不銹鋼裝置設備布置及配管設計的實質是對不銹(xiu)鋼管廊、塔、立式容器、反應器、不銹(xiu)鋼換熱器、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(yi)、安全性
①. 工(gong)程建設時可以安全(quan)和方便(bian)地施工(gong)。
②. 運行時運轉平穩(wen),沒(mei)有或(huo)者少有跑、冒(mao)、滴、漏現(xian)象,不至于造成裝置(zhi)短生產周(zhou)期的停車或(huo)頻繁停車;操作和維護風險小,安全(quan)系數大,不至于因失效(xiao)而產生重大事故。
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(gang)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。
工程應用:設(she)備布置設(she)計錯誤引(yin)起的不安(an)全(quan)施(shi)工
某(mou)石化裝(zhuang)置(zhi)設(she)備(bei)布置(zhi)設(she)計時,由于(yu)設(she)計考(kao)慮不周,某(mou)立(li)(li)式設(she)備(bei)的吊裝(zhuang)通(tong)道被阻擋,造成一立(li)(li)式設(she)備(bei)無法用(yong)吊車吊裝(zhuang),后(hou)來只能用(yong)直升機(ji)吊裝(zhuang),造成施工建設(she)時的不安全,這種吊裝(zhuang)也(ye)是(shi)非(fei)常不經濟的。
工程應用:放空排(pai)凈的不合(he)理位(wei)置(zhi)
某煉(lian)油(you)裝置項(xiang)目,在管(guan)廊上放(fang)空(kong)排(pai)凈設計時,沒有集中布置,并把放(fang)空(kong)排(pai)凈布置在了不銹鋼管(guan)廊的里(li)面,由于管(guan)廊層高較低(di),施(shi)工人(ren)員進行(xing)放(fang)空(kong)排(pai)凈時既不安(an)全又不方(fang)便(bian)。
工程應(ying)用(yong):配(pei)管設計(ji)柔性不(bu)合格引起的泄漏
某裝置因不銹鋼配管設計柔性不合格引起的流(liu)體(ti)介質泄(xie)漏的事故。如圖(tu)(tu)1.4(a)所示(shi),長期(qi)運行時,造成設備與(yu)管子(zi)接口位置泄(xie)漏。修(xiu)改為圖(tu)(tu)1.4(b)所示(shi)的方案,增加(jia)了自(zi)然補(bu)償彎,可以正常運行了。

工程應用:流體分配(pei)不均的不合理設計
圖(tu)1.5(a)所示為流(liu)體(ti)分配不(bu)均引起的(de)配管設(she)計錯誤,流(liu)體(ti)流(liu)量一般是滿足泵A、泵B需要(yao)的(de),當液位低或系統壓力(li)高(gao)的(de)時(shi)候(hou),只有阻(zu)力(li)小的(de)那一邊(bian)可以起作用,另一臺泵阻(zu)力(li)大,等(deng)于半廢狀態。修改為圖(tu)1.5(b)所示配管時(shi),可避免流(liu)體(ti)分配不(bu)均的(de)問(wen)題,如(ru)果管道比較長(chang),還需要(yao)考慮管道熱脹冷(leng)縮時(shi)的(de)柔性(xing)設(she)計。

二(er)、滿足工藝
①. 滿足(zu)工藝要(yao)求是(shi)工藝裝(zhuang)置布置及(ji)不銹鋼配(pei)管設計的最基本(ben)要(yao)求。
②. 工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程的(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)發來(lai)源于工(gong)(gong)(gong)廠的(de)(de)(de)(de)技術革新或研究單(dan)位(wei)的(de)(de)(de)(de)新技術開(kai)(kai)發。現代(dai)工(gong)(gong)(gong)程設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程大(da)都由工(gong)(gong)(gong)藝(yi)過程的(de)(de)(de)(de)專(zhuan)利擁有者(zhe)(zhe)(zhe)提供(gong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)包,包括工(gong)(gong)(gong)藝(yi)設(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)物料平衡(heng)、熱平衡(heng)、主要工(gong)(gong)(gong)藝(yi)設(she)備的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算和(he)(he)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程圖,而工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程擁有者(zhe)(zhe)(zhe)常是科研單(dan)位(wei)和(he)(he)這一產品的(de)(de)(de)(de)已有生(sheng)產廠,或者(zhe)(zhe)(zhe)兩者(zhe)(zhe)(zhe)的(de)(de)(de)(de)結合。近年來(lai)的(de)(de)(de)(de)大(da)型工(gong)(gong)(gong)程設(she)計(ji)(ji)已開(kai)(kai)始向(xiang)這方向(xiang)發展,購買(mai)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)包,然后(hou)根據工(gong)(gong)(gong)藝(yi)包進(jin)(jin)行工(gong)(gong)(gong)程設(she)計(ji)(ji),這對保證(zheng)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程的(de)(de)(de)(de)先進(jin)(jin)性(xing)和(he)(he)可靠性(xing)有極大(da)意義。
