化工項(xiàng)目自動(dòng)化儀表工程設(shè)計(jì)管理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

王恒偉

中海油惠州石化有限公司 廣東 惠州 516086

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，現(xiàn)代工廠的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，尤其是化工行業(yè)對(duì)自動(dòng)化控制的要求極高，自動(dòng)化儀表工程的設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量對(duì)工業(yè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行有較大的影響。自動(dòng)化儀表工程詳細(xì)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和進(jìn)度對(duì)后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量和進(jìn)度起到了決定性的作用，因此提高詳細(xì)設(shè)計(jì)管理質(zhì)量對(duì)自動(dòng)化儀表工程的整體質(zhì)量和進(jìn)度有促進(jìn)作用，同時(shí)也對(duì)日后生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性提供了保障。筆者有幸參與了幾個(gè)化工項(xiàng)目的自動(dòng)化儀表工程的設(shè)計(jì)管理和施工管理工作，現(xiàn)將設(shè)計(jì)管理過(guò)程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合后續(xù)施工管理的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，希望對(duì)提升自動(dòng)化儀表工程設(shè)計(jì)和施工管理的水平有一定的參考價(jià)值。

1 自動(dòng)化儀表工程詳細(xì)設(shè)計(jì)階段主要工作

自動(dòng)化儀表工程在化工項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)階段需交付的設(shè)計(jì)文件主要分為兩部分，一部分是儀表設(shè)備和材料的詢價(jià)文件，用于儀表設(shè)備和材料采購(gòu)；另一部分是儀表施工圖，用于現(xiàn)場(chǎng)儀表施工。由于自動(dòng)化儀表專業(yè)受工藝、動(dòng)設(shè)備、靜設(shè)備等專業(yè)的條件影響較大，因此盡量在工藝PID（管道儀表流程圖）以及動(dòng)、靜設(shè)備等基本確定的前提下，交付儀表設(shè)備詢價(jià)文件，否則工藝及動(dòng)、靜設(shè)備的變更都可能造成儀表詢價(jià)文件的修改，就可能需要重新采購(gòu)儀表設(shè)備，從而造成設(shè)備投資的浪費(fèi)及施工進(jìn)度的滯后。此外，為了保證儀表施工圖的設(shè)計(jì)質(zhì)量并減少后續(xù)施工過(guò)程中的設(shè)計(jì)變更，除自動(dòng)化儀表專業(yè)采購(gòu)的儀表設(shè)備需及時(shí)準(zhǔn)確反饋相關(guān)資料外，如大型壓縮機(jī)組、機(jī)泵、煙氣脫硫脫硝設(shè)備等其他專業(yè)采購(gòu)的成套包設(shè)備中的儀表設(shè)備相關(guān)資料也需及時(shí)準(zhǔn)確地反饋給儀表專業(yè)用于施工圖設(shè)計(jì)。

為了滿足自動(dòng)化儀表工程詳細(xì)設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量，詳細(xì)設(shè)計(jì)階段主要的設(shè)計(jì)管理工作包括：

（1）依據(jù)詢價(jià)文件進(jìn)行儀表設(shè)備和材料采購(gòu)[1]，并及時(shí)將廠商儀表設(shè)備資料反饋給設(shè)計(jì)院相關(guān)專業(yè)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。

（2）負(fù)責(zé)其他專業(yè)成套包設(shè)備中自動(dòng)化儀表設(shè)備的相關(guān)技術(shù)確認(rèn)工作。

2 自動(dòng)化儀表設(shè)備和材料采購(gòu)管理

化工項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的儀表設(shè)備和材料是按照采辦策略分為不同的采辦包進(jìn)行采購(gòu)，每一個(gè)采購(gòu)包從設(shè)計(jì)院發(fā)出儀表設(shè)備詢價(jià)文件到設(shè)計(jì)院收到中標(biāo)廠家返回的資料進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，需要經(jīng)過(guò)如圖1 所示的8 個(gè)步驟，技術(shù)確認(rèn)流程、商務(wù)采購(gòu)周期以及廠家返回資料的周期都比較長(zhǎng)，整個(gè)流程順利的情況下一般也需要2～3 個(gè)月，因此在采購(gòu)自動(dòng)化儀表設(shè)備和材料前需結(jié)合項(xiàng)目整體進(jìn)度制定合理的采購(gòu)計(jì)劃就顯得格外重要。

