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设计基本知识
设计入门
这一系列内容包括:
什么是设计工作,什么是工程公司,工程公司与设计院的区别,设计专业的划分,设计的基本程序……
一、设计工作基本知识
1 设计工作的重要意义
设计工作是指设计单位按照合同的规定(或委托内容),遵照国家政策和法规、各项标准规范,吸收国内外先进的科学技术成果和生产实践经验,选择最佳建设方案进行设计,为工程项目建设提供可行的设计文件,并为项目建设提供施工安装、开车服务的整个活动。
设计是工程建设的灵魂,是工程建设的先行和关键,没有现代化的设计,就没有现代化的建设。
2设计阶段
项目建议书、(预可行性研究报告)、可行性研究报告、总体、基础设计、详细设计、竣工图
各设计阶段的文件编制规定
可行性研究报告:
中国石油天然气股份有限公司发布的《炼油化工建设项目可行性研究报告编制规定》2002年9月
总体:
中国石油化工总公司发布的《石油化工大型建设项目总体设计内容规定》SHSG-050-2008
工艺包:
中国石油化工集团公司发布的《石油化工装置工艺设计包(成套技术工艺包)内容规定》SHSG-052-2003
基础设计:
中国石油化工集团公司发布的《石油化工装置基础工程设计内容规定》SHSG-033-2008
详细设计:
中国石油化工集团公司发布的《石油化工装置详细工程设计内容规定》SHSG-053-2003
3 设计依据
(1) 设计合同(或设计委托书)及其附件的内容及规定。
(2) 上一设计阶段设计文件及批复文件。
(3) 相关法律法规、标准规范。
(4) 该建设项目的有关协议、会议纪要。
(5) 设计单位相关文件规定。
(6) 项目设计统一规定。
4 设计原则
先进、合理、经济、安全、环保、美观、适用、效益
二、工程公司与设计院
1什么叫工程公司
1.1工程公司定义
工程公司是以工程为基础,以工程建设为主业,具备工程项目设计、采购、施工和施工管理、开车服务、项目管理的能力,通过组织项目的实施,创造价值并获取合理利润的企业。
1.2 国际工程公司应具备的条件
国际型工程公司一般具有经营方式是国际化、业务范围多元化、技术装备现代化、项目管理科学化等主要特征。
(1)工程项目总承包的全功能;
(2)功能相适应的组后和科学的管理体系;
(3)拥有先进的工艺技术和工程技术,并具有获取专利并工程化的能力;
(4)具有数量相当、层次合理、各专业齐全配套的技术和管理队伍;
(5)拥有先进的计算机软硬件系统及数据库;
(6)建立适应于国内外市场的工程标准体系;
(7)建立ISO-9000质量管理体系;
(8)建立HSE体系;
(9)具有健全的营销机制;
(10)具有完善的服务体系;
(11)具有较强的融资能力;
(12)职工具有良好的思想、技术、身体、心理素质和高尚的职业道得。
2 工程公司的地位和作用
工程公司作为完成工程设计、采购、施工作的承包商,在工程建设过程中处于非常重要地位,对项目的进度、质量、投资效益起决定性作用。
2.1工程公司是我国工程建设的主力军,在经济结构占罗性调整中期重要作用;
2.2 工程公司在工程建设中的主导作用,对节约投资、保证质量和建成投产后或交付使用后的效益都有着决定性作用;
2.3 工程公司是整个工程建设的骨干李力量,对提高工程建设的技术和管理水平起带动作用;
2.4 工程公司通过开拓国际承包市场,可带动我国技术、机电设备及工程材料的出口,是促进劳务输出,提高企业国际竞争了的有效途径。
3、工程公司与设计院的区别
3.1 使命不同(全过程—单阶段)
3.2 任务不同(总承包—设计)
