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導(dǎo)語：在石油化工工藝設(shè)計的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
[關(guān)鍵詞]管線試壓技術(shù)；石油化工；工藝設(shè)計；應(yīng)用
中圖分類號：TQ02 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0387-01
1引言
近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對石化產(chǎn)品的需求量正在逐步增加，這為我國石油化工行業(yè)的發(fā)展帶來了前所未有的巨大挑戰(zhàn)。石油化工企業(yè)生產(chǎn)中使用的材料都具有易燃易爆的特性，為了保證這些材料的安全，企業(yè)通常采取管線運輸?shù)姆绞絹韺崿F(xiàn)這些材料的運輸和存儲。在材料的運輸和存儲過程中，一旦管線中出現(xiàn)了某些故障，就會影響整個材料運輸過程，導(dǎo)致石油化工生產(chǎn)工作無法順利進行，降低生產(chǎn)工作效率，嚴重的還會引發(fā)生產(chǎn)過程中的安全事故，造成巨大的經(jīng)濟損失。管線試壓技術(shù)則能夠?qū)芫€的質(zhì)量進行檢測，保證管線的正常運行，提高企業(yè)生產(chǎn)活動的安全性。因此，我們必須在石油化工工藝設(shè)計中重視管線試壓技術(shù)，保證企業(yè)安全生產(chǎn)。
2 管線試壓技術(shù)的概念
管線試壓技術(shù)是石油化工企業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的一種檢驗技術(shù)，其檢驗的對象是石化企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的材料運輸管線，目的是為了檢驗這些運輸管線的完整性、密封性、管道強度以及管線支架穩(wěn)固性等指標(biāo)，進而掌握運輸管線的實際質(zhì)量狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并針對問題產(chǎn)生的原因?qū)ζ溥M行妥善的處理。在石油化工工藝設(shè)計中應(yīng)用管線試壓技術(shù)，能夠?qū)⒋隧椉夹g(shù)貫徹落實到石化工藝中的所有環(huán)節(jié)中，并在這些環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要作用，提高石油化工工藝設(shè)計水平，有效的控制石油化工工藝的實施質(zhì)量，保證石化企業(yè)運輸管線的安全性和穩(wěn)定性，減少安全事故的發(fā)生概率，確保企業(yè)生產(chǎn)過程的順利進行。
3 管線試壓技術(shù)的應(yīng)用的前期準(zhǔn)備工作
在應(yīng)用管線試壓技術(shù)的前期準(zhǔn)備階段，需要做好相應(yīng)的前期準(zhǔn)備工作。在這一階段，科學(xué)合理的準(zhǔn)備工作是管線試壓技術(shù)能夠發(fā)揮作用的前提條件，只有做好了這些工作，才能保證管線試壓技術(shù)應(yīng)用中各環(huán)節(jié)的有效性，確保管線試壓技術(shù)的應(yīng)用效果。前期準(zhǔn)備工作主要有以下幾點內(nèi)容：
3.1 做好技術(shù)準(zhǔn)備工作
在石油化工工藝設(shè)計中，管線試壓技術(shù)是一項技術(shù)水平較高的檢驗技術(shù)，需要技術(shù)人員具有較強的專業(yè)能力以及綜合素質(zhì)，能夠根據(jù)石化運輸管線的實際情況對其進行深入的分析，探討并制定針對性的管線試壓技術(shù)實施計劃，這些具體的計劃完成后，要提交給上級部門審核計劃的可行性和規(guī)范性，在通過審核后，才能正式的形成相關(guān)文件，用于指導(dǎo)管線試壓技術(shù)的實施。此外，技術(shù)準(zhǔn)備工作中還需要制定完善的安裝計劃，安裝計劃的制定要以管線試壓技術(shù)實施計劃為依據(jù)。只有這些技術(shù)準(zhǔn)備工作都按時完成，才能夠為管線試壓技術(shù)的實施提強有力的供技術(shù)支持。
3.2 做好試壓材料的準(zhǔn)備工作
試壓材料是管線試壓技術(shù)的關(guān)鍵因素，是保證管線試壓技術(shù)能夠順利實施的前提條件。為了能夠保證管線施壓技術(shù)的合理性，必須選擇符合管線實際情況的試壓方法，通常情況下，試壓方法主要分為液體試壓與氣體試壓，其中氣體試壓的材料為具有較低成本的氣體，一般使用氮氣作為試壓材料。而液體試壓的成本投入則相對高些，需要使用純凈的水作為試壓材料。因此，要根據(jù)不同的試壓方法準(zhǔn)備相應(yīng)的試壓材料，保證這些材料的質(zhì)量符合技術(shù)實施要求，并確保材料數(shù)量充足，不會出現(xiàn)試壓過程中材料短缺的現(xiàn)象。
3.3 做好試壓管線安全性的檢測
在管線試壓技術(shù)的實施過程中，必須保證試壓操作與管線的安全性，這就需要在試壓技術(shù)應(yīng)用前對整個管線的狀態(tài)以及附屬的安全附件做好安全檢測工作，對于不符合安全規(guī)范要求的環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的維護措施，保證試壓管線的安全性，為管線試壓技術(shù)的實施提供一個安全的應(yīng)用環(huán)境，降低管線試壓過程中安全事故發(fā)生的概率。
3.4 做好管線的完整行檢查工作
運輸管線的完整性是保證管線功能性以及安全性的關(guān)鍵，只有完整的管線系統(tǒng)才能夠完成其在生產(chǎn)系統(tǒng)中的運輸和存儲功能。在管線試壓技術(shù)實施前，我們有必要對管線的完整性進行全面的檢查，確保管線具備完整的運輸與存儲功能。
4 管線試壓技術(shù)在石化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用
4.1 在塔裝置與容器系統(tǒng)中的應(yīng)用
在石油化工工藝設(shè)計中，塔裝置是非常重要的組成部分。塔裝置的類型主要為分餾塔和氣體塔，塔在進行石化生產(chǎn)時還要有與其配套使用的各種容器。在工藝設(shè)計中，塔與容器之間的運輸管線需要進行科學(xué)的設(shè)計和鋪設(shè)。在設(shè)計過程中，要盡量杜絕管線中存在位置不穩(wěn)定或產(chǎn)生振動的現(xiàn)象。為了保證這些裝置能夠穩(wěn)定的運行，必須要采用管線試壓技術(shù)對塔與容器之間的管線進行管線實施試壓檢驗，工藝設(shè)計人員則需要對試驗結(jié)果進行分析，并根據(jù)分析結(jié)論確定汽液兩相流的布置，保證石油化工工藝設(shè)計的安全性和穩(wěn)定性。
4.2 在泵裝置管線中的應(yīng)用
在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，泵裝置是為石化材料運輸與存儲提供動力的主要裝置。想要確保材料運輸與存儲系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，必須確保所有泵裝置能夠安全穩(wěn)定的運行，需要根據(jù)實際情況對泵裝置入口處的支架、管道柔性以及汽阻等進行檢查。利用管線試壓技術(shù)檢查并控制管線中的汽阻狀態(tài)，獲取并分析與泵裝置連接管線的內(nèi)部所受壓力的裝填，確保泵管線的穩(wěn)定性，提高石化材料的運輸和存儲效率，減少因管線質(zhì)量原因?qū)ιa(chǎn)造成影響。
4.3 在管線支架裝置中的應(yīng)用
在管線試壓技術(shù)中，對于管線支架穩(wěn)固性的檢測也是重要的組成部分。在對管線支架進行工藝設(shè)計時，必須保證彈簧支架設(shè)計的合理性，為管線的穩(wěn)定性提供基礎(chǔ)支持。但是，彈簧支架的成本相對較高，在應(yīng)用中需要對結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，減少支架的使用數(shù)量，控制成本投入。管線試壓技術(shù)能夠完成對管線支架穩(wěn)固性的檢驗，設(shè)計人員需要根據(jù)檢驗結(jié)果優(yōu)化管架設(shè)計。
5 結(jié)束語
總而言之，為了保證石油化工生產(chǎn)過程的安全性，我們需要在工藝設(shè)計中合理的應(yīng)用管線試壓技術(shù)。通過試驗技術(shù)的檢驗提高管線的穩(wěn)定性，保證管線在石化生產(chǎn)中做好材料的運輸與存儲工作，提高生產(chǎn)效率。
參考文獻：
[1] 翁建斌.成品油管道帶壓封堵施工的注意事項[J].石油庫與加油站.2015（06）
【關(guān)鍵詞】管線 石油化工 工藝設(shè)計
石油化工生產(chǎn)過程中，往往采用大量管線，特別是石油的加工中，管線常常裝載多種易燃物、易爆物，并需要進行試壓實驗。因此，管線試壓技術(shù)在石油化工工藝設(shè)計中十分重要，本文就圍繞著管線試壓技術(shù)談?wù)剛€人的看法。
1 管線的總體設(shè)計分析
石化生產(chǎn)用泵吸入管道設(shè)計是為了保證泵體能夠長時間處于正常的和良好的工作狀態(tài)。一旦泵的入口管系統(tǒng)發(fā)生了變徑狀況，可以通過應(yīng)用偏心大小頭來達到防止變徑位置出現(xiàn)氣體積聚的現(xiàn)象。一般來講，偏心異徑管的安裝方式要注意以下問題：通常要多采用項平安裝，如果異徑管和向上彎的彎頭出現(xiàn)了直連的現(xiàn)象，要采用底平安裝。此種安裝方式的好處是能夠省去低點的排液。在布置泵的入口管線時，特別要考慮如下個方面的因素：
注意氣阻。常常被工作人員忽視的是進泵管線處存在氣阻現(xiàn)象，進泵管線處不可以存在氣阻現(xiàn)象，主要是因為一些設(shè)計或布局雖符合化工工藝的流程圖，可是在局部卻會產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象，以致于嚴重影響泵的運行。
管道柔性。泵是同轉(zhuǎn)機械，管道推力作用在管嘴上會使轉(zhuǎn)軸的定位偏移，所以，在管道的設(shè)計上要確保泵嘴的承受力在一定數(shù)值范圍中。在塔底進泵處的高溫管線要特別注意熱補償問題。因此，要特別注意冷設(shè)備的管線更換問題。
設(shè)計逆流換熱。冷換設(shè)備中的冷水，其管程是這樣的，下進上出。當(dāng)供水出現(xiàn)問題時，換熱器因為有水，可以不用排空因而不會出現(xiàn)什么問題。如果將冷換設(shè)備當(dāng)成加熱器時用蒸汽加熱，蒸汽從上部引入，凝結(jié)水由下部排出。
熱應(yīng)力。換熱器的固定點一般是在管箱端，凡連接封頭端管嘴的管道必須考慮因換熱器熱脹而位移的影響。重沸器返回線各段管線長度的分配要恰當(dāng)，可以防止設(shè)備管嘴受力過大?；鼐€各段管線長度的分配要恰當(dāng)，可以防止設(shè)備管嘴受力過大。分餾塔與汽提塔之間的管線布置。通常分餾塔到汽提塔有調(diào)節(jié)閥組，調(diào)節(jié)閥組應(yīng)靠近汽提塔安裝，以保證調(diào)節(jié)閥前有足夠離的液柱。避免管道震動。