圖1 采購(gòu)流程示意圖

制定采購(gòu)計(jì)劃一般需要考慮對(duì)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的影響、供貨周期以及現(xiàn)場(chǎng)施工需求這三方面的因素，但由于儀表專業(yè)的施工處于整體施工的后期，應(yīng)優(yōu)先考慮對(duì)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的影響來(lái)合理制定采購(gòu)計(jì)劃，以滿足詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)度和質(zhì)量的要求，其次再結(jié)合實(shí)際情況考慮供貨周期和現(xiàn)場(chǎng)施工需求。

2.1 自動(dòng)化儀表設(shè)備和材料采購(gòu)對(duì)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的影響

自動(dòng)化儀表在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)企業(yè)中一般是分為三個(gè)方向來(lái)進(jìn)行維護(hù)管理，分別是常規(guī)儀表、過(guò)程分析儀表和控制系統(tǒng)。因此在化工項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)階段需要采購(gòu)的自動(dòng)化儀表設(shè)備一般也分為常規(guī)儀表、過(guò)程分析儀表和控制系統(tǒng)三類[2]。此外，儀表材料類雖然在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中維護(hù)工作較少，但卻在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用，也是項(xiàng)目采購(gòu)的重點(diǎn)。化工項(xiàng)目自動(dòng)化儀表設(shè)備和材料分類如圖2 所示。

圖2 化工項(xiàng)目自動(dòng)化儀表設(shè)備和材料分類示意圖

各類儀表設(shè)備對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)專業(yè)的影響[3]如下：

（1）常規(guī)儀表：包含儀表閥門(mén)、流量?jī)x表、物位儀表、溫度儀表和壓力儀表。儀表閥門(mén)和流量?jī)x表是需要安裝在管道上的儀表設(shè)備，直接影響配管專業(yè)的設(shè)計(jì)[4]，因此需要將儀表閥門(mén)和流量?jī)x表的過(guò)程接口和外形尺寸圖等資料提交給配管專業(yè)；物位儀表如雷達(dá)液位計(jì)中有導(dǎo)波管安裝要求的，需要將導(dǎo)波管的安裝要求提交給靜設(shè)備等專業(yè)；溫度儀表和壓力儀表一般來(lái)說(shuō)對(duì)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)影響較小，但如有特殊安裝要求的，需要將安裝要求提給相關(guān)專業(yè)。

（2）過(guò)程分析儀表：包含色譜分析儀、磁氧分析儀、總有機(jī)碳分析儀、CEMS 分析系統(tǒng)、pH 分析儀、可燃?xì)怏w檢測(cè)器、有毒氣體檢測(cè)器等。過(guò)程分析儀一般隨分析小屋或分析機(jī)柜成套供貨，因此需要將分析小屋或機(jī)柜的外形尺寸及重量等資料提交給土建和電氣專業(yè)分別進(jìn)行土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和接地設(shè)計(jì)。此外過(guò)程分析儀表需從工藝管道中取樣進(jìn)行分析，并需用到水、電、氣、風(fēng)等公用工程，還需要對(duì)廢氣廢液進(jìn)行回收和排放，將取樣接口規(guī)格、相關(guān)的公用工程用量和接口規(guī)格、廢液排放的種類、數(shù)量和接口規(guī)格等資料提交給相關(guān)專業(yè)。

（3）控制系統(tǒng)：包含DCS 系統(tǒng)、SIS 系統(tǒng)、GDS 系統(tǒng)、MMS 系統(tǒng)等。控制系統(tǒng)一般是以機(jī)柜的形式安裝在機(jī)柜間內(nèi)，因此需要將系統(tǒng)機(jī)柜的數(shù)量和尺寸等資料提交給建筑專業(yè)進(jìn)行機(jī)柜間的設(shè)計(jì)。此外控制系統(tǒng)的機(jī)柜內(nèi)部接線端子表對(duì)儀表專業(yè)的施工圖設(shè)計(jì)影響很大，需要將這部分資料提交給儀表專業(yè)用于電纜接線表的設(shè)計(jì)，這部分設(shè)計(jì)工作在儀表專業(yè)施工圖設(shè)計(jì)中占比非常大。

（4）儀表材料：儀表橋架、電纜及補(bǔ)償導(dǎo)線、接線箱及格蘭、氣源球閥及氣源分配器、卡套管閥件、非卡套管閥件等。儀表材料大多屬于規(guī)格定型的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，制造商可以按照設(shè)計(jì)要求的規(guī)格尺寸進(jìn)行生產(chǎn)，不需要等待廠家返回資料給相關(guān)專業(yè)提條件，因此基本不影響其他專業(yè)的設(shè)計(jì)。但儀表電纜及補(bǔ)償導(dǎo)線的外徑信息需要制造商返回，但僅會(huì)影響到儀表專業(yè)自身對(duì)格蘭規(guī)格的選擇。