3.3 责任不同(全责任—仅设计)
3.4 风险不同(全风险—设计质量)
3.5 利润不同(多方位—设计费)
4、工程公司的基本特征及功能
4.1 工程公司的基本特征
工程公司以工程项目为主业
工程公司具备MEPCT全功能
工程公司是技术集成商
工程公司专业人才齐全
工程公司有完善的项目管理体系
工程公司以项目管理为中心
工程公司实行矩阵式管理
工程公司有完善的项目管理基础工作
工程公司具备较强的融资能力
4.2工程公司的基本功能
(1)项目前期咨询服务功能
(2)设计、采购、施工管理功能
(3)EPC/交钥匙工程总承包功能
(4)开车、培训和维护服务功能
(5)项目管理(PM)和项目管理承包(PMC)功能
(6)组建项目公司承担BT、BOT、BOO、BOOT等工程项目的功能
工程公司是专营(或主营)工程建设项目的社会组织。
其收入主要靠为业主提供工程建设服务,包口工程总承包和工程项目管理。
具有EPC工程总承包和项目管理能力的工程公司,通常功能齐全,包括项目管理(ProjectManagement---PM)、设计(Engineering—E)、采购(Procurement-P)、施工(Construction—C)和开车服务(Test—T),不具备MEPCT全功能的企业不能称为工程公司。
工程公司以设计为核心。
设计工作本身就是应用多方面知识和技术,将设想变成可以实施的一系列步骤,或者叫做“工程化”。
在这个工程中知识和技术的加工是贯穿始终的。
工程公司,的能力就体现在对知识和技术的集成和加工上。
工程公司并不生产一颗螺丝钉,但他可以向业主提供一个完整的工厂,因此工程公司向业主提供工厂的过程中起决定作用的是工程公司的技术集成能力。
人才是工程公司的财富和企业竞争力的载体,专业人员的齐全和具有相应的素质,是工程公司承担MEPCT工程项目的基础。
对于承担EPC工程总承包的工程公司,要求配备34种管理专业人才。
1、商务经理 2、报价经理 3、项目经理
4、项目秘书 5、质量经理(工程师)
6、安全经理 7、环保经理 8、财务经理
9、项目会计 10、控制经理 11、进度工程师
12、费用估算师 13、费用控制工程师
14、材料控制工程师 1 5、IT工程师
17、设计经理 18、采购经理
19、采买工程师 20、催缴工程师
20、检验工程师
21、运输工程师
22、施工经理
23、施工技术管理工程师
24、施工进度管理工程师
25、施工质量管理工程师
26、施工费用管理工程师
27、施工安全管理工程师
28、施工材料/库房管理工程师
29、开车经理/开车工程师
30、合同管理专业人
31、风险管理专业人员
32、保险管理专业人员
33、索赔管理专业人员
34、律师
工程公司专营工程项目,为使对工程项目进行有序、规范、高效率和高质量的管理,工程公司必须建立完善的项目管理体系,主要内容包括:
组织机构、职能职责、资源、程序文件和作业指导书等等。
工程项目是工程公司的主要业务,没有项目,工程公司就不能生存,换言之工程公司的主要特征之一就是以项目管理为中心。
主要表现为:
(1)组织机构满足工程需要
(2)具有完善的管理体系、程序、方法和手册
(3)人员结构、专业配备、素质满足工程需要
(4)人力、物力、财力、技术资源足以支撑工程
(5)活动全部围绕项目需要和目标而展开
实施项目,实行以项目管理为中心,以职能部门和专业部室为基础的矩阵式管理。
优越性:
(1)技术水平提高快;
(2)充分利用人力资源;
(3)确保项目质量;
(4)便于合同履行。
为使项目运作规范、高效率和高质量,基础工作是工程公司的宝贵财富。
具体包括:
(1)工作分解结构及其编码