2 裝置管線的試壓工藝技術(shù)
（1）試壓工藝技術(shù)準(zhǔn)備。大型的石油化工裝置一般來講，其工藝管線繁雜，盤根錯節(jié)，走向錯綜復(fù)雜，要想讓試壓工作得以順利進行，就一定要預(yù)先做好必要準(zhǔn)備，尤其是在技術(shù)問題上。具體來講，試壓前，要圍繞試壓的工藝流程圖來設(shè)計試壓的方案，要做到具體細致謹慎，試壓的理清流程中，一定要圍繞試壓工藝確定所用介質(zhì)、采用的方法、步驟和試壓中各項安全技術(shù)措施等。
（2）管線的完整性檢查。管線試壓之前，有一項必須進行的工作就是檢查管線是否完整，通過本項檢查才可以進行試壓實驗，否則決對不允許進行試壓。試壓的完整性檢查要嚴謹，一定要圍繞著石油化工的管道系統(tǒng)圖、管道簡易試壓系統(tǒng)圖、管道剖面圖、管道平面圖、管道支架圖等方面的技術(shù)文件。另外，管線試壓完整性檢查有嚴格的方法規(guī)程。一般要經(jīng)過自查，復(fù)查和審核三個流程。所謂自查指的是施工班組按設(shè)計圖紙對自己施工的管線自行檢查，這是完整性檢查的第一步。所謂復(fù)查，是指施工技術(shù)人員對試壓的系統(tǒng)每根管線逐條復(fù)檢，這是第二步。第三步，就是經(jīng)過自查和復(fù)查后，試壓系統(tǒng)中所有管線按設(shè)計圖紙都達到了合格。再申報質(zhì)監(jiān)、單位進行審檢、質(zhì)檢，進行最后的檢查。
（3）前期的物資儲備情況。試壓工作比較危險，所以在工作開始前要進行充分的物資準(zhǔn)備，做到防患于未燃。管線試壓的介質(zhì)主要有兩種：氣體介質(zhì)與液體介質(zhì)。氣體介質(zhì)主要有空氣、干燥無油空氣和氨氣等介質(zhì)充當(dāng)。液體介質(zhì)主要由水、潔凈水和純水等介質(zhì)充當(dāng)。所以，在試壓階段，如果管線沒有特殊的要求，通常就采用水作為試壓介質(zhì)。在試壓時，一定要對試壓設(shè)備進行嚴格檢查和檢驗。包括維護保養(yǎng)、安全檢查和進場的布置。特別是進場布置上要注意各種安全技術(shù)措施以及物資的供應(yīng)和現(xiàn)場的布置等工作。
（4）安全技術(shù)規(guī)范。管線試壓是非常危險的，應(yīng)做好各項安全技術(shù)措施。液壓試驗管段長度一般不應(yīng)超過一千米，試驗用的臨時加固措施應(yīng)經(jīng)檢查確認安全可靠，并做好標(biāo)識。試驗用壓力表應(yīng)在檢定合格期內(nèi)，精度不低于一點五級，量程是被測壓力的一點五至二倍，試壓系統(tǒng)中的壓力表不得少于兩塊。液壓試驗系統(tǒng)注水時，應(yīng)將空氣排盡，宜在環(huán)境溫度攝氏5度以上進行，否則須有防凍措施。系統(tǒng)試驗完畢后，應(yīng)及時拆除所有臨時盲板，填寫試壓記錄。試壓過程中，試壓區(qū)域要設(shè)置警戒線，無關(guān)人員不得入內(nèi)，操作人員必須聽從指揮，不得隨意開關(guān)閥門。
（5）壓力試驗。承受內(nèi)壓管線的試驗壓力為管線設(shè)計壓力的一點五倍；當(dāng)管道的設(shè)計溫度高于試驗溫度時，試驗壓力應(yīng)符合下式Ps大于六點五時，取值為六點五；如果在試驗溫度下，Ps產(chǎn)生超過屈服強度應(yīng)力時，要把試驗壓力降至管道壓力不超過屈服強度時的最高試驗壓力。氣壓試驗管道的試驗壓力為設(shè)計。對于氣壓作強度試驗的管線，當(dāng)強度試驗合格后，直接將試驗壓力降至氣密性試驗的壓力，穩(wěn)壓30分鐘，以無泄漏、無壓降為合格。檢驗采用在焊口、發(fā)蘭、密封處刷檢漏液的方法。
試壓現(xiàn)場（升壓、保壓期間）五米范圍內(nèi)設(shè)置為危險區(qū)域，并掛警示標(biāo)志。試壓過程中，無關(guān)人員不得進入警示區(qū)內(nèi)進行與試壓無關(guān)的工作。拆下的螺栓按規(guī)格擺好，并涂二硫化鉬，用防雨布蓋上，法蘭面應(yīng)仔細清理，并防止損壞。墊片應(yīng)保護好，盲板、試壓備件與設(shè)備法蘭接觸處，應(yīng)處理干凈，不得有雜物。緊固螺栓前，應(yīng)先用均勻的緊固力將螺母初步擰緊。緊固螺栓時，沿直徑方向?qū)ΨQ均勻地緊固，重復(fù)此步驟，螺栓緊固不應(yīng)少于三次。
試壓過程中，如果發(fā)現(xiàn)有異常響聲壓力下降、油漆剝落或加壓裝置發(fā)生故障等不正常現(xiàn)象時，應(yīng)立即停止試壓，并查明原因。檢查中，有泄漏的焊接接頭出現(xiàn)時，應(yīng)將壓力降至零兆帕，進行焊接接頭返修。再按試壓過程，重新試壓。保壓過程中，所有焊接接頭和連接部位檢查完畢并合格后，方可卸壓。壓力試驗完成后，所有應(yīng)拆除的輔助部件應(yīng)立即全部拆除，或者作上明顯的標(biāo)記，以免運行時誤用。壓力試驗完成后，應(yīng)核對記錄。
（6）氣體泄漏性試驗。工藝管道連同設(shè)備系統(tǒng)做氣密試驗，選擇氣密試驗的壓力為零點六兆帕，介質(zhì)采用潔凈空氣。氣體的泄漏性試驗，檢點包括閥門填料處、法蘭式螺紋接頭連接處、過濾器與視鏡、放空閥、排氣閥等。氣體泄漏性試驗當(dāng)達到試驗壓力時停壓10min再開始檢查，每一個檢查處液體涂刷不得少于兩次，巡回檢查所有密封點無滲漏為合格。氣體滲漏合格應(yīng)及時緩慢降壓，并填寫試驗記錄。
3 結(jié)束語
筆者從管線的布置以及管線試壓技術(shù)等方面談了管線試壓技術(shù)在石油化工工藝設(shè)計中的應(yīng)用問題。希望本文所談的幾點，能夠使石油化工工藝的安全生產(chǎn)再上一個臺階。
參考文獻
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[2] 陳尤冷.石油化工裝置工藝探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，（01）
1.1確保儀表功能健全穩(wěn)定
在化工生產(chǎn)的過程中，儀表數(shù)據(jù)的檢測以及儀表數(shù)據(jù)的分析都要滿足實際的生產(chǎn)要求，以確?；ぱb置能夠安全和穩(wěn)健運行，是石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)設(shè)計的重要原則之一。在進行相關(guān)儀表使用的設(shè)計中，設(shè)計人員要研究系統(tǒng)的基本情況，并且要熟悉生產(chǎn)的實際過程，這樣能夠準(zhǔn)確對工作現(xiàn)場進行把握，確保設(shè)計儀表功能能夠適應(yīng)實際的需求，提高設(shè)計效率。
1.2確保儀表易于維護與擴展
由于石油化工行業(yè)本身具有一定的特殊性，儀表的日常保養(yǎng)和維護也是日常工作中非常重要的環(huán)節(jié)，因此所選用的儀表要便于維護，且在使用中要較為方便，保證安全運行時間較長，盡量減少儀表的安裝數(shù)量，從而降低儀表在安裝過程中的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。同時，在未來的發(fā)展過程中，要給儀表預(yù)留適于的空間，以滿足未來生產(chǎn)工藝的改進。
1.3確保儀表系統(tǒng)絕對安全
由于化工行業(yè)在生產(chǎn)過程中本身存在一定的危險，所選用的材料一般為危險的化學(xué)品，其產(chǎn)品也多為易燃易爆的物品，再加上生產(chǎn)操作溫度較高，因此安全事故發(fā)生的概率較大。隨著我國石油化工生產(chǎn)設(shè)備的自動化和信息化的水平越來越高，產(chǎn)品的精細化作業(yè)也越來越廣泛，因此生產(chǎn)往往處于臨界點，這樣導(dǎo)致危險發(fā)生的風(fēng)險會越來越大。在這樣的情境下，化工儀表的使用對于系統(tǒng)安全的要求也越來越高，因此在儀表系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，要確保儀表的絕對安全，將整個儀表作業(yè)的風(fēng)險降到最低。
2提高石油化工大型裝置工藝儀表系統(tǒng)設(shè)計的措施
2.1可靠性設(shè)計的分析
只有確保安全儀表功能的順利實現(xiàn)，確保其穩(wěn)定性，才能有效促進日常石油化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的可持續(xù)發(fā)展。一般來說，安全儀表功能分為五大要素，分別是系統(tǒng)響應(yīng)時間、執(zhí)行元件、安全穩(wěn)定性等級、傳感器以及邏輯運算器等，在此過程中，任何一個環(huán)節(jié)出毛病，都可能導(dǎo)致整體系統(tǒng)的癱瘓。一直以來，人們更多地關(guān)注邏輯運算器的可靠性，但是對檢測元件、執(zhí)行元件等可靠性卻忽略，造成整個安全儀表系統(tǒng)的可靠性能低，與降低設(shè)備風(fēng)險的要求不相符。對于邏輯運算器的可靠性問題，必須優(yōu)先符合安全儀表系統(tǒng)控制的安全等級。
2.2為了保證石油化工的工序正常進行
對于儀表選型，一般會針對不同的功能進行分類，一般而言，在安全儀表的系統(tǒng)設(shè)計中，我們可以采用編程技術(shù)，電子技術(shù)等各個環(huán)節(jié)對于儀表進行應(yīng)用。對于安全儀表的運行過程中，可以采用電氣技術(shù)模式，其設(shè)計的原理主要是按照媒介繼電器的原理，通過各個環(huán)節(jié)直接的合作，在復(fù)雜的生產(chǎn)工藝中，保證其安全性。隨著我國在生產(chǎn)的過程中對于安全的重視，PES技術(shù)已經(jīng)逐漸得到了發(fā)展和運用，利用PES技術(shù)已經(jīng)完成了系統(tǒng)安全的連鎖功能，因此相關(guān)的設(shè)計人員可以參考PES技術(shù)對儀表設(shè)計進行針對性的設(shè)計。
3儀表系統(tǒng)的發(fā)展遠景
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，石油化工企業(yè)的儀表也在不斷的進行創(chuàng)新和更新，在發(fā)展方向上主要為以下幾個方面：安全生產(chǎn)模塊的發(fā)展、BPCS的集成以及自動化的控制。這些無疑都是未來石油化工企業(yè)重點的發(fā)展方向，這些方面的實現(xiàn)，有利于我國石油化工行業(yè)各個環(huán)節(jié)安全的運行，對于企業(yè)的綜合效益有非常大的幫助。儀表采用計算機進行操作，有利于在日常工作中各種數(shù)據(jù)的收集，以及對安全和非安全區(qū)域的劃分進行明確，目前已經(jīng)在石油化工行業(yè)中嘗試使用集成SIS和BPCS系統(tǒng)時，并且取得了一定的效果。
4結(jié)語
【關(guān)鍵詞】石油化工管道設(shè)計；影響因素；注意事項
管道是石油化工裝置的重要組成部分，管道在正常工作時，會受到各種因素的影響，從而降低了管道的安全性，所以在進行管道設(shè)計時，要把安全性放在第一位，嚴格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，從而有效地避免機械破壞、腐蝕損壞、密封失效等現(xiàn)象。以下就石油化工管道設(shè)計應(yīng)注意事項進行探討分析。