2.2 自動(dòng)化儀表設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃合理建議

化工項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)階段自動(dòng)化儀表設(shè)備的采購(gòu)計(jì)劃應(yīng)優(yōu)先考慮對(duì)相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的影響以滿足各專業(yè)的施工圖設(shè)計(jì)進(jìn)度要求，原則上應(yīng)優(yōu)先采購(gòu)需要提交資料給設(shè)計(jì)院相關(guān)專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)的儀表設(shè)備。隨分析小屋或分析機(jī)柜成套供貨的過(guò)程分析儀表對(duì)配管、給排水、電氣、土建等專業(yè)均有影響，因此建議需優(yōu)先采購(gòu)。控制系統(tǒng)主要影響儀表專業(yè)的接線圖設(shè)計(jì)，在I/ O 點(diǎn)的數(shù)量和類型基本確定的前提下應(yīng)盡早采購(gòu)，以便盡早完成I/ O 端子分配和電纜接線表的設(shè)計(jì)。常規(guī)儀表中儀表閥門(mén)和流量?jī)x表會(huì)影響配管專業(yè)設(shè)計(jì)，需要優(yōu)先采購(gòu)，物位儀表、溫度儀表、壓力儀表等有特殊安裝要求且對(duì)配管和設(shè)備等專業(yè)有影響的應(yīng)優(yōu)先采購(gòu)。

自動(dòng)化儀表設(shè)備的采購(gòu)計(jì)劃在優(yōu)先考慮相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)度的前提下，可以結(jié)合設(shè)備供貨周期和現(xiàn)場(chǎng)施工需要等因素進(jìn)一步優(yōu)化采購(gòu)計(jì)劃，如在滿足設(shè)計(jì)進(jìn)度前提下，應(yīng)優(yōu)先采購(gòu)供貨期較長(zhǎng)的進(jìn)口儀表閥門(mén)，而后采購(gòu)供貨期較短的國(guó)產(chǎn)儀表閥門(mén)，或者是優(yōu)先采購(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工急需的儀表設(shè)備。

關(guān)于儀表材料的采購(gòu)，由于其對(duì)其他相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)基本沒(méi)有影響，因此主要考慮供貨周期和現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度要求，優(yōu)先采購(gòu)供貨期較長(zhǎng)的進(jìn)口儀表材料如卡套管閥件，其次再考慮采購(gòu)供貨期相對(duì)較短的國(guó)產(chǎn)儀表材料。此外，由于儀表材料類大多采用的是框架協(xié)議的采購(gòu)方式，其招投標(biāo)流程較一般物資供應(yīng)合同長(zhǎng)，因此建議盡早啟動(dòng)采購(gòu)流程，最好是在詳細(xì)設(shè)計(jì)初期階段就完成儀表材料類的框架招標(biāo)，便于儀表專業(yè)可以在框架協(xié)議范圍內(nèi)選擇材料規(guī)格進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。如果后續(xù)確實(shí)出現(xiàn)所選材料規(guī)格超出框架協(xié)議范圍，可以通過(guò)變更材料規(guī)格或者就這一部分材料單獨(dú)進(jìn)行招標(biāo)的方式解決。

3 成套包設(shè)備自動(dòng)化儀表的管理

3.1 成套包設(shè)備自動(dòng)化儀表的設(shè)計(jì)管理

一般情況下化工項(xiàng)目都會(huì)有成套包設(shè)備，如大型機(jī)組、機(jī)泵、煙氣脫硫脫硝設(shè)備等，這些成套包設(shè)備中有自動(dòng)化儀表設(shè)備，而往往在施工過(guò)程中包設(shè)備儀表設(shè)備的安裝存在最多的問(wèn)題就是設(shè)計(jì)遺漏或者接口不匹配等，而造成這些問(wèn)題的主要原因是工作界面不清晰、提交資料不夠及時(shí)和準(zhǔn)確。因此，為了提高儀表專業(yè)的設(shè)計(jì)質(zhì)量并減少后期施工問(wèn)題，針對(duì)成套包設(shè)備儀表的設(shè)計(jì)管理建議如下：

（1）儀表I/ O 點(diǎn)較多的成套包設(shè)備盡量在儀表專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)開(kāi)始之前完成技術(shù)交流和談判，目的是盡早將成套包設(shè)備的儀表I/ O 點(diǎn)數(shù)量和類型反饋給儀表專業(yè)，以便和其他儀表I/ O 點(diǎn)一起整體考慮控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且在儀表專業(yè)進(jìn)行電纜接線和導(dǎo)壓配管等施工圖設(shè)計(jì)前提交包設(shè)備中的儀表設(shè)備資料。