③. 用于工藝流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)設(she)計圖紙有三種:方框(kuang)圖BFD,主要(yao)是(shi)對(dui)(dui)整個流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)有個大致的(de)(de)了解;工藝流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)圖PFD,主要(yao)是(shi)針對(dui)(dui)各個工藝的(de)(de)主要(yao)設(she)備和(he)管道(dao)畫(hua)出的(de)(de)圖,是(shi)對(dui)(dui)BFD的(de)(de)進(jin)一步細(xi)(xi)化;管道(dao)及儀表(biao)流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)圖PID,是(shi)針對(dui)(dui)某一設(she)備或者(zhe)主要(yao)管道(dao),加上儀表(biao)和(he)控制系統畫(hua)出的(de)(de)圖,是(shi)對(dui)(dui)PFD的(de)(de)進(jin)一步細(xi)(xi)化。
工藝裝置(zhi)布置(zhi)及配管(guan)設(she)計需要參(can)考的工藝流程(cheng)圖(tu),一般指工藝流程(cheng)圖(tu)PFD和(he)管(guan)道及儀表流程(cheng)圖(tu)PID。
三、經濟性
經濟性(xing)是指一次(ci)投資費(fei)(fei)(fei)用(yong)(yong)和操作維護費(fei)(fei)(fei)用(yong)(yong)的綜(zong)合指數低(di)。一般情況(kuang)下,如(ru)果一次(ci)投資較高,其可(ke)靠性(xing)好,操作、維護費(fei)(fei)(fei)用(yong)(yong)低(di)。借助計算機分析(xi)可(ke)以取最優化的組合。在設計中(zhong),要力爭做(zuo)到管系中(zhong)各(ge)元件具有相(xiang)同的強度和壽命。
減(jian)少裝置(zhi)的(de)占地(di)面積也是(shi)降低基(ji)建(jian)投資的(de)一(yi)個(ge)有效手段(duan),而減(jian)少占地(di)面積又往往與操作、維護(hu)、消防以及其他技(ji)術(shu)需求一(yi)定(ding)的(de)空(kong)間相矛盾,良好的(de)設(she)計應是(shi)二者的(de)優化組合(he)。
四、人(ren)性化
人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)是在滿(man)足配(pei)管(guan)設(she)(she)計(ji)(ji)基本(ben)技術(shu)要求的(de)(de)(de)基礎上,使(shi)(shi)設(she)(she)計(ji)(ji)與人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)體相(xiang)適(shi)(shi)應(ying),減少人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)(de)不適(shi)(shi)應(ying)性(xing)(xing)(xing)和(he)負擔,使(shi)(shi)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)與工(gong)廠配(pei)管(guan)系統(tong)結合(he)(he)更加優化(hua)(hua),使(shi)(shi)配(pei)管(guan)更加適(shi)(shi)合(he)(he)施工(gong)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)員、運(yun)行(xing)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)員及檢(jian)修人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)員的(de)(de)(de)要求。人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)重視(shi)作業(ye)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)員的(de)(de)(de)生理、心理特性(xing)(xing)(xing),為作業(ye)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)員構建安全、舒適(shi)(shi)和(he)高效(xiao)的(de)(de)(de)操(cao)作環境,使(shi)(shi)作業(ye)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)員的(de)(de)(de)操(cao)作簡(jian)便省力、迅(xun)速準確、安全舒適(shi)(shi),充分發揮效(xiao)能(neng),提高整個系統(tong)的(de)(de)(de)效(xiao)益(yi)和(he)質量。工(gong)藝裝(zhuang)置布置及配(pei)管(guan)設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)一般包(bao)含:作業(ye)空間人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji);作業(ye)強度人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji);作業(ye)安全人(ren)(ren)(ren)(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)。