一、石油化工管道設(shè)計的影響因素
1、腐蝕影響.腐蝕是管道周圍環(huán)境介質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)對管道材料的破壞，在很大程度上影響到管道的安全。腐蝕破壞管道的表現(xiàn)形式有應(yīng)力腐蝕、均勻腐蝕、局部腐蝕和大氣腐蝕等。由于不同管道材料所處環(huán)境的不同，其自身的耐腐蝕程度也不同。管道所處的環(huán)境一般比較復(fù)雜且易于變化，加上材料本身也存在一定缺陷，使腐蝕更難以預(yù)料和控制。
2、密封效果.目前石油化工管道密封主要采用管法蘭密封和閥門密封兩種方式，以防止管道腐蝕和泄漏，保證管道安全。法蘭密封由法蘭、螺栓、墊片（圈）三部分共同作用，法蘭的剛度及密封面型式、墊片性法蘭對密封效果都有直接影響，如果管道產(chǎn)生位移也會影響法蘭密封效果，進而影響管道安全。閥門泄露分內(nèi)漏和外漏兩種，據(jù)統(tǒng)計閥門和法蘭泄露的釋放量約為2/3，發(fā)生泄露直接影響到管道安全，甚至產(chǎn)生更嚴重的后果。因此，采取有效措施防止閥門和法蘭泄露對石油化工裝置的安全具有重要意義。
3、進出裝置的設(shè)置.進出裝置的管道均應(yīng)在界區(qū)邊界處設(shè)置切斷閥，并在裝置側(cè)設(shè)“8”字盲板?，F(xiàn)在在很多管道設(shè)計中存在了一定的誤區(qū)，只是把“8”字盲板應(yīng)用在運輸有毒或可燃氣體的管道中，導(dǎo)致一些進出裝置的管道缺乏相應(yīng)的保護，但是如果缺乏，“8”字盲板，一旦工作人員的操作發(fā)生失誤或者違規(guī)的現(xiàn)象，同樣會對人的安全造成威脅，例如窒息等等。所以在設(shè)計過程中，一定要注意對裝置“8”字盲板設(shè)計規(guī)劃，這樣能減少在實際操作中的誤操，盡量不給設(shè)計帶來損失。
4、物理損傷.石油管道的物理損傷主要表現(xiàn)在低溫脆性斷裂和高溫破壞兩個方面。在低溫條件下，當(dāng)管道材料的溫度低于其脆性轉(zhuǎn)變溫度時，易導(dǎo)致其沖擊韌性下降進而發(fā)生脆性斷裂。在高溫下管道材料的性能會發(fā)生惡性變化，例如蠕變失效、碳鋼和碳相鋼的石墨化和回火脆化等，都容易導(dǎo)致管道材料的弱化和脆化。同時管道金屬材料處于交變荷載或溫度周期變化的環(huán)境下容易出現(xiàn)疲勞，導(dǎo)致金屬變形損傷甚至斷裂，嚴重影響石油化工管道的安全性。
二、石油化工管道設(shè)計的注意事項
1、應(yīng)注意管道的布置.在石油化工管道設(shè)計過程中應(yīng)注意合理的安排管道的不僅，因為在很大的程度上管道的布置將會影響到管道裝置的施工和管道今后的正常工作，因此在安排管道的布置時一定要充分考慮到各方面因素的影響。在管道布置過程中應(yīng)注意管廊附加余量，管廊上的設(shè)計余量一般為10%-20%，但隨著科技的發(fā)展和管道設(shè)計的不斷進步，根據(jù)裝置運行的不斷改造，可能會有更高的數(shù)值，但在熱應(yīng)力管道規(guī)劃時一般布置在兩邊，有利于n形補償器的設(shè)置。在管道布置過程中對安全閥的管道布置，在安全閥出口接往泄壓總管時，要注意從管道上部順著流向以45°角來進人總管，以免總管內(nèi)的介質(zhì)倒人支管，導(dǎo)致一些不必要的麻煩，并可以減少安全閥的背壓。若安全閥出口低于泄壓總管，應(yīng)在低處易于接近的地方設(shè)手動放液閥，并定期排放至密閉系統(tǒng)以免袋形管積液。為避免總管內(nèi)的凝液倒入支管，也為了減少安全閥的背壓，安全閥出口應(yīng)從上部順著流向以四十五度角插入泄壓總管。夾套管應(yīng)使用無縫或無縫對焊的管件，內(nèi)管對接焊縫間距大于2米，且應(yīng)經(jīng)過檢測合格后才能裝配外管。泵入口管道應(yīng)盡量短而直，采用偏心大小頭防止氣體積聚，保證沒有氣袋或液袋。
2、管架設(shè)計穩(wěn)定.不當(dāng)?shù)墓芗茉O(shè)計會導(dǎo)致管道運行受損或轉(zhuǎn)動設(shè)備損壞，管架設(shè)計和管道設(shè)計是密不可分的，管架設(shè)計應(yīng)保持穩(wěn)定。管架設(shè)計時盡量減少彈簧架，彈簧架安裝起來比較麻煩且在長時間的工作狀態(tài)下容易失效，在安裝彈簧架的過程中不能隨意拔掉定位銷。沿著塔的管線一般只設(shè)一個承重支架，如果第一個支架承受的荷載過大，再設(shè)第二個稱重彈簧吊架，每隔一段距離設(shè)置一個導(dǎo)向支架。吊架一般有一定的轉(zhuǎn)向角，在一個較長的管道中設(shè)計過多的吊架，會影響管道的穩(wěn)定性。
3、材料選擇恰當(dāng)以及采購.石油化工管道材料特別是金屬材料的選擇，影響到管道安全、檢修和技術(shù)改造等各個方面，不當(dāng)?shù)墓艿啦牧虾芸赡苎b置導(dǎo)致爆炸或者引發(fā)其他安全事故，因此選擇恰當(dāng)?shù)墓艿啦牧系倪x擇十分必要。材料采購對于管道設(shè)計也非常重要，材料采購的數(shù)量、進度、需要提供的技術(shù)文件以及技術(shù)要求等對工程建設(shè)來說也非常關(guān)鍵，材料采購應(yīng)注意以下幾個方面環(huán)節(jié)：（1）必要的文件，忽略要求廠家提供向廠家訂購材料時，必要的較全面的文件往往會忽略，致使缺乏對現(xiàn)場材料的全面認識，也給將來對材料的復(fù)查核查以及文件的存檔帶來了困難，對管道系統(tǒng)材料而言，一般情況下，應(yīng)該要求廠家提供各種相關(guān)文件。（2）要減少采購附加量。材料采購多數(shù)是按照附加量2―20%來采購的，材料不同，百分比也不同?，F(xiàn)如今，施工技術(shù)與制造技術(shù)已經(jīng)大大提高了，施工損壞量與材料次品量也較早前大大減少，因此，沒必要按照以前的附加量標(biāo)準(zhǔn)采購，要減少采購附加量。（3）現(xiàn)場材料驗收。材料到達現(xiàn)場開箱驗收時，不僅要關(guān)注材料的規(guī)格數(shù)量，對于廠家文件以及產(chǎn)品內(nèi)外觀也應(yīng)該查驗，要查看文件是否齊全，采購要求的相關(guān)事項說明書中是否含有，如沒有相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)盡快讓生產(chǎn)廠家補測，以免材料不合格引起安全事故。
4、注重材料檢測及低溫損害的處理.管道材料送到現(xiàn)場后應(yīng)該先對材料進行檢驗，確保材料的數(shù)量和質(zhì)量。金屬管道材料都要進行水壓和氣密試驗，按安全級別的不同對閥門進行水壓測試和調(diào)試抽檢。當(dāng)石油管道的工作環(huán)境溫度過低時，由于低溫導(dǎo)致管道所能承受的壓力和沖擊力限度極大的降低，很容易就出現(xiàn)破損的現(xiàn)象。所以，在實際操作過程中，當(dāng)操作溫度等于或低于零下20℃時，就必須要根據(jù)實際要求選用低溫材料。但在設(shè)計過程中應(yīng)注意當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度的影響，或如液化氣體急劇氣化時，應(yīng)考慮到管道金屬溫度值，并按相關(guān)規(guī)定設(shè)計最低溫度做沖擊試驗。
結(jié)束語
石油化工管道設(shè)計過程中受到很多因素影響。作為一種輸送物料的特種設(shè)備，石油化工管道在石油化工裝置中作用不容小覷，根據(jù)使用和工況情況的不同和差異，所設(shè)計的管道種類也是名目繁多、各式各樣。好的管道設(shè)計不僅包括管道布置、應(yīng)力分析，支吊架選擇、材料選用等方面，還會涉及到現(xiàn)場施工支持以及材料采購等多個方面。因此，石油化工的管道設(shè)計需要全方位的考慮其影響因素與注意事項。
參考文獻
[1]王巍.石油化工裝置管道工藝設(shè)計探討[J].黑龍江科技信息，2011，（13）
關(guān)鍵詞：增產(chǎn)原理；工藝現(xiàn)狀；設(shè)計
中圖分類號：TE866
1壓裂改造工藝
壓裂工藝主要是采用位于地面的高壓泵組，向油井內(nèi)注入排量超出地層吸收能力的高
粘液體，使之在油井底部產(chǎn)生高壓，當(dāng)所產(chǎn)生的高壓超過地層本身的破裂壓力時，就會使油
井油井底部形成一條或多條裂縫，當(dāng)壓裂液進入這些裂縫后，在其所帶的支撐劑的作用下，
可在井底形成具有足夠長、寬、高度且停泵后不再閉合的穩(wěn)定裂縫。這種裂縫具有極佳的導(dǎo)
流能力，可以大大改善油井的滲流條件，從而達到增產(chǎn)增注的目的。
2壓裂增產(chǎn)原理
由于地球的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在非均質(zhì)性，因此油井無法實現(xiàn)溝通地層中所有各石油儲集區(qū)，因此也就使油井無法達到最大產(chǎn)能。而通過壓裂工藝，可以在油井的底部制造出很長的人工裂縫，這些裂隙可以聯(lián)通地層中的各個油氣儲集區(qū)域，因而使油井的供油面積得到擴大，不但達到了減少打井的數(shù)量，節(jié)約成本，還實現(xiàn)增量的目的。此外，壓裂工藝形成的裂縫還可以有效避免因在鉆井及生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中給石油儲層帶來污染而造成的產(chǎn)量下降，既保證了質(zhì)量，也提升了產(chǎn)量。
3工藝方法及分析
3.1發(fā)展歷程及趨勢
壓裂技術(shù)于1947年誕生于美國的堪薩斯州。初期時壓裂過程中所使用的壓裂液主要為
原油，現(xiàn)在該工藝所用的設(shè)備、壓裂液及支撐劑等都已有了較大改進，工藝技術(shù)也呈現(xiàn)出多
樣性。如今常用的壓裂液有水基、油基、泡沫及乳狀壓裂液等。壓裂技術(shù)于上世紀70年代開始被我國采用，目前我國的壓裂改造工藝已走在世界前列。該技術(shù)仍將朝著提高和優(yōu)化壓裂液及支撐劑的使用效率、多重技術(shù)結(jié)合的大型化、綜合化方向發(fā)展。
3.2主要工藝方法
目前，國內(nèi)常用的主要壓裂工藝技術(shù)有：重復(fù)壓裂技術(shù)、泡沫壓裂技術(shù)、大型水力壓裂技術(shù)、高能氣體壓裂技術(shù)、控制縫高度壓裂技術(shù)、高砂比壓裂技術(shù)等。重復(fù)壓裂技術(shù)：主要是指經(jīng)過初次壓裂的井層，其所獲得的增產(chǎn)能力具有時效性，即：經(jīng)過一定年限，其增產(chǎn)能力將會喪失。為了使油井恢復(fù)增產(chǎn)能力，則需采用重復(fù)壓裂技術(shù)。該技術(shù)的理論研究及實踐在20世紀80年代中后期取得了重大突破，從而克服了日期技術(shù)成功率低、增產(chǎn)幅度小及有效期短等諸多缺點。隨著理論的完善及人們的大量實踐，總結(jié)出了需進行重復(fù)壓裂的油井所具有的特點。泡沫壓裂技術(shù)：該技術(shù)誕生于美國，通常所使用的氣體是氮氣。該技術(shù)適用于低滲透壓、水敏性儲層，具有低濾失性和對儲層傷害小等特點，其產(chǎn)量是常規(guī)壓裂的2～4倍。如采用交聯(lián)技術(shù)，還可以進一步降低濾失量。控制縫高度壓裂技術(shù)：對裂縫高度延伸
