價，主要是指管道內(nèi)部流動阻力所帶來的損失，其在根本上決定了管道設計最重要損失的費用和價值[3]。而從工程體力學的視角切入，管道流動損失可以被劃分為阻力損失以及局部阻力損失兩種類型。

首先，對于一些較長的管道（比如水利管道等），其局部損失和阻力損失相對而言可以忽略不計；

其次，對于一些相對來說比較短的管道（比如機械設備當中的管道），其局部阻力損失必須重視，不能忽略；

最后，對一些存在分支結構的復雜性管道，因為其計算方式比較復雜，后續(xù)必須進行重復計算[4]。

3 結語

綜上所述，本文中筆者圍繞“管道機械設備自動敷設設計方法”展開論述，首先闡釋了管道機械設備自動敷設的可行性以及過程中所要把握的幾項基本原則，然后在對這些原則進行分析和闡釋的基礎上，就如何實踐管道機械設備自動敷設設計提出了自己的觀點和方法，當然在具體實踐應用過程中，這些方法是否具備良好的效果，是否呈現(xiàn)出較高的應用價值，還有待日后工作和設計過程中更多維度的檢驗與考量[5]。