不銹(xiu)鋼裝置設備布置及配管設計的實質是對不(bu)銹鋼(gang)管廊、塔、立式容器、反應器、不銹(xiu)鋼(gang)換熱器、再沸器、空冷器、加熱爐、臥式容器、儲罐(組)、泵、壓縮機、建筑物、構筑物、平臺、梯子、道路等的布置及其配管設計。
一、安全性
①. 工(gong)程建設時(shi)可以安全(quan)和方便地施工(gong)。
②. 運(yun)行時運(yun)轉平穩,沒有(you)或者(zhe)少有(you)跑、冒、滴、漏現象,不(bu)至于(yu)造成裝置短生產周(zhou)期的停車或頻繁停車;操(cao)作和維護風險小,安全系(xi)數(shu)大(da)(da),不(bu)至于(yu)因(yin)失(shi)效而產生重大(da)(da)事故。
設計時,對可能發生的安全問題做出正確評價,在裝置設備布置及其配管設計時給予充分考慮,降低事故發生的概率。安全問題涉及人的生命,是最重要的因素,應該把安全問題放在設計的首要位置。設計部門的設計裝備、設計環境、設計管理水平、設計質量控制水平、設計手段以及設計人員的責任心、技術水平、設計經驗等無不對不銹鋼工業管道的安全性產生影響。一個良好的設計單位,應是在上述各個方面做得都是比較好的。影響管道設計安全性的因素是多環節、多方位的,每個環節出現問題都將危及其安全性,因此,保證工藝裝置布置及配管設計的安全性要全方位進行。
工(gong)程應用:設備布置設計錯誤引(yin)起(qi)的不安全施(shi)工(gong)
某石化裝(zhuang)置設(she)備(bei)(bei)布置設(she)計時(shi),由于設(she)計考慮不周,某立(li)式設(she)備(bei)(bei)的吊(diao)(diao)裝(zhuang)通道被阻(zu)擋,造(zao)成一立(li)式設(she)備(bei)(bei)無法用吊(diao)(diao)車吊(diao)(diao)裝(zhuang),后來只能用直升機吊(diao)(diao)裝(zhuang),造(zao)成施工建設(she)時(shi)的不安(an)全,這種吊(diao)(diao)裝(zhuang)也是非常不經濟的。
工程應用:放(fang)空(kong)排凈(jing)的不合(he)理位置
某煉油裝置(zhi)(zhi)項目,在管(guan)廊上(shang)放空(kong)排(pai)凈設計時,沒有(you)集中布置(zhi)(zhi),并把放空(kong)排(pai)凈布置(zhi)(zhi)在了(le)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)廊的里面,由于管(guan)廊層高較低,施工人(ren)員進行放空(kong)排(pai)凈時既不(bu)安全(quan)又不(bu)方便。
工程應用:配(pei)管設(she)計柔性不(bu)合格(ge)引起(qi)的泄漏(lou)
某(mou)裝置因不(bu)銹鋼配管設計柔(rou)性不(bu)合(he)格引起的(de)流體(ti)介(jie)質泄漏(lou)的(de)事故。如圖(tu)1.4(a)所(suo)示(shi),長期運行時,造成設備與管子接口位置泄漏(lou)。修改為(wei)圖(tu)1.4(b)所(suo)示(shi)的(de)方(fang)案,增加了自然補償彎,可以正常運行了。
工程應用(yong):流體(ti)分(fen)配不均的不合理(li)設(she)計
圖1.5(a)所(suo)示(shi)為(wei)流體分配不均引起(qi)的(de)配管設計(ji)錯誤,流體流量一(yi)般是滿足(zu)泵(beng)A、泵(beng)B需要的(de),當(dang)液位低或(huo)系統(tong)壓力高的(de)時候,只(zhi)有阻(zu)力小的(de)那一(yi)邊(bian)可以起(qi)作用,另一(yi)臺泵(beng)阻(zu)力大,等于半廢狀(zhuang)態。修改為(wei)圖1.5(b)所(suo)示(shi)配管時,可避(bi)免流體分配不均的(de)問題,如(ru)果管道比較長(chang),還需要考慮管道熱脹冷縮時的(de)柔(rou)性設計(ji)。
二、滿足工藝
①. 滿(man)足(zu)工藝要求是(shi)工藝裝置布置及不銹鋼(gang)配管設計的最(zui)基本要求。
②. 工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程的(de)(de)開(kai)發(fa)來源(yuan)于工(gong)(gong)(gong)(gong)廠(chang)的(de)(de)技術革(ge)新或研(yan)究單(dan)位(wei)的(de)(de)新技術開(kai)發(fa)。現代(dai)工(gong)(gong)(gong)(gong)程設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程大(da)(da)都由工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)過程的(de)(de)專利擁有(you)者提供工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)包(bao)(bao),包(bao)(bao)括工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)物(wu)料(liao)平(ping)衡(heng)、熱平(ping)衡(heng)、主(zhu)要(yao)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)設(she)備的(de)(de)計(ji)(ji)算和工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程圖,而工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程擁有(you)者常是科研(yan)單(dan)位(wei)和這一產品的(de)(de)已有(you)生產廠(chang),或者兩者的(de)(de)結合。近年來的(de)(de)大(da)(da)型工(gong)(gong)(gong)(gong)程設(she)計(ji)(ji)已開(kai)始向這方向發(fa)展,購買工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)包(bao)(bao),然后(hou)根(gen)據工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)包(bao)(bao)進行工(gong)(gong)(gong)(gong)程設(she)計(ji)(ji),這對保證(zheng)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程的(de)(de)先進性(xing)和可靠性(xing)有(you)極大(da)(da)意(yi)義。