(2)组织分解结构及其编码
(3)工程项目设计工作包词典
(4)工程项目施工作业活动词典
(5)工程设计人工时定额
(6)工程项目施工进度基准表
(7)工程项目施工加权值计量表
(8)工程目设计校审程序
(9)工程项目施工质量控制点级等级分类
(10)工程项目施工质量检查记录表格
(11)项目管理数据库
(12)项目管理集成系统软件
(13)工程公司有效标准规范等
工程建设一般需要筹措或借贷建设资金。
工程公司具备融资能力,能提高工程公司争取项目的竞争力。
具体表现为:
(1)协助业主争取政府贷款的能力;
(2)协助业主争取金融机构贷款的能力;
(3)单独或联合组成项目公司,承担BOT\BOO\BOOT项目的能力;
(4)为所承担的工程项目借贷流动资金的能力;
(5)为所承担的工程项目开局履约保函的能力等。
项目前期咨询服务功能
项目前期(亦称投资前期或建设前期)工作,是指从项目建议书到批准可行性研究报告这段时间内的工作内容,包括项目建议书、可行性研究报告、评估和决策。
发达国家称之为项目启动,包括机会研究、可行性研究、项目决策等工作。
在我国项目前期工作通常由业主负责,委托有相应资质的设计或咨询单位编制。
发达国家通常委托有经验的工程公司或咨询公司完成。
EPC/交钥匙工程总承包功能
EPC/交钥匙工程总承包是工程公司最基本和最主要的工功能。
EPC(Enginnering Procurement and Construction)是受业主委托,按照合同约定,对工程项目的设计、采购、施工、试运行全过程实行承包。
设计、采购、施工管理功能
工程公司具有EPC总承包功能,但不是所有项目都实行EPC总承包,业主也可分别委托。
(1)设计功能
(2)采购功能
(3)施工管理功能
开车、培训和维护服务功能
工程公司的特点之一,是具备承包项目的开车、培训和维护服务功能。
开车、培训和维护工作的委托范围,由业主决定并在合同中详细规定。
(1)开车服务
(2)培训服务
(3)维护服务
项目管理(PM)和项目管理承包(PMC)功能
工程公司不仅仅对其承担的总承包项目实施项目管理,也接受业主的委托,单独承担项目管理服务、项目管理承包或招标代理。
(1)项目管理服务(PM)
(2)项目管理承包(PMC)
(3)招标代理
组建项目公司承担BT、BOT、BOO、BOOT等工程项目的功能
主要是国家鼓励有投资能力的工程公司,对具备条件的项目,依据业主的要求按照:
建设—转让(BT)、建设—经营—转让(BOT)、建设—拥有—经营(BOO)、建设—拥有—经营—转让(BOOT)等方式主治实施。
三、工程设计的定义
基本概念:
A:
项目
项目是按照一定目的的任务而组织起来
B:
工程
三方面意义:
1、工程建设;2、工程设计
3、工程项目
C:
工程建设的三个层面
领导层 管理层 作业层
1.工程设计的概念
本义:
按照任务的目的和要求,预先定出工作方案和计划,绘出图样。
工程设计是一种创造性的技术活动,是把科研技术成果转化为生产力的过程。
绝大多数工程设计应用成熟技术。
2.设计工作的重要责任
技术责任
质量责任--“质量重于泰山”;“对国家对人民生命财产高度负责”
安全责任
社会责任
3.设计工作在国民经济生产活动中的重要地位
设计是一切工程的先行、设计工作的质量好坏将直接影响工厂的运行安全和经济效益(所选技术的先进性、可靠性、实用性,所选设备材料的适用性等等)。
四、设计专业的划分
{注}由于各工程公司和设计院的规模,专业设置,专业名称都有所差别,此处仅列举一些例子,具体的设置还是因单位而异。
设计专业:
