第八章 车间布置设计

CHAPTER8车间布置设计WORKSHOPLAYOUTDESIGN车间布置设计:以工艺专业为主导大量的非工艺专业密切配合--如土建、设备、安装、电力照明、采暖通风、自控仪表、环保等由工艺人员对各种方案进行认真的分析和比较，找出最佳方案进行设计，以保证车间布置的合理性。8.1概述在进行车间布置设计时，设计人员需参考执行的设计规范和规定：如《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)、《石油化工企业设计防火规定》(GB50160-99)、《化工企业安全卫生设计标准》(HG20571-95)、《工业企业厂界噪声标准》(GB2348-90)、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定》(GB50058-92)、《洁净厂房设计规范》(GBJ73-84)、《药品生产质量管理规范》(国家药品监督管理局，1998年修订版)、《采暖通风和空气调节设计规范》(GBJ19-87)等。8.1.1车间布置设计的依据车间布置设计需具备下列设计基础资料：不同深度的工艺流程图物料衡算、能量衡算的计算资料和结果工艺设备设计结果厂区的总平面布置示意图其它相关资料8.1.1车间布置设计的依据在进行车间布置设计时应考虑下列因素：各车间在总平面图上，力求联系方便、短捷。满足生产工艺及建筑、安装和检修要求。合理利用车间的建筑面积和土地。车间设计应采取的劳动保护、安全卫生及防腐蚀措施。人流物流通道应分别独立设置，尽可能避免交叉往返。原料药车间的设计应符合《药品生产质量管理规范》。要考虑车间发展的可能性，留有发展空间。厂址所在区域的气象、水文、地质等情况。8.1.2车间布置设计应考虑的因素收集有关的基础设计资料确定车间的防火等级按《建筑设计防火规范》和《石油化工企业设计防火规定》，确定车间的火灾危险性类别。确定车间的洁净等级对于有洁净等级要求的车间，设计人员应根据《药品生产质量管理规范》的要求，确定相应的洁净等级。8.1.3车间布置设计的程序初步设计确定生产、辅助生产及行政生活等区域的布局；车间场地及建(构)筑物的平面尺寸和立面尺寸；工艺设备的平面布置图和立面布置图；人流及物流通道；安排管道及电气仪表管线等；编制初步设计说明书。施工图设计确定设备管口、操作台、支架及仪表等的空间位置；设备的安装方案；与设备安装有关的建筑和结构尺寸；管道及电气仪表管线的走向等。8.1.3车间布置设计的程序车间布置设计通常采用两阶段设计即初步设计和施工图设计。在初步设计阶段的主要成果是初步设计阶段的车间平面布置图和立面布置图；在施工图设计阶段的主要成果是施工阶段的车间平面布置图和立面布置图。8.1.4车间布置设计的成果8.2.1建筑的分类8.2.2建筑模数8.2.3厂房建筑的定位尺寸8.2.4常见工业厂房8.2.5车间组成和布置设计8.2厂房建筑和车间组成1、按主要承重结构的材料不同，建筑可分为砖木结构建筑、砖混结构建筑、钢结构建筑、钢筋混凝土结构建筑等。2、按层数不同，可将厂房建筑分为单层厂房、多层厂房和混合层数厂房；将住宅建筑分为低层(1~3层)、多层(4~6层)、中高层(7~9层)和高层(10~30层)住宅。8.2.1建筑的分类建筑建筑物:用于生产、生活或其它活动的房屋或场所，如车间、住宅、教学楼、办公楼、体育馆等构筑物:人们不在其中生产、生活的建筑，如水塔、烟囱、桥梁等建筑分类建筑模数是建筑的标准尺寸单位。它的长度、宽度、高度及立柱之间的距离应按照规定的模数进行设计。8.2.2建筑模数《建筑模数协调统一标准》(GBJ2-86)中采用的基本模数为100mm建筑物的有关尺寸应是基本模数的倍数建筑物在水平方向可分别按300、600、1200、1500、3000、6000mm的尺寸进级，在垂直方向可分别按300、600mm的尺寸进级建筑物的柱距、跨度以及门、窗洞口在墙的水平或垂直方向的尺寸等均为300mm的倍数柱网：建筑的承重柱在平面中排列所形成的网格，沿厂房长度方向的各承重柱自左向右用、、依次编号，在与厂房长度方向垂直的方向上，各承重柱自下而上用、、依次编号。