不銹鋼裝置設(shè)備布置及配管設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是對不銹鋼管廊、塔、立式容器、反應(yīng)器、不銹鋼換熱器、再沸器、空冷器、加熱爐、臥式容器、儲(chǔ)罐(組)、泵、壓縮機(jī)、建筑物、構(gòu)筑物、平臺(tái)、梯子、道路等的布置及其配管設(shè)計(jì)。
一、安全性
①. 工程建設(shè)時(shí)可以安全和方便地施工。
②. 運(yùn)行時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),沒有或者少有跑、冒、滴、漏現(xiàn)象,不至于造成裝置短生產(chǎn)周期的停車或頻繁停車;操作和維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)小,安全系數(shù)大,不至于因失效而產(chǎn)生重大事故。
設(shè)計(jì)時(shí),對可能發(fā)生的安全問題做出正確評(píng)價(jià),在裝置設(shè)備布置及其配管設(shè)計(jì)時(shí)給予充分考慮,降低事故發(fā)生的概率。安全問題涉及人的生命,是最重要的因素,應(yīng)該把安全問題放在設(shè)計(jì)的首要位置。設(shè)計(jì)部門的設(shè)計(jì)裝備、設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)管理水平、設(shè)計(jì)質(zhì)量控制水平、設(shè)計(jì)手段以及設(shè)計(jì)人員的責(zé)任心、技術(shù)水平、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等無不對不銹鋼工業(yè)管道的安全性產(chǎn)生影響。一個(gè)良好的設(shè)計(jì)單位,應(yīng)是在上述各個(gè)方面做得都是比較好的。影響管道設(shè)計(jì)安全性的因素是多環(huán)節(jié)、多方位的,每個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將危及其安全性,因此,保證工藝裝置布置及配管設(shè)計(jì)的安全性要全方位進(jìn)行。
工程應(yīng)用:設(shè)備布置設(shè)計(jì)錯(cuò)誤引起的不安全施工
某石化裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)時(shí),由于設(shè)計(jì)考慮不周,某立式設(shè)備的吊裝通道被阻擋,造成一立式設(shè)備無法用吊車吊裝,后來只能用直升機(jī)吊裝,造成施工建設(shè)時(shí)的不安全,這種吊裝也是非常不經(jīng)濟(jì)的。
工程應(yīng)用:放空排凈的不合理位置
某煉油裝置項(xiàng)目,在管廊上放空排凈設(shè)計(jì)時(shí),沒有集中布置,并把放空排凈布置在了不銹鋼管廊的里面,由于管廊層高較低,施工人員進(jìn)行放空排凈時(shí)既不安全又不方便。
工程應(yīng)用:配管設(shè)計(jì)柔性不合格引起的泄漏
某裝置因不銹鋼配管設(shè)計(jì)柔性不合格引起的流體介質(zhì)泄漏的事故。如圖1.4(a)所示,長期運(yùn)行時(shí),造成設(shè)備與管子接口位置泄漏。修改為圖1.4(b)所示的方案,增加了自然補(bǔ)償彎,可以正常運(yùn)行了。
工程應(yīng)用:流體分配不均的不合理設(shè)計(jì)
圖1.5(a)所示為流體分配不均引起的配管設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,流體流量一般是滿足泵A、泵B需要的,當(dāng)液位低或系統(tǒng)壓力高的時(shí)候,只有阻力小的那一邊可以起作用,另一臺(tái)泵阻力大,等于半廢狀態(tài)。修改為圖1.5(b)所示配管時(shí),可避免流體分配不均的問題,如果管道比較長,還需要考慮管道熱脹冷縮時(shí)的柔性設(shè)計(jì)。
二、滿足工藝
①. 滿足工藝要求是工藝裝置布置及不銹鋼配管設(shè)計(jì)的最基本要求。
②. 工藝流程的開發(fā)來源于工廠的技術(shù)革新或研究單位的新技術(shù)開發(fā)。現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的工藝流程大都由工藝過程的專利擁有者提供工藝包,包括工藝設(shè)計(jì)的物料平衡、熱平衡、主要工藝設(shè)備的計(jì)算和工藝流程圖,而工藝流程擁有者常是科研單位和這一產(chǎn)品的已有生產(chǎn)廠,或者兩者的結(jié)合。近年來的大型工程設(shè)計(jì)已開始向這方向發(fā)展,購買工藝包,然后根據(jù)工藝包進(jìn)行工程設(shè)計(jì),這對保證工藝流程的先進(jìn)性和可靠性有極大意義。
③. 用于工藝流程的設(shè)計(jì)圖紙有三種:方框圖BFD,主要是對整個(gè)流程有個(gè)大致的了解;工藝流程圖PFD,主要是針對各個(gè)工藝的主要設(shè)備和管道畫出的圖,是對BFD的進(jìn)一步細(xì)化;管道及儀表流程圖PID,是針對某一設(shè)備或者主要管道,加上儀表和控制系統(tǒng)畫出的圖,是對PFD的進(jìn)一步細(xì)化。
