在石油、化工、轻工、食品、制药、冶金、电力等工程设计中,管道设计起着举足轻重的作用,尤其是在石油化工行业,管道设计专业是石油化工工程设计的主体专业,管道设计水平直接关系到装置建设的投资和装置建成投产后能否长期、高效、安全、平稳运行。伴随工业装置规模的日益大型化、现代化、集约化、信息化和智能化,对管道设计的技术要求也越来越高。
管道设计专业是一门运用多种学科的综合技术,既要求从事这项设计的工程技术人员具有工艺、设备、生产操作、检修和施工等方面的知识,也要求具有材料、力学、机械、设备、结构、仪表、电气等多学科知识,还要求能够运用好计算机和外语两个最重要的工具,根据拟设计装置工艺、设备、土建、仪表、电气等各专业的设计要求,结合装置建设地地理、地质、水文、气候和气象条件,并遵循相关法规和规定,用管道及其组件将装置中各设备安全、经济、合理地连接。国际上通用的ASME B31管道设计系列规范指出:管道设计者的资格,设计者是负责管道系统工程设计的人员,应具有使用本规范的经验。设计者所要求的资格和经验取决于系统的复杂性和临界性,以及个人经验的性质。如果设计人员不满足下列准则之一,就得要得到业主的批准:(a)完成了要求4年以上脱产学习的工程学位,并具有不低于5年的相关管道设计的经验。(b)有地区法定机构认可的注册专业工程师资格及相关管道设计的经验。(c)15年的相关管道设计经验。包括压力、持续荷载和偶然荷载及管道柔性的设计计算经验来说明相关管道设计的经验是令人满意的。可以看出,ASMEB31系列规范对管道设计者资格提出了严格的要求。
我国颁布了TSG 07《特种设备生产和充装单位许可规则》,替代原TSG R1001《压力管道设计许可规则》,TSG 07规定管道专业负责人需具备高级职称,一名管道设计人员,按照研究生25岁毕业,如果一切顺利的话在42岁时方可获得审定资格。有的设计单位要求管道专业负责人一般需具备审定资格。一些企业标准常比这个国家最低标准要求更加严格一些,并在学历、经历、专业论文等方面有条件要求。
管道设计专业技能一般包括:装置设备布置、管道布置、管道器材选用及管道应力分析等。在国内外,有些工程公司把管道专业工作划分为装置设备布置、管道布置、管道器材选用及管道应力分析等进行流水作业,有些工程公司由管道设计人员独立完成装置设备布置、管道布置、管道器材选用及管道应力分析等基本工作。无论怎样分工,管道设计人员能够更好地、全面地掌握这些基本技能,将能更好地做好管道设计专业工作。我国和国外对压力管道设计和审批人员的考核内容要求更加全面和严格。
在做配管设计时,如果仅是对设备、管道等设施的摆放布置设计,不碰撞、便于支承、符合防火防爆规范、还挺美观,就万事大吉,校审人列出的问题仅仅是碰撞、间距等表面问题,而涉及管道系统工艺、器材柔性等重要问题却视而不见,更别提利用技术经济原理进行设计优化。无知者无畏,这些不达标的设计成品造成了成本浪费,造成了工程质量和安全的巨大隐患。好的管道设计成品,就像有经验的音乐家用情谱写的一首美妙的歌曲好听沁人心脾,就像有经验的厨师精心烹饪的一顿可口的佳肴美味唇齿留香。本书针对配管设计中存在的这些问题,进行了详细的讲述,内容新颖、实用,可作为配管设计专业人员的实用参考手册。
笔者在工作中遇到多位国内外管道专业专家,他们在繁忙的工程设计工作中编著了诸多管道设计专业指导书籍,总结了大量的宝贵经验,提出了许多新颖的管道设计思路,给笔者留下了很深刻的印象,这 些专家实干、创新和勤勉的精神值得学习。
本书与《管道应力分析与工程应用》《工业管道配管设计与工程应用》《压力管道设计及工程实例》可配套使用。书中更新了有关国内外标准规范的有关内容,在系统地阐述基本理论的基础上,紧密结合很多国内外实际工程项目的精华内容,紧密结合现代化的工程新技术,紧密结合计算机辅助管道设计新技术,紧密结合管道设计常用到的上百种最新标准规范,力求成为实用而系统的管道设计参考书,力求对提高设计水平、加快设计速度、增进设计质量起到一定的作用。
书中融入了笔者几十年来国内外大、中型工程配管设计生产一线的经验和体会,图文并茂,资料齐全,内容丰富;紧密结合现代工程设计的实际,汇集了许多管道设计的思路和实例,读者遇到类似的设计工作内容可以直接参考使用,可以在很大程度上提高读者的工作效率。内容系统通俗,变抽象理论为具体实践经验,融合了很多工作技巧和创新。同时,也凝聚了众多工程的经验教训。书内还重点编写了现代化计算机技术在管道设计专业工作中的创新创效。
目前的配管设计参考书多以抽象的理论描述、汇编国内外标准规范和规定居多,缺少工程实践经验的介绍,多属一般的规定,在工程实践参考中,发现很多不合理的地方。本书将在系统地介绍管道设计理论基础上,配上丰富多彩的工程设计实际应用,更加有助于读者理解和学习。
本书作为石油、化工、轻工、食品、制药、冶金、电力等行业从事管道设计(配管设计)人员手头既有实用价值又有比较全面参考价值的必备技术资料,也可作为高等院校相关专业的教学参考资料。
感谢中国寰球工程公司教授级高级工程师汪平、马学娅的大力支持并提出许多中肯建议,感谢北京化工大学博士生导师钱才富教授的大力支持,感谢一直关心本书编写的技术专家和领导,感谢同行朋友们的大力支持和帮助,感谢我的家人。参加本套书编写的专家还有兰斌、马顺利、李艳松、尚庆雨、嵇霞、路清泉、郝文利、赵银虎、张建秋、赵强等。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。我愿在未来的工程项目配管设计工作实践中,以更加丰厚的成绩来答谢曾经关心、帮助和支持过我的老师、同事、朋友!