工(gong)程應用:人(ren)性化(hua)配管(guan)設計的優(you)化(hua)
良好(hao)的(de)(de)作(zuo)業強度人性(xing)化設(she)(she)計(ji),可以(yi)減少運行、檢修、維護作(zuo)業人員(yuan)的(de)(de)工(gong)作(zuo)強度,提高作(zuo)業人員(yuan)的(de)(de)工(gong)作(zuo)效率(lv)。例如(ru),某(mou)工(gong)程項目需要(yao)在(zai)常年寒(han)冷(leng)(leng)地區布置(zhi)儲罐(guan),如(ru)果建成后儲罐(guan)頂(ding)部(bu)的(de)(de)閥門(men)(men)需要(yao)經常手動操(cao)(cao)作(zuo)。圖(tu)1.6(a)所示(shi)方(fang)(fang)(fang)案的(de)(de)設(she)(she)計(ji),作(zuo)業人員(yuan)需要(yao)在(zai)寒(han)冷(leng)(leng)的(de)(de)環(huan)境(jing)下(xia)反(fan)復(fu)爬(pa)直(zhi)梯(ti)到罐(guan)頂(ding)部(bu),去操(cao)(cao)作(zuo)罐(guan)頂(ding)閥門(men)(men);而圖(tu)1.6(b)所示(shi)方(fang)(fang)(fang)案的(de)(de)設(she)(she)計(ji),作(zuo)業人員(yuan)通過斜爬(pa)梯(ti)到罐(guan)頂(ding)聯(lian)合平(ping)臺就可以(yi)一次性(xing)完成罐(guan)頂(ding)部(bu)所有閥門(men)(men)的(de)(de)操(cao)(cao)作(zuo);在(zai)寒(han)冷(leng)(leng)環(huan)境(jing)下(xia),斜爬(pa)梯(ti)更舒適和安全,更具有人性(xing)化,而罐(guan)頂(ding)聯(lian)合平(ping)臺也避免了(le)作(zuo)業人員(yuan)反(fan)復(fu)爬(pa)梯(ti)子(zi)的(de)(de)工(gong)作(zuo),因此(ci),圖(tu)1.6(b)所示(shi)方(fang)(fang)(fang)案的(de)(de)設(she)(she)計(ji)更好(hao)。

五、模塊化(hua)
進行標(biao)準化(hua)、系列(lie)化(hua)設(she)計(ji)可有效地減少設(she)計(ji)、生(sheng)產(chan)、安裝投入的人力(li)和物力(li),同時給維護、檢修、更(geng)換帶(dai)來(lai)方便。設(she)計(ji)、制(zhi)造、安裝和生(sheng)產(chan)上(shang)越來(lai)越多地采用和等效采用國外(wai)的一些先進的標(biao)準規(gui)范(fan)。
工程應用:模塊化設計
圖1.7所示為某裝置(zhi)(zhi)(zhi)的模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)設計(ji)分塊(kuai)(kuai)示意(yi)圖,這個(ge)裝置(zhi)(zhi)(zhi)有11個(ge)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai),整個(ge)項目(mu)有5套這樣的裝置(zhi)(zhi)(zhi),配管(guan)設計(ji)時,僅需(xu)完成這一(yi)套裝置(zhi)(zhi)(zhi)的模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)設計(ji),其他同樣的裝置(zhi)(zhi)(zhi),只(zhi)需(xu)拷貝就可以。模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)設計(ji)時,先將裝置(zhi)(zhi)(zhi)進(jin)行模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)功能(neng)分塊(kuai)(kuai),有一(yi)些(xie)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)內(nei)的配管(guan)設計(ji)完全相同,可實現模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的批量設計(ji)、模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)批量預制、采購和(he)施(shi)工(gong)。便(bian)捷模(mo)(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)設計(ji)有助于加快設計(ji)進(jin)度、提高設計(ji)質量、提高施(shi)工(gong)進(jin)度。

六、美觀(guan)
進入(ru)石油化工生產裝置,給(gei)人最直觀的感(gan)覺就是(shi)不銹鋼管道的布(bu)(bu)置和設(she)備平面布(bu)(bu)置,層(ceng)次分(fen)明、美觀的工業管道布(bu)(bu)置是(shi)反映設(she)計水準高低的一個很重要的指標(biao)。
工程(cheng)應用:某裝置(zhi)不美觀(guan)的配管(guan)設計(ji)
某項目施(shi)工結(jie)束(shu)后,發現整體配管(guan)設計比較紊亂,不美觀,主要表(biao)現在以下幾方面:
①. 塔、罐、容器等設備(bei)布(bu)置時(shi),設備(bei)沒有中心或(huo)者切線對(dui)齊(qi);
②. 進出管廊的管子沒有成(cheng)排對齊布置;
③. 成對(dui)連接(jie)設備的配(pei)管沒(mei)有對(dui)稱(cheng)或(huo)相(xiang)同走向布置;
④. 成排的泵、壓縮機、換熱器(qi)、塔等設備的同樣設計內容,配管(guan)布置風格卻不一致,有很(hen)多(duo)種(zhong)配管(guan)走向。

