化工廠(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)ppt課件

1、化工廠(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1,1、化工廠(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，蔡爾輔，陳樹(shù)輝，2004,目 錄,引言,管道儀表流程圖的設(shè)計(jì)及制圖要求,配管,儀表和控制,管道儀表流程圖的設(shè)計(jì),Page 2,1、引言,項(xiàng)目,項(xiàng)目 工程師,系統(tǒng),工藝,配管,設(shè)備,儀表,電氣,土建,Page 3,1、各專(zhuān)業(yè)職責(zé),Page 4,1、各專(zhuān)業(yè)職責(zé),把工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的工藝流程圖發(fā)展成管道儀表流程圖，根據(jù)操作和安全的需要來(lái)規(guī)定所有的機(jī)械部件的要求以保證工廠(chǎng)建成投產(chǎn)后能有效、安全地生產(chǎn)產(chǎn)品； 管線(xiàn)尺寸和水力計(jì)算、計(jì)算意外事故時(shí)的工況、決定設(shè)備和管道的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度、安全閥尺寸計(jì)算、出席安全檢查和設(shè)計(jì)復(fù)查的會(huì)議； 對(duì)儀表專(zhuān)業(yè)提供所有必須的儀表工藝數(shù)據(jù)；

2、校核制造廠(chǎng)的數(shù)據(jù)，使之和PID上的一致；檢查配管模型，確認(rèn)設(shè)計(jì)和PID上的設(shè)計(jì)要求一致；,Page 5,1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性,Page 6,2、管道儀表流程圖的制圖要求,1.圖例和符號(hào)遵照公司的規(guī)定；（首頁(yè)圖） 2.已有管線(xiàn)和設(shè)備用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示，將來(lái)發(fā)展的設(shè)備一般不表示，或者用虛線(xiàn)表示； 3.設(shè)備內(nèi)件用細(xì)實(shí)線(xiàn)表示； 4.圖上不表裙座及設(shè)備支腿，人孔和手孔只是需要時(shí)才表示出來(lái)； 5.當(dāng)管線(xiàn)改變管路等級(jí)時(shí)，應(yīng)表明分界點(diǎn)位置及管路等級(jí)； 6.變徑管一般應(yīng)表示出來(lái)； 7.成套供應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，其供貨范圍用細(xì)點(diǎn)劃線(xiàn)框出； 8.工藝管線(xiàn)出入圖面要繪出相接圖號(hào)的空心箭頭，并注上必要的說(shuō)明。公共工程管線(xiàn)要標(biāo)出介質(zhì)

3、名稱(chēng)及相接的圖號(hào)； 9.設(shè)備位號(hào)的表示方法： 若同一編號(hào)的設(shè)備有多臺(tái)， 用后綴A、B、C等表示， 如：P-601A、P-601B。,P - 6 01,設(shè)備編號(hào) 裝置分區(qū)號(hào)或單元號(hào) 設(shè)備類(lèi)型代號(hào),Page 7,2、管道儀表流程圖的制圖要求,10.管線(xiàn)號(hào)的表示方法：,100 - P - 6 012 - CIE - H,保溫伴熱代號(hào) 管路等級(jí)代碼 管線(xiàn)編號(hào) 裝置分區(qū)號(hào)或代號(hào),公稱(chēng)管徑 介質(zhì)代號(hào),11.工程圖紙常要縮小復(fù)制或縮微儲(chǔ)存，所以對(duì)圖面的要求比較嚴(yán)格，線(xiàn)條的粗細(xì)、字體的大小都有規(guī)定；,12.管線(xiàn)介質(zhì)流向箭頭一般畫(huà)在管線(xiàn)改變走向處；,Page 8,2、管道儀表流程圖的布置要求,1.設(shè)備在畫(huà)面上的