的控制一直是水力壓裂操作中較為棘手的難題，裂縫高度的過度延伸，會影響壓裂液的使
用效率，同時也影響裂縫導(dǎo)流的能力，甚至有時，因為裂縫高度延伸過度，油井不但無法起
到增產(chǎn)的作用，還會對油井本身帶來危害。高砂比壓裂技術(shù)：該技術(shù)是一種新型的壓裂工藝技術(shù)，誕生于上世紀90年代，被應(yīng)用于重復(fù)壓裂及高滲透油氣層壓裂。該壓裂所產(chǎn)生的縫隙內(nèi)，鋪砂濃度大于10kg/m2。分層壓裂技術(shù)：在實際生產(chǎn)中操作中，所需要壓裂的目的層往往是有很多層。為了解決這一問題，可以采用分層壓裂技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)在實際應(yīng)用中又可以分為投球封堵逐層壓裂法、封隔器封堵逐層壓裂法和限流分層壓裂法等。其中，投球分層壓裂法具有適用范圍廣、省時、省錢等優(yōu)點，同時也具有無法準(zhǔn)確判斷各層被壓開的順序及投球數(shù)量無法確定，具有一定的盲目性等缺點。而封隔器分層壓裂技術(shù)又可以分為單封隔器分層、雙封隔器分層和橋塞+封隔器分層三種形式。單封隔器分層壓裂結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，但只能對最底層進行壓；雙封隔器分層壓裂可以對任意層位進行壓裂且準(zhǔn)確可靠，但使用范圍上有時會受到限制，尤其不能適用于深井及破裂壓力高的地層；橋塞+封隔器分層壓裂法具有安全、事故率低的特點，可以對任意一層進行壓裂，且壓裂層段易于控制，可用于深井，但該工藝的缺點是操作較前兩種復(fù)雜。限流分層壓裂法可應(yīng)用于多層且各層間破裂壓力不等的油井。
4工藝的設(shè)計與選擇
（1）選井和選層的原則。壓裂工藝在選井及選層時，首先要對油層的物性、巖性、供油面積、水飽和度及油井周邊情況等資料進行研究，通過理論上的研究為接下來的實踐提供依據(jù)。（2）參數(shù)設(shè)計。收集和計算出油氣井、油氣層及壓裂工藝所使用的各種材料的相關(guān)參數(shù)。
（3）壓裂工藝的選用.通過上述相應(yīng)參數(shù)，可用計算機進行計算和模擬，并對壓裂工藝的結(jié)果和可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行核查與分析，努力使方案的最終結(jié)果達到最優(yōu)化。（4）壓裂工藝的現(xiàn)場施工。根據(jù)確定好的工藝準(zhǔn)備好相應(yīng)的設(shè)備和材料，并充分做好可能出現(xiàn)的故障及問題的預(yù)備方案，根據(jù)工藝的要求做好分工。
5 壓裂操作中的注意事項
雖然壓裂工藝是油井增產(chǎn)的有效措施之一，但是并不能因此說明油井經(jīng)壓裂工藝處理
后必然可以提高產(chǎn)量，因為在壓裂的實際操作中，當(dāng)壓裂液進入油層后會對油層原有的平
衡條件造成干擾。表現(xiàn)有：壓裂液滯留在儲層中，形成的液堵?lián)p害；壓裂液中的不溶物等殘
渣阻塞了裂縫對儲層造成損害；砂巖油氣層中含有的水敏性粘土、礦物顆粒等遇水基壓裂液
產(chǎn)生的膨脹對儲層造成的損害；壓裂液遇原油后發(fā)生乳化對儲層造成的損害；因支撐劑選擇
不當(dāng)所造成的儲層損害及施工過程中因操作不當(dāng)或操作質(zhì)量不高所帶來的儲層損害等。為了最大程度的發(fā)揮壓裂工藝提升石油產(chǎn)能的功效，并盡可能降低其對油井的負面影響，就必須要對壓裂工藝的各個環(huán)節(jié)加以重視。特別是要注重對支撐劑的選擇以及選用高效的穩(wěn)定劑、防乳劑和破乳劑。此外，壓裂施工工藝屬于大型高壓施工工藝，具有一定風(fēng)險性，所以施工時一定要做好防范工作，施工中所用的壓裂液、洗井液以及施工產(chǎn)生的污水等要進行妥善的處理。
6 結(jié)束語
壓裂改造工藝是使油井實現(xiàn)增產(chǎn)的重要手段，不但具有成熟的理論，具體的操作手段也在不斷的實踐中日臻完善，根據(jù)各油井自身的特點，選用恰當(dāng)?shù)膲毫压に?，并恰?dāng)加以改進，在增大產(chǎn)能的同時，也提高了工作效率，還可以對油井起到良好的保護作用。鑒于地質(zhì)條件的千變?nèi)f化，對壓裂工藝及其設(shè)備的創(chuàng)新和探索仍然還有很長的路要走。
參考文獻：
【關(guān)鍵詞】 仰斜式；水工擋土墻；優(yōu)化設(shè)計
擋土墻是用來支撐填土或坡地土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物，在水利水電工程建設(shè)、道路及交通建設(shè)中應(yīng)用廣泛。但是在一般的水電站水工設(shè)計中，由于考慮作為浸水擋土墻的土壓力分析必須考慮水對填土的影響，其模型構(gòu)造及計算較為復(fù)雜，較難進行設(shè)計優(yōu)化。本文在分析了擋土墻在水工建筑物中的應(yīng)用基礎(chǔ)上，嘗試對仰斜式水工擋土墻的構(gòu)造布置進行穩(wěn)定性分析，希望可以對優(yōu)化仰斜式水工擋土墻設(shè)計起到一定指導(dǎo)作用。
一、擋土墻的分類及優(yōu)選存在問題
擋土墻作為一般的攔土結(jié)構(gòu)物，在水工結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常用在閘壩的翼墻和渡槽、倒虹吸的進出口邊墻及其他路堤擋土部位等。根據(jù)擋土墻的結(jié)構(gòu)形式，一般分為減壓式擋土墻、重力式擋土墻、懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻等四種結(jié)構(gòu)，而仰斜式擋土墻則是重力式擋土墻的其中一種。大量的工程實踐表明，各類擋土墻的技術(shù)經(jīng)濟效益存在著很大差別。在水工設(shè)計中，如何在眾多形式的擋土墻中選擇一種適合現(xiàn)場條件的擋土墻結(jié)構(gòu)是必須研究確定以及優(yōu)化的問題。
二、仰斜式擋土墻的優(yōu)勢及問題
在水利水電工程建設(shè)中，諸如引水渠及河道邊坡的治理等，大量使用了仰斜式擋土墻。相對于其他幾種擋土墻結(jié)構(gòu)而言，仰斜式擋土墻有著較為突出的應(yīng)用優(yōu)勢：①從工程應(yīng)用角度來說，仰斜式擋土墻墻背盡可能為原始土，因此可以最大程度的減少填土，可以適用于引水渠及河岸開挖邊坡一般較陡的區(qū)域。②相對于其他幾種擋土墻結(jié)構(gòu)類型，仰斜式擋土墻少占用土地面積，整體構(gòu)型美觀簡潔實用，更適用于一些城市內(nèi)的河段水利建設(shè)。③仰斜式擋土墻的設(shè)計斷面一般比俯斜式或直立式擋土墻斷面要小，在大規(guī)模的河道護砌工程中其經(jīng)濟優(yōu)勢非常明顯。
但是在河道護岸及引水渠工程中，常常遇到軟土地基，其基底摩擦系數(shù)較小、地耐力不夠。但是仰斜式擋土墻基礎(chǔ)對地基的偏心矩較大，地基偏心應(yīng)力較大。這兩者形成一對矛盾，成為制約軟基上的仰斜式擋土墻建設(shè)的關(guān)鍵難題。如何在結(jié)構(gòu)模式上優(yōu)化和解決這一難題，則成為仰斜式水工擋土墻設(shè)計優(yōu)化的重點。
三、仰斜式水工擋土墻的構(gòu)造特點及應(yīng)用
仰斜式擋土墻在水庫樞紐、引水樞紐、水電站及各種水利建筑物工程中有著極為廣泛的應(yīng)用。作為水工擋土墻，應(yīng)用廣泛和應(yīng)用條件復(fù)雜是其兩個最為顯著的特點。水工擋土墻不但具有一般擋土墻的擋土作用，還具有與邊坡連接、擋水、導(dǎo)水和側(cè)向防滲等多種功能。因此仰斜式水工擋土墻在運用和構(gòu)造上有以下特點：
1、仰斜式水工擋土墻必須適應(yīng)在多種水位條件下工作。仰斜式水工擋土墻在建成及運用期的墻前、墻后特征水位條件下工作時，其作用于墻身的靜水壓力、土壓力、作用于基底揚壓力、地基應(yīng)力等都不相同，這就要求仰斜式水工擋土墻在設(shè)計、校核、建設(shè)與建成后正常運用等各種情況下都能夠滿足整體穩(wěn)定和各部結(jié)構(gòu)的強度要求。
2、仰斜式水工擋土墻要求其具備導(dǎo)水和擋水要求，其平面布置必須滿足對進出口水流條件的要求。
3、要充分考慮浸水擋土墻及水對擋土墻的作用，以及水位升降的情況下，擋土墻收到的靜水壓力、填土摩擦力、水浮力、主動土壓力等各種作用力的結(jié)合效果。
4、在仰斜式擋土墻的側(cè)向有防滲要求。水閘等水工建筑物在上下游水頭差作用下，水將沿建筑物基礎(chǔ)底部和側(cè)向向下游滲透。為了滿足底板和側(cè)向抗?jié)B穩(wěn)定要求，要求擋土墻的底部和側(cè)向有足夠的防滲長度。
四、仰斜式水工擋土墻的構(gòu)造穩(wěn)定性分析
仰斜式水工擋土墻是擋土墻設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，通常在河道縱斷面和橫斷面上進行。在其結(jié)構(gòu)設(shè)計及布置之前，應(yīng)在現(xiàn)場對收集到的縱橫斷面數(shù)據(jù)進行再次核對，對于不滿足要求時應(yīng)立即進行補測，并收集預(yù)設(shè)點位處的地質(zhì)和水文資料。擋土墻的構(gòu)造設(shè)計必須滿足工程建設(shè)需要的強度和穩(wěn)定性的要求，同時應(yīng)結(jié)合材料的就地取用、經(jīng)濟指標(biāo)的合理性以及施工的便利性的因素進行綜合考慮，最終對仰斜式水工擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)置，作出最優(yōu)化方案配置。
1、擋土墻的位置設(shè)定
在所有的基礎(chǔ)資料收集完畢之后，可以對擋土墻的設(shè)計及布置進行建模計算，并確認其設(shè)計參數(shù)，得出初步的位置設(shè)定方案，其參數(shù)一般包括平面布置設(shè)計和橫向斷面布置設(shè)計兩部分內(nèi)容。在一般設(shè)計中，這一方案設(shè)定是由設(shè)計師通過假設(shè)初擬、建模計算確定以后，進而進行穩(wěn)定分析，最后找出一個設(shè)計師自認為相對較為合理的設(shè)計方案的工作過程。由于其設(shè)計優(yōu)化存在著細部參數(shù)調(diào)整和驗核，一般需要重復(fù)進行多次穩(wěn)定性分析才能得出結(jié)論。
特別是對于與擋土墻有干擾的其他建筑物的平面連接情況等，必須進行特別標(biāo)識，而對于需要進行特殊設(shè)計的個別連接段，需要設(shè)計額外的想吐，進行個別具體設(shè)計。平面布置是對擋土墻進行斷面擬定和穩(wěn)定驗算的前提。
在平面布置確認及斷面擬定后，根據(jù)擋土墻的墻型、墻高、地基及填土的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計資料，進行擋土墻墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度、排水設(shè)施等進行初擬和確定，進而根據(jù)演算結(jié)果對設(shè)計參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，為設(shè)計的穩(wěn)定分析提供數(shù)據(jù)。