工艺、化验、环保、储运、配管、管道材料、管道机械、外管、自动控制、设备(静设备)、机械、工业炉、总图、给排水、暖通、电气、电信、热工、测量、建筑、结构、技术经济、工程经济
辅助专业:
计算机硬件、计算机软件、翻译、图书管理
工艺(含储运专业)——完成炼油装置、石油化工装置、空分装置、氮氧站、空压站、冷冻站、油品储运、火炬系统和三废治理等项目的工艺、工艺系统和节能设计。
化验——承担石油化工厂的中央化验室(或质检部)及车间化验室的设计。
确定分析化验方法;所使用的标准规范、确定所使用的分析化验仪器及设备等。
环保—编写项目建议书、可行性研究报告、总体设计、基础设计中的环境保护篇(章)。
负责环境监测站的设计工作;参与“三废”治理的工程设计;参与建设项目的环境评价。
配管——负责装置的设备布置、管道布置设计;负责协调仪表托架、电缆桥架和其他专业的管道综合规划布置;管道伴热(伴冷)、绝热设计(防烫)。
管道材料——在基础设计和详细设计阶段,按工艺专业、外管专业和配管专业的技术条件,完成管道材料选用设计。
完成炼油装置、化工装置、工艺系统及配套设施设计中管道材料等级表的编制工作。
完成设备与管道隔热、伴热及涂料防腐蚀设计规定。
管道机械 ——负责管系的挠度、柔性和应力分析;负责金属压力管道壁厚(耐压强度)计算及对有毒、依然、易爆、高温、高压介质非标准管件的强度计算;负责对固定范围内 负责对固定范围内管系端部所连接的敏感设备(如汽轮机、压缩机、泵类)进行许用载荷范围的校核计算。
负责对装置内临界或关键管道所需的支、托、吊架进行非标设计计算。
外管——负责界区外的管道设计:
包括工厂与工厂之间、区域与区域之间、装置与装置之间联系的工艺、供热外管道设计。
负责厂区与生活区之间、厂内与厂外的站、场、库、罐区界区之间的工艺、供热管道的设计。
负责与外单位谈判界区交接点条件。
负责生活区内界区至各建筑物之间的热力管道设计。
自动控制——完成生产装置及公用设施、辅助设施的控制、检测、报警、联锁用仪表、在线分析仪表、易燃、易爆及毒性气体检测仪表的选型设计。
协助主导专业共同完成控制方案。
设备(静设备)——负责石油化工装置及其辅助设施非标设备的机械设计。
机械——负责固体物料(原料、燃料、半成品、成品)的装卸、运输、贮存、包装和加工处理系统设计和机械设备选型设计,工厂维修设计,以及上述范围的生产辅助设施的设计;负责(除空分空压用压缩机以外)所有压缩机的选型设计;负责固体分离设备(离心机)、工艺装置用的制冷机、汽轮机、烟气轮机、固体物料输送(气力输送、重力流输送等)、造粒机组等专用设备的选用设计。
工业炉——负责加热炉的炉体结构计算、设计,裂解炉等除外,对特殊炉型由院负责设计分工。
负责完成燃烧计算、传热计算、流体力学计算、烟风阻力计算、炉管强度计算、炉衬计算等。
给排水——负责工作主要由两部分组成,一是给排水(包括水源工程、净化水场、循环水场、污水处理厂、装置内新鲜水、循环水、排污系统、污水的深度处理、回用和海水淡化、洗眼器、淋浴器等安全设施),二是消防(包括水灭火系统、泡沫灭火系统、药剂灭火系统的消防及消防站)。
暖通—— 负责建筑物和构筑物内部的采暖、通风、空调和卫生除尘设计;电机和电气设备通风防爆设施;浅冷库;厂房、设备、控制盘等设施的正压通风(包括向外排风);建筑内采暖管道、生活热水管道和燃气管道(包括煤气分配站)。
电气——负责石油化工厂(装置)及辅助设施、民用建筑的电气设计(包括总降压变电所、高压配电所、车间变电所、低压配电室等;厂区供电线路及装置或车间的动力配线;石油化工厂设备、管道专用阳极保护、阴极保护及电瓶车充电设备的直流电源、石油化工装置照明(包括事故照明、特殊照明、厂区道路照明)、防雷保护与防静电设计和接地系统、炼油、化工等装置的爆炸危险区域的划分图等。