4、布置一般是順流程從左到右； 2.塔、反應(yīng)器、壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐、換熱器、加熱爐等若放在地面上，一般是從圖面水平中線(xiàn)往上布置； 3.泵布置在圖面底部1/4線(xiàn)以下； 4.中線(xiàn)以下1/4高度供走管線(xiàn)用； 5.其他設(shè)備布置在工藝流程要求的位置； 6.對(duì)于無(wú)高度要求的設(shè)備，在圖面上的位置要符合流程流向，以便管線(xiàn)連接； 7.圍堰范圍也可在管道儀表流程圖上表示出來(lái)； 8.一般工藝管線(xiàn)由圖紙左右兩側(cè)方向出入，與其他圖上的管線(xiàn)連接；,Page 9,2、管道儀表流程圖的布置要求,9.放空或去泄壓系統(tǒng)的管線(xiàn)，在圖紙上方離開(kāi)圖紙； 10.公共工程管線(xiàn)有兩種表示方法：一種表示方法同工藝管道，從左右或底部出入圖紙；另一種表示方

5、法是在相關(guān)設(shè)備附近注上公用工程代號(hào)，然后在公用工程分配圖上詳細(xì)示出與該設(shè)備相接的管線(xiàn)尺寸、壓力等級(jí)、管線(xiàn)號(hào)、閥門(mén)配置等； 11.所有出入圖紙的管線(xiàn)，除可用介質(zhì)代號(hào)表示公用工程管線(xiàn)的圖紙連接外，都要帶箭頭，并注出連接圖號(hào)、管線(xiàn)號(hào)、介質(zhì)名稱(chēng)、相接設(shè)備的位號(hào)等相關(guān)內(nèi)容；,Page 10,2、管道儀表流程圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容,管道儀表流程圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容,設(shè) 備,配 管,儀表和 儀表配管,Page 11,設(shè) 備,1.設(shè)備的名稱(chēng)和位號(hào)； 2.快裝設(shè)備； 3.設(shè)備規(guī)格； 4.接管和連接方式； 5.零部件； 6.標(biāo)高； 7.驅(qū)動(dòng)裝置； 8.泄放條件；,Page 12,配 管,1.管線(xiàn)規(guī)格； 2.間斷使用的管線(xiàn)； 3.閥

6、件； 4.管道的銜接； 5.兩相流管線(xiàn)； 6.管口； 7.伴熱管； 8.埋地管道；,9.管件； 10.取樣點(diǎn)； 11.特殊要求； 12.快裝設(shè)備接管； 13.擴(kuò)建管線(xiàn)與原有管線(xiàn)； 14.裝置內(nèi)、外管線(xiàn)； 15.特殊閥件； 16.其他管線(xiàn)；,Page 13,儀表和儀表配管,1.在線(xiàn)儀表； 2.調(diào)節(jié)閥； 3.安全閥； 4.設(shè)備附帶儀表； 5.儀表編號(hào)； 6.聯(lián)鎖及信號(hào)； 7.沖洗、吹掃； 8.快裝設(shè)備；,Page 14,2、管線(xiàn)號(hào)的編制,需要編號(hào)的管線(xiàn),不必編號(hào)的管線(xiàn),1.調(diào)節(jié)閥的旁通； 2.放空閥、放凈閥后不接管線(xiàn)； 3.直接相接的設(shè)備管口； 4.儀表管線(xiàn)； 5.隨成套設(shè)備供應(yīng)的管線(xiàn)；,1.工藝

7、管線(xiàn)、公用工程管線(xiàn)的干管、支管和輔助管線(xiàn)； 2.放空、放凈閥后的放空、放凈管線(xiàn)； 3.設(shè)備管口接有閥門(mén)、盲板或儀表，但不接管線(xiàn)時(shí)，可把一個(gè)設(shè)備的所有類(lèi)似的管口合編一個(gè)號(hào)；,Page 15,管線(xiàn)號(hào)編制原則,1.按介質(zhì)代號(hào)、單元號(hào)編制流水號(hào)； 2.按流程自左往右編號(hào)，干管上引出的支線(xiàn)可另外編號(hào)或僅加后綴； 3.分區(qū)號(hào)或單元號(hào)應(yīng)與管線(xiàn)開(kāi)始處設(shè)備的裝置分區(qū)號(hào)或單元號(hào)一致； 4.公用工程中的冷卻水管線(xiàn)、蒸汽及冷凝液管線(xiàn)，有的公司標(biāo)相同的號(hào)，但介質(zhì)代號(hào)不同； 5.公用工程分配圖上，設(shè)備及裝置的位置應(yīng)與設(shè)備布置圖及裝置布置圖一致；,2、管線(xiàn)號(hào)編制原則及管線(xiàn)表填寫(xiě)原則,管線(xiàn)表填寫(xiě)原則,1.按裝置分區(qū)號(hào)或單元號(hào)