2、仰斜式水工擋土墻的構(gòu)造設(shè)計
仰斜式水工擋土墻一般采用漿砌石砌筑，墻頂加蓋混凝土沿石，以求對墻頂?shù)谋Ｗo和保證形態(tài)的美觀。為了使工程經(jīng)濟更趨于合理，在確定擋土墻的斷面構(gòu)造指標(biāo)時，應(yīng)當(dāng)與施工位置的地面坡度一起綜合考慮，最終確定仰斜式擋土墻的墻背和墻面坡度。仰斜式擋土墻的墻背坡度一般采用1：0.05～1：0.25，仰斜墻背坡度不宜低于1：0.3。水工擋土墻的墻面設(shè)計一般為直線形，其坡度應(yīng)與墻背面相互協(xié)調(diào)，采用平行于墻背或略緩于墻背的坡度設(shè)計。
為了避免由于地基的不均勻沉降而引起的擋土墻墻身開裂，在進行擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡鼗刭|(zhì)條件變化以及墻高、墻身斷面的變化設(shè)置相應(yīng)的沉陷縫。為防止砌體因收縮硬化和溫度變化而且產(chǎn)生裂縫，還應(yīng)設(shè)置伸縮縫。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般將沉陷縫和伸縮縫合并設(shè)置，沿擋土墻軸線方向每隔15m～25m設(shè)置一道，最長不超過30m。伸縮縫可采用瀝青麻絲或瀝青木板做填縫，有時候也可以不設(shè)置填縫而采用砂漿直接填塞的方式。
3、仰斜式水工擋土墻的排水設(shè)施布置
水工擋土墻排水設(shè)施作用在于快速疏干墻后土體的水分，防止地表水下滲后或墻前水位快速下降后墻后土體積水。擋土墻的排水設(shè)施一般由地面排水和墻身排水兩部分組成，地面的排水結(jié)構(gòu)設(shè)計一般有設(shè)置地面排水溝、截引地表水、夯實回填土頂面和地表松土、防止雨水和地面水下滲等措施。而墻身排水則是為了排除墻后積水，通常在墻身的適當(dāng)高度布置一排或數(shù)排泄水孔。泄水孔的尺寸可視泄水量的大小分別采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔或直徑5cm～10cm的圓孔?？籽坶g距一般為2m～3m，在不同水平層的排水孔眼應(yīng)相互交錯設(shè)置。墻后泄水孔的進口部分應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層，以防止孔道淤塞。
4、擋土墻基礎(chǔ)埋置深度
水工擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度必須按地基的性質(zhì)、承載力的要求、凍脹影響、地形和水文地質(zhì)等條件來進行演算確認。特別是水文資料中水對地基的沖刷深度確定，其沖刷深度既可以根據(jù)水力學(xué)公式進行計算，也可按經(jīng)驗取定。一般的小型水利渠道，小河道粘、壤土地基水流對地基的沖刷深度為1.5m～2.0m，一般河道護岸擋土墻的基礎(chǔ)埋深應(yīng)不少于這一數(shù)值。而對于硬質(zhì)巖石地基上的擋土墻，墻身基礎(chǔ)應(yīng)置于風(fēng)化層以下。當(dāng)仰斜式水工擋土墻的基礎(chǔ)置于軟質(zhì)巖石上時，其埋置深度不應(yīng)小于0.8m。而在大型的水電站引水渠等擋土墻施工中，由于其整個施工階段中水位變化明顯，水流及水文數(shù)據(jù)無法進行建模計算，因此必須加大穩(wěn)定系數(shù)，其埋置深度應(yīng)以超出安全系數(shù)的1.2～1.5倍進行優(yōu)化加固。
五、結(jié)束語
仰斜式擋土墻是工程界應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)型式，被廣泛應(yīng)用于交通、建筑、水利等各行各業(yè)。隨著目前施工技術(shù)的進一步發(fā)展和優(yōu)化，出現(xiàn)了一些較為新穎的擋土墻形式，其用途和作用也在不斷的發(fā)生變化。但是作為應(yīng)用最為廣泛的仰斜式擋土墻，其在水工構(gòu)筑物中的應(yīng)用短期內(nèi)仍無法被取代，因此針對項目的特性及特征對這種擋土墻形式進行參數(shù)優(yōu)化，使之不僅具有適用的普遍性，也更具有工程經(jīng)濟性，進而節(jié)省大量的投資。
參考文獻
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作者簡介：
關(guān)鍵詞委內(nèi)瑞拉水利工程設(shè)計優(yōu)化施工
中圖分類號：TV5文獻標(biāo)識碼： A
1建設(shè)背景
巴里納斯水廠溢流壩工程位于委內(nèi)瑞拉巴里納斯州巴里納斯市西北的圣多明戈河上，緊鄰巴里納斯水廠，其主要作用是抬高上游水位，滿足水廠提水、供水和周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉取水的需要。原工程由國家農(nóng)業(yè)部投資建于上世紀60年代，建成后交由地方政府管理，在使用過程中歷經(jīng)多次翻修加固。2011年6月5日受洪水影響，右岸約62m壩段潰壩，中斷了水廠取水；應(yīng)急取水采用臨時架設(shè)移動式取水泵站的方式，但受河床水位擺動影響，供水能力有限。
緊急情況下，委內(nèi)瑞拉農(nóng)業(yè)部下屬的國家農(nóng)業(yè)發(fā)展署（INDER）決定對舊壩進行拆除重建，并委托中國水電（SINOHYDRO）作為工程總承包方，負責(zé)該項目的設(shè)計、采購、施工、試運行并驗收移交等工作，按EPC工程承包方式完成整個項目。該工程關(guān)乎國計民生，時間緊、任務(wù)重、社會影響大。
2設(shè)計公司選擇
鑒于該工程的緊迫性和當(dāng)?shù)貒ㄔO(shè)習(xí)慣，建設(shè)單位直接指定并委托與其有過多項農(nóng)業(yè)工程合作的當(dāng)?shù)啬辰ㄖc工程公司進行工程設(shè)計。由于該公司缺少壩工設(shè)計經(jīng)驗和專業(yè)技術(shù)人員，因此，該公司通過和秘魯專業(yè)設(shè)計公司聯(lián)營合作的方式，在秘魯進行主要的設(shè)計工作；在工程現(xiàn)場派駐設(shè)計代表負責(zé)和設(shè)計后方進行聯(lián)系溝通，并處理現(xiàn)場與建設(shè)單位和施工單位的日常事務(wù)等。
3壩型結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流方式
新溢流壩的設(shè)計采用“金包銀”結(jié)構(gòu)，壩殼混凝土護面，壩心填筑砂礫石。壩長160m（自左至右1#～11#溢流壩段、新增魚道并改建沖砂渠道），由上游鋪蓋（含防滲墻）、溢流面、下游護坦和海漫等組成。壩頂高程EL207.62m，壩高7.22m、頂寬1.2m、底寬18.45m；新增魚道和原有沖沙渠道改建沿右岸布置。
附圖1：壩體典型橫斷面圖
工程所在地區(qū)的全年氣候分為旱季和雨季，在每年11月～次年4月為旱季，雨量相對小， 5月～10月為全年主要降水時段。
根據(jù)工程布置和氣候特點，本工程采用二期導(dǎo)流。
一期工程：2011月11月～2012年4月，施工左岸1#～6#壩段，利用右岸潰壩段導(dǎo)流，修筑一期圍堰，逐步穿行上游鋪蓋、下游護坦、溢流壩和海漫等的施工。
二期工程：2012月05月～2012年08月，通過左岸一期已建成的壩體過流，修筑二期圍堰，施工右岸剩余的7#～11#壩段、魚道和沖砂渠道等。該期施工按照業(yè)主要求安排在汛期有違常規(guī)，勢必會增加工程難度，增加工程成本，但委內(nèi)瑞拉政府將于10月舉行大選，政治需要是業(yè)主的首要考慮。
4設(shè)計優(yōu)化及施工
4.1一期圍堰結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化及施工
（1）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與結(jié)構(gòu)
根據(jù)施工規(guī)劃，設(shè)計公司確定一期圍堰選用12月～次年3月時段10年一遇的洪水504m3/s為導(dǎo)流流量，對應(yīng)洪水位為207.1m，圍堰頂高程設(shè)計為208.0m。上下游圍堰采用土石結(jié)構(gòu)和土工膜防滲，內(nèi)外側(cè)邊坡為1:2，外側(cè)采用厚50cm鉛絲籠填石護坡?？v向圍堰段則采用Terramesh結(jié)構(gòu)（內(nèi)外側(cè)鉛絲籠，中間填筑加筋土）。
附圖2：縱向圍堰典型橫斷面圖（Terramesh）
一期縱向圍堰在潰壩形成的過流河槽內(nèi)施工，上下游橫向圍堰基本在灘地施工。
（2）設(shè)計優(yōu)化及施工
1) 縱向圍堰結(jié)構(gòu)調(diào)整
由于原設(shè)計的縱向圍堰結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)處理難度大，加之鉛絲籠填裝石料人工工作量大，加筋土施工工序復(fù)雜，施工成本高、機械化程度低，為加快施工進度，施工單位結(jié)合多年的水利水電工程施工經(jīng)驗，建議將縱向圍堰結(jié)構(gòu)調(diào)整實施為與上下游圍堰相同的結(jié)構(gòu)，在迎水面壓茬碼放3.2m×1.2m×0.5m規(guī)格的土工袋裝填砂礫石料加強防護，這樣可快速圍護基坑，展開一期基坑內(nèi)施工，坡面防護稍有難度，可在枯水期按均衡強度進行施工。但與設(shè)計單位歷經(jīng)多次討論，未得到設(shè)計單位同意。最終，施工單位仍按建議方案進行施工，業(yè)主單位本來就沒有主意，根據(jù)實施效果，也就采取了默認態(tài)度。
2012年4月12日，本地區(qū)出現(xiàn)了罕見的嚴重降雨，在4小時內(nèi)記錄到的降雨量達到163.5mm，此等規(guī)模的降雨是1954年以來所記錄的第一次，由于河流水位上漲過快，最高洪水位達209.5m，超過堰頂約1.5m，以致洪水漫過上游圍堰，淹沒了基坑。洪水過后，縱向圍堰沒有受到大的結(jié)構(gòu)性沖淘破壞，證明該段圍堰的結(jié)構(gòu)調(diào)整是安全的。
2) 防洪標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整
一期圍堰遭遇特大洪水，致使圍堰過水并淹沒基坑，有其發(fā)生的偶然性，也有其必然性，該特大洪水發(fā)生前，也經(jīng)歷了幾次洪水過程，并都超過了設(shè)計流量對應(yīng)的洪水位。究其原因，主要表現(xiàn)為：① 設(shè)計單位一味迎合業(yè)主（政治）要求壓縮工期，不尊重科學(xué)，不聽從施工單位意見，確定的圍堰導(dǎo)流時段偏短未能覆蓋施工時段，且選取的導(dǎo)流時段為枯水期偏枯時段，沒有代表性，勢必導(dǎo)致最終確定的導(dǎo)流流量偏小；② 當(dāng)?shù)厝鄙俦匾幕A(chǔ)資料，河流水文站年久失修報廢，僅有13年的水文觀測資料（1969－1981），水文計算結(jié)果偏差較大。