厂房建筑的柱、墙及其它构配件均以定位轴线为基准标定其位置及标志尺寸。定位轴线：纵向定位轴线－－与厂房的长度方向平行（相邻纵向定位轴线间的距离称为跨度）横向定位轴线－－与厂房的长度方向垂直（相邻横向定位轴线间的距离称为柱距）定位尺寸可用柱距和跨度来表示。231ABC8.2.3厂房建筑的定位尺寸图8-1厂房建筑的定位尺寸大门大门12跨度大门柱距跨度大门窗子纵向定位轴线横向定位轴线34567ABC变形缝8.2.3厂房建筑的定位尺寸厂房的平面形式主要有长方形、形、形和形长方形厂房具有结构简单、施工方便、设备布置灵活、采光和通风效果好等优点，因此是最常用的厂房平面形式,尤其适用于中小型车间。当厂房较长或受工艺、地形等条件所限，厂房的平面形式也可采用形、形、形等特殊形式，此时应充分考虑采光、通风、交通通道、进出口等问题。8.2.4常见工业厂房-平面形式图8-2常见制药厂房的剖面形式(a)单层厂房(b)有天窗的单层厂房(c)多层厂房(d)有天窗多层厂房(e)有内走廊多层厂房(f)有内走廊及天窗多层厂房8.2.4常见工业厂房----层数一般情况下，单层原料药厂房的宽度不宜超过30m，多层则不宜超过24m。对于采用人工照明的单层洁净厂房，其宽度可根据需要增加。厂房的常见宽度有9m、12m、15m、18m和24m。宽度较小的单层厂房内一般不设立柱，即采用单跨，跨度为厂房的宽度。宽度较大的单层厂房或多层厂房，厂房内常设有立柱，其跨度一般为6m。对有内走廊的厂房，内走廊间的跨度一般为3m(内走廊宽度)。厂房的宽度通常为2~3跨，柱网按6-6、6-3-6、6-6-6的形式布置，如6-3-6表示厂房有三跨，跨度分别为6m、3m和6m，中间的3m为内走廊的宽度。厂房的长度由生产规模和工艺要求决定，柱距一般为6m。8.2.4常见工业厂房----结构尺寸6000D3000CBA600060001260006000600060006000600060003456789D6000CBA6000600060006000600060006000600060006000123456789(b)方格式柱网(a)内廊式柱网8.2.4常见工业厂房----结构尺寸常见工业厂房的柱网如图8-3所示:::厕所等。息室、更衣室、浴室、如办公室、会议室、休行政生活区成品仓库等。通风空调室、原材料及验室、机修室、、变电配电室、车间化如真空泵室、压缩机室辅助生产区、控制室等。、成品工段、回收工段如原料工段、生产工段生产区化工车间图8-4一般化工车间的组成:::浴室、厕所等。公室、休息室、衣室、空气吹淋室、办如换鞋室、更衣室、存行政生活区。调机室、变电配电室等分析室、真空泵室、空量室、配料室、料清洁室、灭菌室、称如物料净化室、包装材辅助生产区如洁净区或洁净室。生产区制药洁净车间图8-5制药洁净车间的组成8.2.5车间组成和布置形式----车间组成车间布置形式可采用集中式或单体式。集中式布置形式:将组成车间的生产区、辅助生产区和行政生活区集中布置在一栋厂房内，对于生产规模较小，且生产特点无显著差异的车间，常采用集中式布置形式。单体式布置形式:将组成车间的一部分或几部分分散布置在几栋独立的单体厂房中，对于生产规模较大或各工段的生产特点有显著差异的车间，则多采用单体式布置形式。8.2.5车间组成和布置形式----车间布置形式1.设备布置的基本要求2.常见设备的布置方法（自学）3.设备的露天布置（自学）设备布置的任务主要是确定工艺设备的空间位置以及管道、电气仪表管线的走向和位置，从而为进一步确定建筑物的平面尺寸和立面尺寸提供依据。8.3化工车间的设备布置1.满足生产工艺要求设备排列顺序设备应尽可能按照工艺流程的顺序进行布置，要保证水平方向和垂直方向的连续性，避免物料的交叉往返。