8、分別編制管線(xiàn)表，相同的介質(zhì)代號(hào)編在一起，按順序號(hào)和支管號(hào)先后排列； 2.每變更一個(gè)介質(zhì)代號(hào)應(yīng)另外使用一張管線(xiàn)表，順序號(hào)也從頭開(kāi)始填寫(xiě)； 3.一個(gè)管線(xiàn)號(hào)具有多個(gè)管徑、管路等級(jí)或其他不同數(shù)據(jù)時(shí)，要分行填寫(xiě)； 4.一個(gè)管線(xiàn)號(hào)有多根支管時(shí)，要分行填寫(xiě)； 5.若要取消圖中的某根管線(xiàn)，在管道表上劃去即可； 6.由一單元去另一單元的管線(xiàn)，只填寫(xiě)在管線(xiàn)起點(diǎn)所在單元的管線(xiàn)表上；,Page 16,2、管線(xiàn)表內(nèi)容,管線(xiàn)走向,圖 號(hào),保 溫,公稱(chēng)直徑,管線(xiàn)號(hào),管路等級(jí),設(shè)計(jì)條件,介質(zhì)密度,試壓條件,介質(zhì)類(lèi)別,短時(shí)間超出正常工況,最高溫度,修改號(hào),操作條件,Page 17,3.配 管,管道器材,管 子,金屬管 非金屬管

9、,管件在管系中起著改變走向、改變標(biāo)高或改變直徑、封閉管端以及引出支管的作用；,管 件,閥門(mén)的種類(lèi) 閥門(mén)的選用,閥 門(mén),Page 18,3、鋼管的尺寸系列,1、鋼管的公稱(chēng)直徑(DN)系列,2、鋼管的外徑系列,3、鋼管的壁厚系列 以管子表號(hào)(Sch)表示壁厚系列； 以管子重量表示管壁厚度的壁厚系列； 以鋼管壁厚尺寸表示壁厚系列；,Page 19,3、閥門(mén)種類(lèi),截止閥,用于調(diào)節(jié)流體流量之處，最大口徑為DN150；,Page 20,3、閥門(mén)的選用,Page 21,3、管道設(shè)計(jì)考慮要點(diǎn),1. 管道,2. 切斷措施,3. 調(diào)節(jié)閥,4.放空和放凈,5.取樣,Page 22,管 道,公共工程管線(xiàn)與工藝管線(xiàn)的連

10、接,回轉(zhuǎn)彎頭,兩相流管線(xiàn),漿料管線(xiàn),法蘭蓋、管帽和絲堵,管道腐蝕檢查點(diǎn),保溫、伴熱、套管,Page 23,切斷措施,1、一般情況,2、特殊情況,1、遙控切斷,2、雙閥,3、鎖與鉛封,Page 24,調(diào)節(jié)閥,1、調(diào)節(jié)閥前后都要設(shè)置閥門(mén)；,2、調(diào)節(jié)閥常設(shè)有旁通閥；,3、調(diào)節(jié)閥的放凈問(wèn)題,調(diào)節(jié)閥是氣開(kāi)閥，調(diào)節(jié)閥前后都要設(shè)置放凈閥；,調(diào)節(jié)閥是氣閉閥，只在調(diào)節(jié)閥入口處裝一個(gè)放凈閥；,PS:放凈閥一般采用公稱(chēng)直徑DN20的閘閥；,Page 25,取 樣,1.取樣點(diǎn)的位置和取樣設(shè)施的結(jié)構(gòu)應(yīng)在PID圖上表示；,2.粘性和易凍介質(zhì)應(yīng)設(shè)蒸汽伴熱或電伴熱；,3. 取樣點(diǎn)要專(zhuān)用，不能再設(shè)壓力表或其他儀表；,4.取樣點(diǎn)