受當(dāng)?shù)厥袌鏊喙?yīng)短缺的嚴重影響，以及圍堰過水影響，施工單位最終調(diào)整施工進度計劃，將一期工程施工計劃延長至6月底。修復(fù)圍堰提高了防洪標(biāo)準(zhǔn)：按上游橫向段圍堰頂高程確定為209.5m考慮，其后縱向段以12%縱坡下降至209.0m，直至圍堰尾端，迎水面采用4T規(guī)格的袋裝砂礫石加強護坡。
4.2二期導(dǎo)截流設(shè)計優(yōu)化及施工
（1）圍堰設(shè)計及施工規(guī)劃
受一期工程進度滯后的影響，為保證施工安全，降低投資成本，右岸二期工程施工計劃經(jīng)調(diào)整推遲到2012年12月～2013年6月，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為枯水期（12月～次年4月）十年一遇洪水，設(shè)計洪水流量為963m3/s。二期采用右岸河床上下游土石圍堰和左岸一期已建混凝土導(dǎo)墻做為縱向圍堰進行擋水，已建一期溢流壩過水的導(dǎo)流方式。
施工規(guī)劃為：首先，以魚道及沖砂渠道進水塔、出口段和主壩段（及右導(dǎo)墻）施工為主，力爭在汛前完成施工具備分流條件并驗收移交；其次，在前述建筑物所形成的自然屏障保護下，汛期內(nèi)繼續(xù)施工剩余工程。
（2）截流方案的設(shè)計優(yōu)化及施工
二期截流難點：上游圍堰主河槽段的截流施工，其導(dǎo)流建筑物為左岸已建溢流壩段，截流過程中，上游水位需壅高到一定高程后才能分流，不同于常規(guī)情況下的明渠導(dǎo)流，截流戧堤頂高程較高，戧堤和合龍工程量較大。
設(shè)計公司沒有工程截流經(jīng)歷，也根本沒有導(dǎo)截流理論的概念，詳細設(shè)計所列工程量都是一般性材料，也不單列截流專項費用。在施工單位反復(fù)引導(dǎo)、講解、編制方案建議的情況下，最終設(shè)計公司只將詳細設(shè)計作了部分調(diào)整：使用10m長、1.5m高、單體48.8m3的高強土工袋裝砂礫料做為截流拋投料，施工方法為使用采砂船泵送砂礫料裝袋，至于在水下高流速情況下如何充袋就位、施工時間長短等不予考慮和解釋。無奈情況下，我施工單位自主設(shè)計優(yōu)化，并經(jīng)過截流水力計算將拋投料調(diào)整為拋投卵石和混凝土預(yù)制塊，由于準(zhǔn)備充分，35m龍口在12h內(nèi)順利完成截流，再次證明了施工單位的自身實力，施工期內(nèi)圍堰運行安全穩(wěn)定，得到了建設(shè)單位和設(shè)計公司的首肯。
4.3主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化及施工
（1）一、二期壩體結(jié)合部位齒墻
設(shè)計在一期壩體右側(cè)基礎(chǔ)增設(shè)了齒墻，利于二期基礎(chǔ)開挖時已建結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。原設(shè)計基礎(chǔ)齒墻均為底寬0.8 m的倒梯形結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為沙礫石層，對齒墻沒有任何約束力，在分層施工中，施工周期長，結(jié)構(gòu)極易失穩(wěn)導(dǎo)致發(fā)生安全事故。施工單位根據(jù)施工分層高度進行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗算，對結(jié)構(gòu)型體提出設(shè)計優(yōu)化，在齒墻下部一定高度內(nèi)調(diào)整為矩形斷面，以上部分按原設(shè)計體型進行施工。
（2）溢流壩壩頂結(jié)構(gòu)
溢流壩面“金包銀”結(jié)構(gòu)中，壩體內(nèi)部回填砂礫石的頂部寬僅為1.07m，無法滿足機械設(shè)備在回填、攤鋪及碾壓施工時所需的正常工作寬度，難以保證施工質(zhì)量并容易引起沉陷和塌空，直接影響到工程的使用壽命。施工單位提出設(shè)計優(yōu)化：將砂礫石回填頂面降低，使其頂寬增大；由此，壩體頂部混凝土結(jié)構(gòu)隨回填高程的降低而加厚，也提高了溢流面結(jié)構(gòu)的抗沖能力。
（3）魚道取水口胸墻
魚道取水口金屬結(jié)構(gòu)包含攔污柵和檢修閘門，兩道結(jié)構(gòu)的混凝土胸墻間隔僅0.25m，按此設(shè)計在模板安裝和拆除時，不僅難度大，不利于結(jié)構(gòu)尺寸的控制而影響后期閘門的安裝，同時也不能很好的控制混凝土的外觀質(zhì)量。施工單位提出設(shè)計優(yōu)化：將攔污柵的高度加高，對應(yīng)的胸墻改為0.6m高的支撐梁，同時也提高了結(jié)構(gòu)的使用功能。
（4）海漫結(jié)構(gòu)材料
海漫結(jié)構(gòu)設(shè)計為鋪擺粒徑0.35m～1.20m塊石，由于在工程所在地附近缺少該材料開采的料場，如在外地采購，運距遠，耗費時間長，同時也會大大增加工程成本。施工單位提出設(shè)計優(yōu)化，采用就地取材的河卵石填裝鉛絲籠代替原結(jié)構(gòu)，投入運行后，效果良好。
5體會及建議
（1）設(shè)計分包管理
多年來，委內(nèi)瑞拉被塑造成了一個帶有很強“查韋斯特色”的國家，對工程技術(shù)人員和知識分子的排斥和不尊重，造成大量人才流失；水電工程建設(shè)方面幾乎停滯不前，幾乎沒有水電專業(yè)的設(shè)計公司，加之，當(dāng)?shù)卣块T受長期形成的建設(shè)管理模式影響，不尊重科學(xué)，行政干預(yù)嚴重。
結(jié)合本項目實踐，建設(shè)單位強行指定設(shè)計分包商，設(shè)計公司本身不具備實力，其聯(lián)營公司主要專業(yè)設(shè)計人員遠在他國，不了解現(xiàn)場，不結(jié)合實際，信息溝通不便，大量設(shè)計細節(jié)得不到及時解決，給工程實施帶來異常的艱難。
（2）設(shè)計理論的前沿性和科學(xué)性
受設(shè)計公司選擇方面的限制，加之本項目關(guān)乎國計民生，準(zhǔn)備時間倉促，因此，在實際合作過程中發(fā)現(xiàn)：詳細設(shè)計文件的大部分不是前沿理論，計算方法均參考較老的書籍；在缺少某些相關(guān)數(shù)據(jù)時，沒有應(yīng)對方法，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)隨意性大。如在該工程的設(shè)計中，由于該河流的水文資料的不足，發(fā)生了一次罕見特大洪水，就將其做為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來加固圍堰，難免帶有片面性，造成工程投資的極大浪費；對工程截流缺乏基本的認知，導(dǎo)致設(shè)計方案不具備可操作性。隨著工程的逐步進展，建設(shè)單位對施工單位逐步了解和信服，工程后期施工單位對設(shè)計優(yōu)化的建議基本都被采納。
在項目實施過程中，部分設(shè)計優(yōu)化建議在未能說服設(shè)計單位、施工單位確認無誤的情況下，自行按建議方案實施并最終驗證正確，確屬不得已而為之。隨著該國建筑市場的不斷完善和正規(guī)，施工單位應(yīng)積極與設(shè)計單位進行溝通并達成一致，以避免可能產(chǎn)生的技術(shù)風(fēng)險和施工風(fēng)險。
（3）設(shè)計文件審批
工程建設(shè)單位和下屬監(jiān)理公司，均缺乏相關(guān)水工專業(yè)的工程師，缺乏基本的專業(yè)理論知識，加之各部門工作效率不高，因此，對設(shè)計文件的審批僅為例行程序，缺乏科學(xué)性、合理性的論證。
綜上所述，建議在委承攬水電工程等專業(yè)性強的EPC項目時，首先應(yīng)和建設(shè)單位達到充分的協(xié)商溝通，積極引進中國的專業(yè)設(shè)計公司，以便于配合協(xié)作。
（4）施工過程驗收
對于工程的過程驗收，按建設(shè)單位管理習(xí)慣，有了設(shè)計圖紙，只會簽工程完工證書、臨時接收證書和最終接收證書即可，不進行中間環(huán)節(jié)比如單元（工序）工程和隱蔽工程等的驗收。針對該重要工程，施工單位結(jié)合實際情況，自行編制了便于操作的單元（工序）工程和隱蔽工程等驗收單，并取得了駐地工程師、監(jiān)理等的認可和簽認，從而為工程保存了有據(jù)可查的原始資料，為將來可能產(chǎn)生的質(zhì)量責(zé)任劃分提供強有力的證據(jù)，以達到保護企業(yè)利益的目的。
DDDDDDDDDDD
鞠君周（1966－），男，工程碩士，高級工程師，主要從事水利水電工程技術(shù)與施工管理等工作。
【摘要】 目的采用正交設(shè)計與星點設(shè)計效應(yīng)面法兩種實驗設(shè)計方法，優(yōu)選羊藿提取工藝，并對設(shè)計方法進行比較。方法以羊藿苷提取量為因變量，乙醇濃度、回流時間和溶劑(倍)量為自變量，優(yōu)選提取工藝。結(jié)果正交實驗設(shè)計確定最佳工藝是12倍量60%乙醇回流提取兩次，3 h/次;星點設(shè)計效應(yīng)面優(yōu)化法確定最佳工藝是12倍量50%乙醇回流提取兩次，160 min/次。結(jié)論星點設(shè)計-效應(yīng)面法在該提取工藝研究中優(yōu)于正交實驗設(shè)計法，為其應(yīng)用于中藥提取工藝優(yōu)化的可行性提供了依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】 正交設(shè)計; 星點設(shè)計-效應(yīng)面法; 羊藿苷; 提取工藝
Abstract：ObjectiveTo optimize the process of extacting effective constituents from Epimedii Herba by orthogonal experimental design and central composite design-response surface method.MethodsIndependent variables were concentration of ethanol ，extraction time，times of reflux and solvent fold.Dependent variable was extraction rate of icariin in Epimedii Herba.Linear or nonlinear mathematic models were used to estimate the relationship between independent and dependent variables.ResultsThe result of the orthogonal experimental design was 60% ethanol，180 minutes for reflux，12 fold of solvent and 2 times for extraction.The other was 50% ethanol，160 minutes for reflux，12 fold of solvent and 2 times for extration.ConclusionThe Central Composite Design -Response Surface Method is highly predictive in experimental design.