工藝裝置布置及配管設(shè)計(jì)需要參考的工藝流程圖,一般指工藝流程圖PFD和管道及儀表流程圖PID。
三、經(jīng)濟(jì)性
經(jīng)濟(jì)性是指一次投資費(fèi)用和操作維護(hù)費(fèi)用的綜合指數(shù)低。一般情況下,如果一次投資較高,其可靠性好,操作、維護(hù)費(fèi)用低。借助計(jì)算機(jī)分析可以取最優(yōu)化的組合。在設(shè)計(jì)中,要力爭做到管系中各元件具有相同的強(qiáng)度和壽命。
減少裝置的占地面積也是降低基建投資的一個(gè)有效手段,而減少占地面積又往往與操作、維護(hù)、消防以及其他技術(shù)需求一定的空間相矛盾,良好的設(shè)計(jì)應(yīng)是二者的優(yōu)化組合。
四、人性化
人性化設(shè)計(jì)是在滿足配管設(shè)計(jì)基本技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,使設(shè)計(jì)與人體相適應(yīng),減少人的不適應(yīng)性和負(fù)擔(dān),使人與工廠配管系統(tǒng)結(jié)合更加優(yōu)化,使配管更加適合施工人員、運(yùn)行人員及檢修人員的要求。人性化設(shè)計(jì)重視作業(yè)人員的生理、心理特性,為作業(yè)人員構(gòu)建安全、舒適和高效的操作環(huán)境,使作業(yè)人員的操作簡便省力、迅速準(zhǔn)確、安全舒適,充分發(fā)揮效能,提高整個(gè)系統(tǒng)的效益和質(zhì)量。工藝裝置布置及配管設(shè)計(jì)的人性化設(shè)計(jì)一般包含:作業(yè)空間人性化設(shè)計(jì);作業(yè)強(qiáng)度人性化設(shè)計(jì);作業(yè)安全人性化設(shè)計(jì)。
工程應(yīng)用:人性化配管設(shè)計(jì)的優(yōu)化
良好的作業(yè)強(qiáng)度人性化設(shè)計(jì),可以減少運(yùn)行、檢修、維護(hù)作業(yè)人員的工作強(qiáng)度,提高作業(yè)人員的工作效率。例如,某工程項(xiàng)目需要在常年寒冷地區(qū)布置儲(chǔ)罐,如果建成后儲(chǔ)罐頂部的閥門需要經(jīng)常手動(dòng)操作。圖1.6(a)所示方案的設(shè)計(jì),作業(yè)人員需要在寒冷的環(huán)境下反復(fù)爬直梯到罐頂部,去操作罐頂閥門;而圖1.6(b)所示方案的設(shè)計(jì),作業(yè)人員通過斜爬梯到罐頂聯(lián)合平臺(tái)就可以一次性完成罐頂部所有閥門的操作;在寒冷環(huán)境下,斜爬梯更舒適和安全,更具有人性化,而罐頂聯(lián)合平臺(tái)也避免了作業(yè)人員反復(fù)爬梯子的工作,因此,圖1.6(b)所示方案的設(shè)計(jì)更好。
五、模塊化
進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)可有效地減少設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝投入的人力和物力,同時(shí)給維護(hù)、檢修、更換帶來方便。設(shè)計(jì)、制造、安裝和生產(chǎn)上越來越多地采用和等效采用國外的一些先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
工程應(yīng)用:模塊化設(shè)計(jì)
圖1.7所示為某裝置的模塊化設(shè)計(jì)分塊示意圖,這個(gè)裝置有11個(gè)模塊,整個(gè)項(xiàng)目有5套這樣的裝置,配管設(shè)計(jì)時(shí),僅需完成這一套裝置的模塊化設(shè)計(jì),其他同樣的裝置,只需拷貝就可以。模塊化設(shè)計(jì)時(shí),先將裝置進(jìn)行模塊化功能分塊,有一些模塊內(nèi)的配管設(shè)計(jì)完全相同,可實(shí)現(xiàn)模塊的批量設(shè)計(jì)、模塊批量預(yù)制、采購和施工。便捷模塊化設(shè)計(jì)有助于加快設(shè)計(jì)進(jìn)度、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、提高施工進(jìn)度。
六、美觀
進(jìn)入石油化工生產(chǎn)裝置,給人最直觀的感覺就是不銹鋼管道的布置和設(shè)備平面布置,層次分明、美觀的工業(yè)管道布置是反映設(shè)計(jì)水準(zhǔn)高低的一個(gè)很重要的指標(biāo)。
工程應(yīng)用:某裝置不美觀的配管設(shè)計(jì)
某項(xiàng)目施工結(jié)束后,發(fā)現(xiàn)整體配管設(shè)計(jì)比較紊亂,不美觀,主要表現(xiàn)在以下幾方面:
①. 塔、罐、容器等設(shè)備布置時(shí),設(shè)備沒有中心或者切線對齊;
②. 進(jìn)出管廊的管子沒有成排對齊布置;
③. 成對連接設(shè)備的配管沒有對稱或相同走向布置;
④. 成排的泵、壓縮機(jī)、換熱器、塔等設(shè)備的同樣設(shè)計(jì)內(nèi)容,配管布置風(fēng)格卻不一致,有很多種配管走向。