11、不能直接設(shè)在泵、壓縮機(jī)或其他振動(dòng)設(shè)備上；,5.取樣管線(xiàn)長(zhǎng)度越短越好；,6.取樣操作應(yīng)在地面或者操作平臺(tái)上進(jìn)行；,7. 液體取樣從管線(xiàn)側(cè)面引出，氣體取樣從管線(xiàn)頂部引出；,8.被取樣介質(zhì)的溫度在80以下時(shí)不需冷卻，80以上需冷卻；,Page 26,4、儀表和控制,為了保證控制系統(tǒng)的正常工作，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需有一定的要求，通常稱(chēng)為控制環(huán)路。 控制環(huán)路一般包含下列部件：,1、感應(yīng)器,2、變送器,3、控制器,4、執(zhí)行器,Page 27,4、儀表和控制,常用基本 控制系統(tǒng),1、反饋控制系統(tǒng),2、前饋控制系統(tǒng),3、串級(jí)控制系統(tǒng),4、比值控制系統(tǒng),5、自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng),6、分程控制系統(tǒng),Page 28,Pa

12、ge 29,溫度 儀表,1.用電器工作原理,2.機(jī)械原理,3.輻射式高溫溫度計(jì),熱電偶 金屬電阻,雙金屬溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì),Page 30,Page 31,液面 儀表,1.玻璃管和玻璃板液面計(jì),2.浮力式液面檢測(cè)儀表和 置換式液面檢測(cè)儀表,3.壓差式液位檢測(cè)儀表,4.電氣式液面檢測(cè)儀表,5.放射性液面計(jì),6.超聲波液位檢測(cè)儀表,分析儀： 色譜儀 pH計(jì) 氧分析儀 可燃?xì)怏w檢測(cè)儀 水分分析儀 電導(dǎo)儀,Page 32,控制閥：對(duì)流體的流量進(jìn)行控制或進(jìn)行減壓。,選用控制閥考慮的因素： 閥門(mén)系數(shù) 調(diào)節(jié)比 閥門(mén)的流量調(diào)節(jié)特性 閥門(mén)切斷后的密閉性能,執(zhí)行 機(jī)構(gòu),1.薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2.氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3

13、.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),控制閥附件： 定位器 I/P傳感器 電磁閥 手輪 位置開(kāi)關(guān) 放大器 止位器,Page 33,連鎖和可編程序控制器(PLC),電氣機(jī)械連鎖用繼電器來(lái)完成開(kāi)或關(guān)的任務(wù)；,連鎖是一個(gè)電氣開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，當(dāng)它收到一個(gè)或多個(gè)從按鈕、位置開(kāi)關(guān)、工藝開(kāi)關(guān)等地方來(lái)的電氣開(kāi)/關(guān)信號(hào)，便驅(qū)動(dòng)電氣系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備完成一系列預(yù)定的動(dòng)作，預(yù)定的動(dòng)作可能是立即發(fā)生，也可能是按程序發(fā)生的一系列動(dòng)作。,連鎖常用在安全保護(hù)的場(chǎng)合；,可編程序控制器由固體電路組成，用程序軟件來(lái)控制動(dòng)作；,Page 34,集中分散控制系統(tǒng)(DCS),1.控制模塊 2.操作站 3.現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn),Page 35,5、管道儀表流程圖的設(shè)計(jì),管道儀表流程