电信——负责石油化工厂有线通讯系统、无线通讯系统、电信站的设计,包括:
全厂及各生产装置、辅助装置、行政及生活福利设施的行政电话、调度电话、直通电话;全厂及生活区有线电视系统设计。
热工—— 负责锅炉房、换热站、热水分配站、凝结水处理站、凝结水升压站和拖盐水站的设计,包括:
自备热电站及集中供热工程;全厂或区域性蒸汽平衡,高温热水平衡、凝结水平衡。
建筑—— 负责工业与民用建筑物(包括高层、古典建筑及其它特种建筑物)和人防工程的建筑、室内、室外装修、建筑物的抗震概念设计、建筑小品设计。
结构—— 负责工业与民用建筑物和构筑物的结构、建构筑物的结构抗震措施、各个专业所需的混凝土及钢筋混凝土设备基础、基础平面布置图设计。
工程经济—— 负责基础设计和详细设计投资估算、概算的编制,负责工程对外投标报价以及工程全过程费用控制的有关工作。
配合施工监理部完成项目业、结算工作。
技术经济—— 负责工程项目建议书、预可行性研究报告、预可行性研究报告的经济效益测算工作。
负责工程项目基础设计中技术经济指标测算工作。
五、工程设计阶段的划分
项目建议书
可行性研究报告
总体设计(必要时)
工艺包
基础设计
详细设计
施工配合
开车及性能考核
设计回访
项目建议书(预可行性研究报告)—协助业主申请项目
可行性研究报告—作为项目咨询的第二阶段帮助业主 立项。
总体设计(对工程而言)--确定项目的“五总”:
总投资
总平面
总流程
总进度
总定员
工艺包—作为专利上时相爱那个业主提供
基础设计—工作内容分为两两个方面:
(1)设计单位自己技术:
按照基础设计内容深度规定要求完成合同工厂或合同装置基础设计,供业主上级主管部门和地方政府有关部门审查。
最终设计单位要承担装置性能考核责任。
(2)业主或承包商购买工艺包:
设计单位不承担工艺技术责任,按照工艺包及合同要求对专利商提供的工艺技术进行工程化实施。
宝工艺包装变成让业主可以感知的工程语言,供业主、业主上级主管部门、地方政府有关部审查。
设计单位不承担性能考核责任。
详细设计—根据合同及标准要求完成满足现场施工安装全部设计文件
六、工程设计阶段的划分
概述
石油化工厂的设计是一个复杂的系统工程,从规划、到工程设计、施工建设、装置的运行改造等各阶段都会倾注我们的心血。
它是我们各专业团结协作、辛勤劳动的结晶。
目前石油化工工程技术进展
石油炼制技术:
处于国际水平,主要掌握在中石化。
大规模连续重整等技术掌握在UOP等国外技术专利商。
石油化工:
大型乙烯技术、聚烯烃技术、基本有机合成技术等多数掌握在外国的石化技术公司手中。
工程化方面:
国内的设计院有了长足的进步。
装备国产化方面:
静设备进步显著、动设备和机械应有很大差距。
基建项目基本程序
项目建议书
可行性研究报告
工艺包、基础设计
详细设计
工程施工
工程验收
各阶段主要责任单位
项目建议书
由建设单位规划部门在工程服务单位(设计单位协助下完成)
批准:
上级或国家主管部门,一般的基建项目上级主管部门,大型炼油和乙烯扩建和新建项目国家发改委。
可行性研究报告
由相应资质的工程服务单位(设计单位)完成
“三同时”:
环评,安平,职业卫生预评价通过预评价。
批准:
上级或国家主管部门。
一般的基建项目上级主管部门(板块、中石油规划计划部),大型炼油和乙烯扩建和新建项目国家发改委。
可行性研究报告
由相应资质的工程服务单位(设计单位)完成
“三同时”:
环评,安平,职业卫生预评价通过预评价。
批准:
上级或国家主管部门。
一般的基建项目上级主管部门(板块、中石油规划计划部),大型炼油和乙烯扩建和新建项目国家发改委。