Key words： Orthogonal experimental design; Central Composite Design-Response Surface Method; Icariin; Extraction process
目前國內(nèi)中藥的提取工藝多采取正交設(shè)計，線性數(shù)學(xué)模型進行優(yōu)化，星點設(shè)計是國外常用的實驗設(shè)計方法，近年國內(nèi)也有用于優(yōu)化處方或成型工藝的報道。該方法采用非線性數(shù)學(xué)模型擬合，在中心點進行重復(fù)性實驗以提高實驗精度，預(yù)測值更接近真實值。本實驗采用正交實驗設(shè)計和星點實驗設(shè)計兩種方法，優(yōu)化羊藿的提取工藝，并比較兩種實驗設(shè)計方法的優(yōu)缺點，為探討不同實驗設(shè)計方法應(yīng)用于優(yōu)化中藥提取工藝的可行性提供依據(jù)。
1 儀器與試藥
1.1 儀器紫外分光光度計(756型Spectrum，上海光譜儀器有限公司)，電子分析天平(FA1004N，上海精密科學(xué)儀器有限公司)，超聲波清洗器(天津奧特賽恩斯儀器有限公司，A S20500AT)。
1.2 試藥羊藿苷對照品(中國藥品生物制品檢定所，批號110737-200414)，羊藿藥材(天津達仁堂藥店，天津中醫(yī)藥大學(xué)馬琳教授鑒定);甲醇(天津市康科德科技有限公司，分析純)，無水乙醇(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠，分析純)、純凈水。
2 方法與結(jié)果
2.1 羊藿苷含量測定方法
2.1.1 對照品溶液的制備精密稱取羊藿苷對照品1.5 mg，置25 ml容量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，得60 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)貯備液。
2.1.2 供試品溶液的制備每次取羊藿粗粉5 g，按各實驗設(shè)計條件進行提取，合并兩次提取液并定容至150 ml，精密量取2 ml于蒸發(fā)皿中蒸干，加入乙醇復(fù)溶轉(zhuǎn)移置25 ml容量瓶中，定容，再精密吸取供試液1 ml，置10 ml 量瓶中，乙醇稀釋至刻度，搖勻。用微孔濾膜(0.45 μm)過濾，取續(xù)濾液作為樣品溶液備用。
2.1.3 測定方法以甲醇為空白，于270 nm 處測定吸收度，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算即得。
2.1.4 線性關(guān)系考察分別精密吸取1.0，1.5，2.0，3.0，4.0 ml置10 ml量瓶中，加入95%乙醇稀釋至刻度，搖勻，按測定方法同法處理，測定吸收值并回歸。以吸收度為縱坐標(biāo)，羊藿苷濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得回歸方程為：Y=0.031 9X+0.006 3，R2=0.999 9，線性范圍為6～24 mg·L-1。
2.1.5 精密度實驗同一對照品溶液重復(fù)測定6次，吸收度RSD=0.38%。
2.1.6 重復(fù)性實驗按照供試品溶液制備項下方法平行6份制備，分別測定各樣品吸收度RSD=1.17%。
2.1.7 加樣回收率實驗稱取羊藿藥材粗粉5.0 g，共3份，分別精密加入羊藿苷對照品溶液適量，照供試品溶液制備項下方法制備，分別測定并計算回收率，結(jié)果平均回收率為100.79%，RSD=2.7%。
2.2 羊藿回流提取工藝優(yōu)化
2.2.1 正交實驗設(shè)計及結(jié)果羊藿總黃酮類成分可溶于水、甲醇，易溶于乙醇，本實驗采用乙醇回流法進行提取，選用乙醇的濃度、乙醇用量、提取時間、提取次數(shù)為4個因素，每個因素選3個水平，用L9(34)正交實驗設(shè)計表安排實驗，以總黃酮(羊藿苷)的含量為評價指標(biāo)。在進行正交實驗設(shè)計時，根據(jù)生產(chǎn)實際，周期一般不宜過長，將提取次數(shù)這一考察因素確定為提取2次，實驗因素水平設(shè)計及試驗結(jié)果見表1～2。表1 實驗因素水平表L9表2 正交實驗表表3 方差分析表驗證實驗：在確定優(yōu)化工藝后，進行3次驗證實驗。結(jié)果如表4。表4 驗證實驗
2.2.2 星點實驗設(shè)計及結(jié)果以乙醇濃度、提取時間及溶劑用量為影響因素，提取次數(shù)暫定為2次，根據(jù)星點設(shè)計的原理，各因素的水平設(shè)計見表5，實驗安排與結(jié)果見表6。表5 因素水平表表6 星點實驗設(shè)計與結(jié)果
2.2.3 模型擬合 以羊藿苷含量為因變量使用SPSS軟件對各因素進行多元線性回歸和二項式擬合。擬合模型如下。
多元線性回歸：Y=b0+b1X1+b2X2 +b3X3二項式擬合:Y=b0+b1 X1+b2 X2+b3 X3+b4 X12+b5 X22+b6 X32+b7 X1 X2+b8 X1 X3+b9 X2 X3根據(jù)結(jié)果分析，多元線性回歸：Y=4.948-0.021X1+0.011X2+0.026X3，r=0.867，*P
2.2.4 工藝參數(shù)優(yōu)化和預(yù)測把因變量與另兩因素擬合為三維曲面圖，因只能表達含兩個因素變量的函數(shù)，故固定3個變量中的一個為中值，再以擬合的目標(biāo)函數(shù)為數(shù)學(xué)模型，繪制因變量曲面圖(見圖1～3)，在圖上選取較佳工藝范圍X1：50%～60%，X2：12～14倍，X3：160～200 min，綜合考慮工業(yè)生產(chǎn)中的實際情況，故選取提取羊藿中羊藿苷的最佳工藝為：12倍量50%乙醇回流提取2次，160 min/次。
根據(jù)優(yōu)選出的提取工藝(12倍量50%乙醇提取兩次，160 min/次)進行3次驗證實驗，比較預(yù)測值與真實值，結(jié)果如下：預(yù)測值為6.30%，平均測得值為(6.15%+0.05)%，RSD=0.8%，預(yù)測值與真實值之間的偏差為-2.32%。圖1 溶劑倍量和提取時間對羊藿苷含量影響三維曲線圖2 乙醇濃度和溶劑倍量對羊藿苷含量影響三維曲線圖3 乙醇濃度和提取時間對羊藿苷含量影響三維曲線
3 討論
實驗設(shè)計是指對試驗事先作出周密的設(shè)想與合理安排，以便達到預(yù)期的目的。正交實驗設(shè)計是用正交表來安排試驗，正交表的構(gòu)造具有“均勻分散，整齊可比”的特點，正交實驗為了達到整齊可比，在同樣多的因素水平條件下，試驗次數(shù)與星點設(shè)計相比較往往比較多，一般很難實現(xiàn)。
而星點設(shè)計是多因素5水平的實驗設(shè)計，是在2水平析因設(shè)計的基礎(chǔ)上加上極值點和中心點構(gòu)成的。設(shè)計中還有一定數(shù)量的中心點重復(fù)試驗，中心點的個數(shù)與星點設(shè)計的特殊性質(zhì)如正交或均一精密有關(guān)。在均一精密的星點設(shè)計中，y的原點方差與離原點單位距離時的方差相等，與正交設(shè)計相比，能更好地避免回歸系數(shù)發(fā)生偏差，使回歸操作更可靠。
本實驗兩種實驗設(shè)計方法所優(yōu)化工藝條件基本相近，星點設(shè)計效應(yīng)面優(yōu)化法精度更高。因為，一般效應(yīng)值在最佳實驗條件區(qū)域附近變化比較靈敏，實驗條件的微小變化均可造成效應(yīng)值的大幅變化，適合于用非線性模型擬合，并且隨著實驗條件遠離較優(yōu)區(qū)，效應(yīng)面彎曲度逐漸減小，愈遠離，線性愈好。該現(xiàn)象的啟示是，正交設(shè)計法在模型擬合時，線性相關(guān)系數(shù)愈大，表明因素水平的選擇離最優(yōu)區(qū)愈遠(效應(yīng)與因素之間關(guān)系呈線性的除外，但完全線性關(guān)系較少，這與優(yōu)化的目的背道而馳)。相反，如果相關(guān)性不好，排除獲得實驗數(shù)據(jù)的誤差外，可能是因為所選因素水平范圍正好在較優(yōu)區(qū)附近，面彎曲度較大，但正交設(shè)計優(yōu)化法所得分析結(jié)果一般認為優(yōu)化失敗。如果改用適用于非線性模型的實驗設(shè)計優(yōu)化法，相關(guān)系數(shù)可能會有很大的提高;另外正交設(shè)計受所選線性模型的限制，只能指出某一因素的取值方向，無法求得極值，往往選擇的條件均接近自變量的極大或極小值。而星點設(shè)計效應(yīng)面優(yōu)化法在最佳條件下效應(yīng)的預(yù)測值和實測值偏差較小。
綜上所述，星點設(shè)計效應(yīng)面優(yōu)化法在實驗設(shè)計精度上優(yōu)于正交試驗設(shè)計，為其應(yīng)用于中藥提取工藝優(yōu)化的可行性提供了依據(jù)，而正交實驗設(shè)計憑借其處理結(jié)果簡便的優(yōu)點也有不可替代的優(yōu)勢，可為星點設(shè)計效應(yīng)面優(yōu)化法提供一定的參考。
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Abstract： The paper studies the advantages of chemical engineering of environmental engineering specialty in Qingdao University of Science & Technology relying on the environmental engineering and other fields to discuss the possibility of chemical pollution prevention and control. Through the necessity of chemical characteristics， the construction of teaching staff， Improvement of quality of personnel training， scientific research results into teaching， enhancement of practical ability and so on， this specialty will be built in to the engineering specialty with distinctive and outstanding features.