为减少输送设备和操作费用，应充分利用厂房的垂直空间来布置设备，设备间的垂直位差应保证物料能顺利进出。1.设备布置的基本要求设备排列方法设备在厂房内的排列方法可根据厂房宽度和设备尺寸来确定。对于宽度不超过9m的车间，可将设备布置在厂房的一边，另一边作为操作位置和通道。图8-6（a）设备在厂房内的排列方法操作位置和通道1.设备布置的基本要求对于中等宽度(12~15m)的车间，厂房内可布置两排设备。中间或两边留出操作位置和通道。对于宽度超过18m的车间，可在厂房中间留出3m左右的通道，两边分别布置两排设备，每排设备各留出1.5~2m的操作位置。图8-6设备在厂房内的排列方法操作位置和通道操作位置和通道操作位置和通道1.设备布置的基本要求操作间距布置设备要考虑设备自身所占的位置、相应的操作位置和运输通道、原料、半成品、成品和包装材料堆放所需的面积和空间。5001200~1500800≥700500700~90050020007001000~1200b+400bl+300≤900650800~100010002000l≤9001.设备布置的基本要求5001200~1500800≥700500700~90050020007001000~1200b+400bl+300≤900650800~100010002000l≤9001.设备布置的基本要求安全距离设备与设备之间以及设备与建筑物之间应留有一定的安全距离，距离大小与设备的种类、大小、设备上连接管线的多少、管径的大小以及检修的频繁程度等因素有关。设备的安全距离可参考表8-1中的数据选取。1.设备布置的基本要求1.设备布置的基本要求2.满足安装和检修要求要根据设备的大小、结构和安装方式，留出设备安装、检修和拆卸所需的面积和空间。要考虑设备的水平运输通道和垂直运输通道，以便设备能够顺利进出车间，并到达相应的安装位置。凡通过楼层的设备应在楼面的适当位置设置吊装孔。运输通道运输通道运输通道图8-8吊装孔及设备运输通道1.设备布置的基本要求釜式反应器、塔器、蒸发器等可直接悬挂在楼面或操作台上，此时应在楼面或操作台的相应位置预留出设备孔。图8-9设备预留孔形式管道防滑钢板保温层d保温层d1.设备布置的基本要求在布置设备时还要考虑设备安装、检修、拆卸以及运送物料所需的起重运输设备。图8-10设备的起吊高度11223345661.设备布置的基本要求3.满足土建要求凡属笨重设备以及运转时会产生很大震动的设备，应尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房楼面的承重和震动或采取有效的防震措施。如压缩机、真空泵、离心机、大型通风机、粉碎机等。有剧烈震动的设备，其操作台和基础等不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。穿过楼面的各种孔道，如设备孔、吊装孔、管道孔等，必须避开厂房的柱子和主梁。1.设备布置的基本要求在布置设备时，应避开厂房的沉降缝或伸缩缝。在满足工艺要求的前提下，较高的设备可集中布置在一起。这样，可只需提高厂房的局部标高而不必提高整个厂房的高度，从而可降低厂房造价。此外，还可利用天窗的空间安装较高的设备。厂房内的操作台应统一考虑，整片操作台应尽可能取同一标高，并避免平台支柱的零乱或重复。1.设备布置的基本要求4.满足安全、卫生和环保要求采光厂房建筑需最大限度地提高自然采光效果。为了提高自然采光和通风效果，可设计不同的建筑结构形式，特别是形状各异的屋顶结构。图8-11厂房的屋顶结构1.设备布置的基本要求为便于操作人员读取仪表和有关数据，在布置设备时，应尽可能使操作人员位于设备和窗之间，让操作人员背光操作。此外，特别高大的设备要避免靠窗布置，以免影响采光。图8-12背光操作示意图操作人员的操作位置1.设备布置的基本要求通风为创造良好的通风条件，首先应考虑如何最有效地加强自然对流通风，其次才考虑机械送风和排风。1、在厂房楼板上设置中央通风口，提高自然通风效果，解决厂房中央光线不足。2、在房顶上设置天