基础设计
由具有相应资质的工程服务单位(设计单位协助下完成)
批准:
上级主管部门(板块、规划计划部)
详细设计
由相应资质的工程服务单位(设计单位完成),由建设单位的工程管理部门组织由设计单位向施工管理单位进行施工交底,可和施工图会审同时完成。
批准:
建设单位
设计单位其它任务:
采购服务;现场施工服务。
工程项目实施的主要形式
传统的模式
国家投资;目前企业自有资金和银行贷款。
设计、采购、施工分阶段分部门完成。
如大庆乙烯一期工程建设单位成立建设指挥部代表业主负责整个项目建设过程中的设计协调
、物资采购、施工管理等,项目建设基本完成后交付生产单位(中交)管理,进行开工准备。
投料试车并考核合格后经过国家相关的部门(包括地方的安全消防、环保等)然收合
格后正式进入生产阶段。
目前一般模式
目前企业自有资金和银行贷款,股份制投资等。
业主负责招标或委托设计、采购、施工单位,各单位分阶段完成各自工作。
业主成立项目部,任命项目经理负责整个项目建设过
程中的设计协调、物资采购、施工管理等,由监理单位或委托有资质的工程管理单位负责现场的施工管理等工作。
国际通行和我国正在大力提倡模式
EPC,成立包括相应部门的项目部
PMC方式
工程项目主要实施方式
对于成熟工艺技术(不涉及到专利技术)项目可将工艺包设计与基础设计结合在一起完成。
直接开展基础设计和详细设计,如:
一般炼油项目、常规的分离项目等
对于工程化科研单位的技术项目,由研究单位提供工艺包(或与其一起开发)
全套引进、国内配套设计项目,
引进工艺包和基础设计项目,
引进工艺包和核心部分基础设计项目,
引进工艺包,完成基础设计详细设计,
只引进专利许可证。
化工工艺专业与工艺系统专业
概述
化工工艺专业、工艺系统专业是化工设计的主导专业之一。
无论是开发新的化工生产过程,还是设计新的化工装置,化工工艺设计是直接关系到化工装置能否顺利开车、能否到到预计的生产能力和合格的产品,最终关系到工厂能否安全、环保、稳定可靠并获得获得最大的经济效益。
化工工艺专业其工作的核心是PFD。
工艺系统专业主要是将工艺专业提供的PFD发展成为能指导施工、安装、正常开车停车、事故停车、满足生产要求的PID。
因此,作为化工工艺设计和工艺系统设计的人员必须具备下列基本条件:
1.掌握化工基本理论:
(1)了解工艺设计的任务、设计范围、工艺设计人员的职责。
(2)掌握化工基本理论的应用
(3)熟悉设计基本程序和相关专业的基本知识
(4)清楚工艺设计成品文件的内容和深度以及工艺设计的质量保证程序。
2.掌握生产、开停车的基本知识、分析生产事故的能力以及相应的实践经验;
3.熟悉装置的生产操作及相关环节知识;
4.熟悉有关劳动安全卫生、消防和环保等方面的法规。
与工艺设计相关的上述诸方面的法规有:
石油化工企业设计防火规范GB50160
建筑设计防火规范GB50016
爆炸和危险性环境电力装置设计规范GB50058
化工企业安全卫生设计规定HG20571
石油化工企业职业安全卫生设计规范SH3047
化工建设项目环境保护设计规定HG20667
石油化工企业环境保护设计规范SH3024
5.具有一定的工作经验
化工工艺专业和工艺系统专业的区别
工艺系统专业主要是将工艺专业提供的PFD发展成为能指导施工、安装、正常开车停车、事故停车、满足生产要求的PID。
研究对象及主要解决的问题
工作重点
主要发表资料/成品
责任
化工工艺专业
1.化学反应
2.传热
3.传质(流体力学)
1.物料平衡计算
2.热量平衡计算
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