關(guān)鍵詞： 環(huán)境工程；專業(yè)建設(shè)；化工；污染防治
Key words： environmental engineering；specialty construction；chemical industry；pollution prevention
中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）24-0231-02
0 引言
環(huán)境工程專業(yè)本身就與化學(xué)工程有著千絲萬縷的關(guān)系。我國本科環(huán)境工程專業(yè)的發(fā)展始于上世紀70年代初，當(dāng)時個別學(xué)校在給排水工程、化學(xué)工程、冶金工程等本科專業(yè)中開設(shè)了與環(huán)保相關(guān)的廢水、廢氣治理等專業(yè)方向。在化工生產(chǎn)過程中，污染物的來源不同，一般可以分為廢水、廢氣、廢渣等。在“三廢”的治理過程中，許多環(huán)境工程單元是化工過程，如多效蒸餾、分餾、吸附、離子交換、高級氧化等大多涉及“三傳一反”化工原理[1]。在工業(yè)各部門中，化工排放廢水占第一位、廢氣第三位、廢渣第四位。隨著我國工業(yè)化和城市化進程的加快，化工行業(yè)快速發(fā)展與污染加重之間的矛盾日益嚴重。山東省是我國的工業(yè)強省和化工大省，僅淄博市就有5000余家化工企業(yè)，化工行業(yè)環(huán)境污染形勢非常嚴峻。企業(yè)對既具有環(huán)境工程專業(yè)技術(shù)，又具有化工污染防治知識的人才需求極為迫切。
目前，許多環(huán)境工程專業(yè)開設(shè)了化工原理等課程，但是由于師資力量，培養(yǎng)過程等不系統(tǒng)，導(dǎo)致學(xué)生在環(huán)境工程方面擁有大量技術(shù)，但缺乏在化工過程中的基礎(chǔ)知識。青島科技大學(xué)在我國化工領(lǐng)域有著近60年的歷史積淀，學(xué)科優(yōu)勢明顯，特別在山東省及周邊地區(qū)影響很大。如何結(jié)合本?；ぬ亻L，提高環(huán)境工程專業(yè)的教育水平和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求、具備專業(yè)素養(yǎng)和循環(huán)經(jīng)濟意識的環(huán)境工程技術(shù)人員是環(huán)境工程專業(yè)在人才培養(yǎng)應(yīng)給予關(guān)注和考慮的問題[2，3]。本文從化工特色必要性、師資隊伍建設(shè)、人才培養(yǎng)、成果轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面，研究建設(shè)化工污染防治為特色的環(huán)境工程專業(yè)的可行性。
1 化工污染防治為特色的必要性
多年來，社會培養(yǎng)的環(huán)境人才大多是通用型人才，具有化工環(huán)境特色的人才很少。隨著我國化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，治理污染的任務(wù)在加重，化工環(huán)境保護面臨的形勢依然很嚴峻。這既為環(huán)境工程專業(yè)的發(fā)展提供契機，也為環(huán)境工程專業(yè)的相關(guān)人員提出挑戰(zhàn)。化工行業(yè)的環(huán)境問題具有許多不同于其他工業(yè)部門的特點，生產(chǎn)裝置危險性包括燃燒性、爆炸性、腐蝕性、高溫高壓、毒性等，一旦發(fā)生環(huán)境、安全事故，后果危害往往更嚴重。為此，國家安全監(jiān)管總局、教育部2012年聯(lián)合召開高等學(xué)校化工安全復(fù)合型人才培養(yǎng)工作座談會。會議提出要進一步優(yōu)化課程設(shè)置體系、強化理論與實踐相結(jié)合的培養(yǎng)體系，加快化工安全復(fù)合型人才培養(yǎng)。因此，為化工行業(yè)培養(yǎng)大量的與當(dāng)代乃至未來發(fā)展相適應(yīng)的環(huán)境工程工程專業(yè)人才，顯得十分迫切。當(dāng)前培養(yǎng)化工環(huán)境復(fù)合型人才需要解決的問題很多，其中強化學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也是其中需要解決的突出問題之一。
青島科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)成立于2002年，起步相對較晚，但其在化工污染治理方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，依托化學(xué)工程等專業(yè)的優(yōu)勢，可以將環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)成一個以化工污染防治為重心的特色鮮明、優(yōu)勢突出的工科專業(yè)。將環(huán)境工程專業(yè)建成國內(nèi)化工特色鮮明的環(huán)境工程學(xué)科，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)實用型、創(chuàng)新型的工程技術(shù)和管理人才，迫在眉睫。
2 建設(shè)化工污染防治環(huán)境工程特色專業(yè)研究思路
結(jié)合環(huán)境與化工專業(yè)領(lǐng)域綜合性、交叉性及邊緣性的特點，依托青島科技大學(xué)化學(xué)化工等學(xué)科優(yōu)勢，著力發(fā)展多學(xué)科橫向交叉，突顯區(qū)域經(jīng)濟服務(wù)功能，逐步形成化工環(huán)境控制為特色。從師資隊伍建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、科研成果融于教學(xué)、增強實踐能力等方面進行建設(shè)，將環(huán)境工程專業(yè)建設(shè)成為在化工領(lǐng)域具有優(yōu)勢、交叉學(xué)科特色鮮明的專業(yè)。
2.1 師資隊伍建設(shè)
通過本項目的研究，擬建設(shè)一支高水平的師資隊伍。環(huán)境工程專業(yè)依托山東省海洋環(huán)境腐蝕與安全防腐工程研究中心、青島市海洋環(huán)境腐蝕與安全防腐工程研究中心、安全與環(huán)境功能材料二級學(xué)科博士點、環(huán)境科學(xué)與工程一級學(xué)科碩士點開展建設(shè)，學(xué)科平臺較高，為高水平專業(yè)人才培養(yǎng)奠定了較高的專業(yè)平臺基礎(chǔ)。同時，通過內(nèi)引外聯(lián)機制，建設(shè)一支高水平的師資隊伍。近年來，環(huán)境工程專業(yè)聘期多名青島科技大學(xué)化工學(xué)院的教師作為兼職教師，擔(dān)任化工原理及相關(guān)實驗的任課教師，同時建設(shè)化工實習(xí)基地。返聘化工學(xué)院退休教師，指導(dǎo)學(xué)生環(huán)境工程相關(guān)設(shè)計。
與此同時，從山東大學(xué)、南京大學(xué)等引進具有化工實踐背景的教師，增強本專業(yè)在化工污染防治方面的能力，為進一步加快環(huán)境工程學(xué)科平臺和師資隊伍建設(shè)打下良好基礎(chǔ)。
2.2 提高人才培養(yǎng)質(zhì)量
通過人才培養(yǎng)方案的改革與實踐，建立新的模塊化環(huán)境工程培養(yǎng)體系，將化工相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置一個模塊，加強課程建設(shè)、改革教學(xué)方式，使教學(xué)水平逐年提升。同時增加化工相關(guān)實踐環(huán)節(jié)，環(huán)境工程專業(yè)積極響應(yīng)并安排每位經(jīng)驗豐富的老師作為本科生的良師益友，取得明顯成效。本專業(yè)組織“環(huán)保宣傳進學(xué)?！?、“環(huán)保演講比賽”、“科大環(huán)保周”、“李村河生態(tài)調(diào)研”、“關(guān)于青島市公交系統(tǒng)安全現(xiàn)狀的調(diào)研”等活動，鼓勵學(xué)生參加下企業(yè)、進工廠等活動，充分理解化工生產(chǎn)工程，為更好地服務(wù)社會奠定基礎(chǔ)。實踐證明，近幾年環(huán)境工程專業(yè)本科生經(jīng)過科學(xué)系統(tǒng)培養(yǎng)，大多數(shù)成為具有良好道德修養(yǎng)、專業(yè)水平高、化工污染防治特色鮮明的高素質(zhì)人才。
2.3 科研成果融于教學(xué)，凸顯化工環(huán)境污染控制的專業(yè)優(yōu)勢
組織10位年輕教師到齊魯石化等工廠學(xué)習(xí)調(diào)研，強化其化工環(huán)境概念；“科研進課堂”，充分利用科研成果，以科研促進課堂教學(xué)。實驗教學(xué)方面，提高綜合性、設(shè)計性實驗所占比例；“科研進實驗”，注重將科研所取得的成果納入實驗課的教學(xué)中；將科研成果中設(shè)計制造出的實驗儀器等應(yīng)用于實驗教學(xué)中。清潔生產(chǎn)審核是環(huán)境工程專業(yè)的一大特色，在進行清潔生產(chǎn)審核的同時，積累了豐富與化工環(huán)境污染控制相關(guān)的知識，可通過開設(shè)《清潔生產(chǎn)》課程和《環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展》課程，課堂上傳授給學(xué)生生動案例分析，同時作為導(dǎo)師，經(jīng)常帶學(xué)生進企業(yè)，使學(xué)生掌握課本上不能獲取的專業(yè)知識。學(xué)生在實踐中得到鍛煉，學(xué)習(xí)積極性也得到提高，為其更好地了解本專業(yè)和社會需求有重要意義。
2.4 增強學(xué)生創(chuàng)新與實踐能力
環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)過程中注重與化工企業(yè)實際的結(jié)合。由于環(huán)境工程專業(yè)屬于綜合性專業(yè)，沒有特別針對性強的行業(yè)支撐，此外新專業(yè)歷史很短，與企業(yè)聯(lián)系較少，這些問題對工科專業(yè)的發(fā)展非常不利。首先環(huán)境工程專業(yè)的青年教師可以赴齊魯石化公司、瑯琊臺集團、核工業(yè)煙臺同興實業(yè)有限公司、中國鋁業(yè)山東分公司等大中型企業(yè)學(xué)習(xí)實踐和調(diào)研?；蛲ㄟ^邀請上述公司的管理技術(shù)人員開設(shè)研討班，豐富專業(yè)教師的實踐經(jīng)驗，也促進教學(xué)與實際的結(jié)合，從而提高教學(xué)質(zhì)量[4，5]。
3 效果分析
在以上研究思路的指引下，通過內(nèi)引外聯(lián)的方式擴大環(huán)境工程師資隊伍，尤其是在化工污染方面大力引進相關(guān)高級人才，近兩年，環(huán)境工程從山東大學(xué)、南京大學(xué)等引進高級人才3名，增強了師資力量；擇優(yōu)選用最新化工污染治理相關(guān)教材，豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，所有教材均采用國內(nèi)最新最權(quán)威教材，在教材的選用上重視化工背景的篇章；通過建立實習(xí)基地、實驗室建設(shè)等手段，實現(xiàn)環(huán)境工程專業(yè)高級人才的動手實踐能力。最近與污水處理廠、海水淡化場、電廠、垃圾填埋場、市政設(shè)計院等十多家企業(yè)、設(shè)計單位簽訂學(xué)生實習(xí)協(xié)作協(xié)議；鼓勵環(huán)境工程專業(yè)從事化工污染治理相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，近幾年環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生在“國創(chuàng)”、“挑戰(zhàn)杯”、“創(chuàng)青春”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動取得了優(yōu)異成績，在全校專業(yè)排名中名列前茅。
值得一提的是，環(huán)境工程專業(yè)在2015年底獲得“工程教育認證”申請資格，目前專業(yè)全體師生為了通過認證，開展了大量有意義的工作，中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會已經(jīng)同意于2016年6月進?？疾欤@對環(huán)境工程專業(yè)的快速健康發(fā)展提供了契機。
4 結(jié)論
本文首先總結(jié)了環(huán)境工程專業(yè)與化學(xué)工程的淵源、相互關(guān)系，指出在當(dāng)前形式下，環(huán)境工程專業(yè)應(yīng)具有化工污染防治特色的必要性。結(jié)合學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科，從師資隊伍建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、科研成果融于教學(xué)、增強實踐能力論述本研究的可行性。從近期取得的成果來看，青島科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)用短短的十年時間，從一個邊緣化專業(yè)成長為一個獲得“工程教育認證”申請資格的專業(yè)，與該專業(yè)的準(zhǔn)確定位與建設(shè)思路密不可分。
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