（2）設(shè)計(jì)院儀表專業(yè)設(shè)計(jì)人員要盡量全程參加成套包設(shè)備的技術(shù)交流和談判以及后續(xù)對(duì)成套包中儀表資料的審查。針對(duì)包設(shè)備儀表的技術(shù)確認(rèn)工作，可以編制一個(gè)適用的《包設(shè)備儀表和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》，用于規(guī)范包設(shè)備儀表和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，便于項(xiàng)目?jī)x表設(shè)計(jì)統(tǒng)一管理。

（3）此外，建議優(yōu)先選擇技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的成套包設(shè)備供應(yīng)商，尤其要具備自動(dòng)化儀表的技術(shù)能力，要能夠充分理解自動(dòng)化儀表的設(shè)計(jì)原則并保證提交資料的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

3.2 成套包設(shè)備儀表格蘭安裝問(wèn)題探討

在施工過(guò)程中，成套包設(shè)備儀表的安裝存在最多的問(wèn)題是設(shè)計(jì)遺漏或者接口不匹配等，而其中最常見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題就是儀表格蘭未設(shè)計(jì)或規(guī)格不匹配。造成包設(shè)備中儀表格蘭未設(shè)計(jì)的原因主要是格蘭由廠家供貨還是由設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的界面不清晰。造成包設(shè)備中儀表格蘭規(guī)格不匹配的問(wèn)題則主要是因?yàn)楦裉m的選型是由過(guò)程接口尺寸、電纜是否鎧裝和電纜外徑信息三個(gè)參數(shù)共同決定的，過(guò)程接口尺寸一般體現(xiàn)在包設(shè)備廠家所供儀表設(shè)備資料中，電纜是否鎧裝由設(shè)計(jì)院依據(jù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，而電纜外徑信息是依據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的電纜規(guī)格型號(hào)由建設(shè)單位提供的。往往類似大型機(jī)組這種長(zhǎng)周期的包設(shè)備在進(jìn)行技術(shù)談判時(shí)，儀表電纜的框架協(xié)議并沒(méi)有簽訂，此時(shí)無(wú)法提供準(zhǔn)確電纜外徑信息，設(shè)計(jì)院會(huì)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)格蘭進(jìn)行選型，因此實(shí)際施工時(shí)就容易出現(xiàn)不匹配的情況。解決上述格蘭未設(shè)計(jì)或不匹配問(wèn)題，有以下幾點(diǎn)建議：

（1）因格蘭有防爆要求屬防爆設(shè)備，因此建議格蘭由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)并由建設(shè)單位采購(gòu)供應(yīng)，這樣既可以使格蘭的供貨界面十分清晰，也可以保證格蘭的供貨質(zhì)量，避免包設(shè)備廠家供應(yīng)的格蘭不防爆或者不帶鎧等常見(jiàn)問(wèn)題。

（2）建設(shè)單位盡早完成儀表電纜框架招投標(biāo)，最好能在詳細(xì)設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就完成，這樣既可以解決電纜外徑信息問(wèn)題，也可以讓設(shè)計(jì)院在框架內(nèi)進(jìn)行電纜選型。

（3）在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行格蘭選型時(shí)，設(shè)備廠家、建設(shè)單位和設(shè)計(jì)院三方都要重視，盡量不要把問(wèn)題留到現(xiàn)場(chǎng)，但往往因設(shè)計(jì)階段的工作量較大，格蘭選型問(wèn)題常常會(huì)被忽略，將問(wèn)題留給將來(lái)現(xiàn)場(chǎng)施工階段解決。

（4）格蘭屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格材料，而且項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)都會(huì)使用，因此建議建設(shè)單位可以購(gòu)買(mǎi)一批格蘭覆蓋較全的規(guī)格尺寸作為施工階段的備用，以減少施工階段因等待格蘭供貨而耽誤的工期，或者加強(qiáng)與生產(chǎn)部門(mén)之間的材料協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化儀表工程是化工項(xiàng)目中一個(gè)完整的系統(tǒng)工程，而且隨著化工行業(yè)的發(fā)展，其重要性越來(lái)越高，因此提升自動(dòng)化儀表工程的設(shè)計(jì)管理水平就顯得尤為重要。通過(guò)合理優(yōu)化自動(dòng)化儀表設(shè)備的采購(gòu)計(jì)劃，提高包設(shè)備儀表的設(shè)計(jì)管理，并加強(qiáng)與其他各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)溝通，從而全面提升自動(dòng)化儀表設(shè)計(jì)管理水平，以保證自動(dòng)化儀表工程整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量和進(jìn)度，為后續(xù)的施工質(zhì)量和進(jìn)度打下基礎(chǔ)。