14、圖的設(shè)計(jì)步驟： 初步考慮； 繪制初步的管道儀表流程圖 初步水力計(jì)算 工藝流程圖的危險(xiǎn)和操作分析(HAZOP)； 確定設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度 進(jìn)行管道儀表流程圖設(shè)計(jì) 詳細(xì)的安全分析 事故模式和后果分析,Page 36,管道儀表流程圖初步分析考慮要點(diǎn),工藝 設(shè)備 系統(tǒng) 配管 人體安全保護(hù),高壓介質(zhì)進(jìn)入低壓區(qū) 高溫介質(zhì)進(jìn)入低溫區(qū) 低溫介質(zhì)進(jìn)入高溫區(qū) 化學(xué)反應(yīng) 物料本身的性質(zhì),加熱爐、壓縮機(jī)、反應(yīng)器等的控制方案、開(kāi)停車(chē)和操作程序、連鎖等的制定，以及設(shè)備異常情況產(chǎn)生的原因分析；,在設(shè)計(jì)中，要考慮到裝置的全負(fù)荷運(yùn)行以及低負(fù)荷運(yùn)行；,應(yīng)考慮主要設(shè)備、工藝生產(chǎn)的非主要系統(tǒng)或部分生產(chǎn)系統(tǒng)因故障或停車(chē)而產(chǎn)生的后果及影

15、響；,兩相流管線(xiàn)，輸送易凝固物料的管線(xiàn)，重力流管線(xiàn)，低壓、低流量、大口徑管線(xiàn)應(yīng)特別注意；,Page 37,初步管道儀表流程圖繪制的準(zhǔn)備,管道儀表流程圖初步條件版的主要作用： 讓設(shè)計(jì)者能對(duì)整個(gè)工藝流程有進(jìn)一步的熟悉； 供配管設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行主要管道初步設(shè)計(jì)，為初步水力計(jì)算及應(yīng)力分析提供初步管道空視圖； 供自控專(zhuān)業(yè)完善自控設(shè)計(jì)；,管道儀表流程圖初步設(shè)計(jì)所需資料：,工藝流程圖； 設(shè)備資料； 自控方案； 管路等級(jí)；,有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范； 類(lèi)似裝置的管道儀表流程圖； 流程介紹； 開(kāi)停車(chē)及裝置的操作特點(diǎn)； 設(shè)備一覽表；,Page 38,繪制初步管道儀表流程圖步驟：,根據(jù)生產(chǎn)操作的情況，把工藝流程圖中的設(shè)備分成小組

16、，小組內(nèi)的設(shè)備最好是互相連接的，每組數(shù)目可有1-5臺(tái)設(shè)備； 根據(jù)儀表流程圖設(shè)計(jì)和制圖要求的原則布置設(shè)備，在空白的管道儀表流程圖圖紙上布置圖面 再加入下列內(nèi)容： 設(shè)備 工藝管道 公共工程管線(xiàn) 管材 閥門(mén) 泄壓系統(tǒng),安全閥 調(diào)節(jié)閥 保溫及伴熱 儀表 必要的設(shè)計(jì)說(shuō)明 供貨范圍 介質(zhì)流向,Page 39,初步水力計(jì)算,確定重要設(shè)備的標(biāo)高 找出需要特別注意的管線(xiàn) 提供數(shù)據(jù)給泵和壓縮機(jī)的制造廠(chǎng)，讓他們報(bào)價(jià) 得到初步的調(diào)節(jié)閥數(shù)據(jù)，進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的初步選擇 在危險(xiǎn)和操作分析討論時(shí)提供數(shù)據(jù)支持,用途,初步水力計(jì)算范圍： 泵的進(jìn)出口管線(xiàn) 壓縮機(jī)管線(xiàn) 大口徑管線(xiàn) 高溫管線(xiàn) 蒸餾塔和再沸器間的管線(xiàn),蒸餾塔頂?shù)睦淠芫€(xiàn) 真空管線(xiàn) 重力流管線(xiàn) 兩相流管線(xiàn),Page 40,工藝流程圖的危險(xiǎn)和操作分析(HAZOP),目的： 盡量把生產(chǎn)中的不安全因素找出來(lái)，然后在管道儀表流程圖開(kāi)展過(guò)程中逐步解決； 確認(rèn)所有的不正常工況，從而計(jì)算出管線(xiàn)的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、最高設(shè)計(jì)溫度和最低設(shè)計(jì)溫度；,需要