③. 用于工(gong)藝(yi)流程的(de)(de)設計圖紙(zhi)有(you)三種(zhong):方框圖BFD,主要(yao)(yao)是(shi)對整個流程有(you)個大致的(de)(de)了解(jie);工(gong)藝(yi)流程圖PFD,主要(yao)(yao)是(shi)針對各個工(gong)藝(yi)的(de)(de)主要(yao)(yao)設備和管道(dao)(dao)畫出(chu)的(de)(de)圖,是(shi)對BFD的(de)(de)進一(yi)(yi)步細化(hua);管道(dao)(dao)及(ji)儀表流程圖PID,是(shi)針對某一(yi)(yi)設備或者主要(yao)(yao)管道(dao)(dao),加上儀表和控制系(xi)統畫出(chu)的(de)(de)圖,是(shi)對PFD的(de)(de)進一(yi)(yi)步細化(hua)。
工藝(yi)裝置布(bu)置及配管設計需要參考的工藝(yi)流(liu)(liu)程(cheng)圖,一般指工藝(yi)流(liu)(liu)程(cheng)圖PFD和管道及儀表流(liu)(liu)程(cheng)圖PID。
三、經濟性
經濟性是指一(yi)次投(tou)資費用(yong)和(he)操作維(wei)護費用(yong)的(de)(de)綜合(he)指數低。一(yi)般情(qing)況下,如果一(yi)次投(tou)資較高(gao),其可靠(kao)性好,操作、維(wei)護費用(yong)低。借助計算機(ji)分析(xi)可以取最(zui)優化的(de)(de)組(zu)合(he)。在設計中,要力爭做到管系中各元件具有相同的(de)(de)強(qiang)度和(he)壽命。
減少裝置的(de)占(zhan)地面積也是(shi)降低(di)基(ji)建(jian)投(tou)資(zi)的(de)一個有效手段,而減少占(zhan)地面積又(you)往(wang)往(wang)與操作、維護、消防以及其他技術需求一定(ding)的(de)空間相矛盾,良(liang)好的(de)設計(ji)應是(shi)二者(zhe)的(de)優(you)化組合。
四(si)、人性(xing)化
人(ren)(ren)性(xing)(xing)化設(she)計(ji)(ji)是在滿(man)足配管(guan)(guan)設(she)計(ji)(ji)基本技術要求(qiu)的(de)(de)基礎上(shang),使(shi)設(she)計(ji)(ji)與人(ren)(ren)體相適(shi)(shi)應(ying),減少(shao)人(ren)(ren)的(de)(de)不(bu)適(shi)(shi)應(ying)性(xing)(xing)和(he)負(fu)擔,使(shi)人(ren)(ren)與工(gong)廠配管(guan)(guan)系統(tong)結合更加優化,使(shi)配管(guan)(guan)更加適(shi)(shi)合施工(gong)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)、運行人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)及(ji)檢修人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)的(de)(de)要求(qiu)。人(ren)(ren)性(xing)(xing)化設(she)計(ji)(ji)重視(shi)作業(ye)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)的(de)(de)生(sheng)理、心理特性(xing)(xing),為作業(ye)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)構建(jian)安全、舒(shu)適(shi)(shi)和(he)高效(xiao)的(de)(de)操(cao)作環境,使(shi)作業(ye)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)的(de)(de)操(cao)作簡便省力(li)、迅速準確、安全舒(shu)適(shi)(shi),充(chong)分發揮效(xiao)能(neng),提高整個系統(tong)的(de)(de)效(xiao)益和(he)質(zhi)量。工(gong)藝裝置布置及(ji)配管(guan)(guan)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)人(ren)(ren)性(xing)(xing)化設(she)計(ji)(ji)一(yi)般包含:作業(ye)空間人(ren)(ren)性(xing)(xing)化設(she)計(ji)(ji);作業(ye)強(qiang)度(du)人(ren)(ren)性(xing)(xing)化設(she)計(ji)(ji);作業(ye)安全人(ren)(ren)性(xing)(xing)化設(she)計(ji)(ji)。
工程應用:人性化(hua)配管設計(ji)的優化(hua)
良好(hao)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)(ye)強(qiang)度(du)人(ren)性化設計(ji),可以減少運行(xing)、檢(jian)修(xiu)、維護作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)(ye)人(ren)員的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo)強(qiang)度(du),提高(gao)作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)(ye)人(ren)員的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo)效率。例(li)如(ru),某(mou)工程項目需要(yao)在常年寒(han)冷地區布置儲罐(guan),如(ru)果建(jian)成后儲罐(guan)頂(ding)(ding)部的(de)(de)(de)閥門需要(yao)經常手(shou)動(dong)操作(zuo)(zuo)(zuo)。圖(tu)1.6(a)所示方(fang)(fang)案(an)的(de)(de)(de)設計(ji),作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)(ye)人(ren)員需要(yao)在寒(han)冷的(de)(de)(de)環境下(xia)反復(fu)爬(pa)直梯到罐(guan)頂(ding)(ding)部,去操作(zuo)(zuo)(zuo)罐(guan)頂(ding)(ding)閥門;而(er)圖(tu)1.6(b)所示方(fang)(fang)案(an)的(de)(de)(de)設計(ji),作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)(ye)人(ren)員通過斜(xie)爬(pa)梯到罐(guan)頂(ding)(ding)聯合平臺就可以一次性完(wan)成罐(guan)頂(ding)(ding)部所有閥門的(de)(de)(de)操作(zuo)(zuo)(zuo);在寒(han)冷環境下(xia),斜(xie)爬(pa)梯更(geng)舒適(shi)和安全(quan),更(geng)具有人(ren)性化,而(er)罐(guan)頂(ding)(ding)聯合平臺也避免了(le)作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)(ye)人(ren)員反復(fu)爬(pa)梯子的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo),因此,圖(tu)1.6(b)所示方(fang)(fang)案(an)的(de)(de)(de)設計(ji)更(geng)好(hao)。
五、模塊化(hua)
進行標準(zhun)化、系列(lie)化設(she)計(ji)(ji)可(ke)有效(xiao)地減(jian)少設(she)計(ji)(ji)、生(sheng)產、安裝投入的人力和物力,同時給維護、檢修、更換(huan)帶來方(fang)便(bian)。設(she)計(ji)(ji)、制造、安裝和生(sheng)產上越來越多地采(cai)用(yong)和等效(xiao)采(cai)用(yong)國外的一些先進的標準(zhun)規范。
工程應用:模塊化設計
圖1.7所示(shi)為某裝(zhuang)置(zhi)(zhi)的模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)分塊(kuai)(kuai)(kuai)示(shi)意(yi)圖,這(zhe)個(ge)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)有11個(ge)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai),整個(ge)項目有5套(tao)這(zhe)樣(yang)的裝(zhuang)置(zhi)(zhi),配(pei)管設(she)計(ji)時,僅(jin)需(xu)完成(cheng)這(zhe)一套(tao)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)的模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)計(ji),其他同樣(yang)的裝(zhuang)置(zhi)(zhi),只需(xu)拷(kao)貝就(jiu)可以。模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)時,先將裝(zhuang)置(zhi)(zhi)進(jin)行模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化功能分塊(kuai)(kuai)(kuai),有一些模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)內的配(pei)管設(she)計(ji)完全相同,可實現(xian)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)的批量設(she)計(ji)、模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)批量預(yu)制、采購和施工(gong)。便捷模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)有助于加快(kuai)設(she)計(ji)進(jin)度、提(ti)高(gao)設(she)計(ji)質量、提(ti)高(gao)施工(gong)進(jin)度。
六、美觀
進入石油化工(gong)生(sheng)產(chan)裝置,給人(ren)最(zui)直觀的感覺(jue)就是不銹鋼(gang)管道(dao)的布置和設備平(ping)面布置,層次分(fen)明(ming)、美觀的工(gong)業管道(dao)布置是反映設計水準高低的一個很(hen)重(zhong)要的指標。
工程應(ying)用:某裝置不(bu)美(mei)觀的(de)配管設計
某項目施工結束后,發現整體配管設計比較紊亂,不(bu)美觀,主要表現在以下幾方面:
①. 塔、罐、容器等設備(bei)(bei)布(bu)置時,設備(bei)(bei)沒有(you)中心或者切(qie)線對齊;
②. 進出(chu)管廊的管子沒有成(cheng)排對齊(qi)布置;
③. 成對(dui)連接設備的(de)配管(guan)沒有對(dui)稱或相(xiang)同走(zou)向布(bu)置;
④. 成排的泵、壓縮機、換熱器、塔等設(she)備的同樣設(she)計內容,配管布置風格卻不一(yi)致,有(you)很(hen)多(duo)種配管走向。