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《化工厂系统设计》11、《化工厂系统设计》，蔡尔辅，陈树辉，2004Page2目录引言管道仪表流程图的设计及制图要求配管仪表和控制管道仪表流程图的设计Page31、引言项目项目工程师系统工艺配管设备仪表电气土建Page41、各专业职责工艺设计出装置的工艺流程，完成热平衡和物料平衡计算，压力泄放的安全阀负荷计算，提供设备的工艺数据和操作手册；配管负责装置中设备和管道的布置，建立计算机配管模型，管道应力分析，提供管道制造和安装用的管段图，编制配管有关材料规格书和采购配管材料；设备采购机械设备和审核制造厂图纸，确认制造厂供应的设备完全符合项目的工艺和设备的规格要求；仪表负责仪表和工艺的控制设计、仪表安装的详细设计、控制原理图、仪表接线图、计算机分散控制系统的程序输入和所有仪表的采购；电气需要对工厂中所有的设备进行供电、照明和伴热，设计接地系统，和工艺专业一起绘制装置的电气防爆区域图，并采购所有的电气设备和零件；土建负责所有的土木、结构和建筑物设计，采购所有建设所需的建筑材料；Page51、各专业职责系统专业把工艺专业设计的工艺流程图发展成管道仪表流程图，根据操作和安全的需要来规定所有的机械部件的要求以保证工厂建成投产后能有效、安全地生产产品；管线尺寸和水力计算、计算意外事故时的工况、决定设备和管道的设计压力和设计温度、安全阀尺寸计算、出席安全检查和设计复查的会议；对仪表专业提供所有必须的仪表工艺数据；校核制造厂的数据，使之和PID上的一致；检查配管模型，确认设计和PID上的设计要求一致；Page61、系统设计的重要性1.系统设计给各专业的设计提供指导，指导各专业如何进行他们专业的设计；2.系统设计对工程的造价有决定性的影响；3.系统工程师对整个工艺过程有全面的了解，最了解装置内所有不见的运行情况；4.系统工程是进入项目管理的台阶；Page72、管道仪表流程图的制图要求1.图例和符号遵照公司的规定；（首页图）2.已有管线和设备用细实线表示，将来发展的设备一般不表示，或者用虚线表示；3.设备内件用细实线表示；4.图上不表裙座及设备支腿，人孔和手孔只是需要时才表示出来；5.当管线改变管路等级时，应表明分界点位置及管路等级；6.变径管一般应表示出来；7.成套供应的机械设备，其供货范围用细点划线框出；8.工艺管线出入图面要绘出相接图号的空心箭头，并注上必要的说明。公共工程管线要标出介质名称及相接的图号；9.设备位号的表示方法：若同一编号的设备有多台，用后缀A、B、C等表示，如：P-601A、P-601B。P-601设备编号装置分区号或单元号设备类型代号Page82、管道仪表流程图的制图要求10.管线号的表示方法：100-P-6012-CIE-H保温伴热代号管路等级代码管线编号装置分区号或代号公称管径介质代号11.工程图纸常要缩小复制或缩微储存，所以对图面的要求比较严格，线条的粗细、字体的大小都有规定；12.管线介质流向箭头一般画在管线改变走向处；Page92、管道仪表流程图的布置要求1.设备在画面上的布置一般是顺流程从左到右；2.塔、反应器、压缩机、储罐、换热器、加热炉等若放在地面上，一般是从图面水平中线往上布置；3.泵布置在图面底部1/4线以下；4.中线以下1/4高度供走管线用；5.其他设备布置在工艺流程要求的位置；6.对于无高度要求的设备，在图面上的位置要符合流程流向，以便管线连接；7.围堰范围也可在管道仪表流程图上表示出来；8.一般工艺管线由图纸左右两侧方向出入，与其他图上的管线连接；Page102、管道仪表流程图的布置要求9.放空或去泄压系统的管线，在图纸上方离开图纸；10.公共工程管线有两种表示方法：一种表示方法同工艺管道，从左右或底部出入图纸；另一种表示方法是在相关设备附近注上公用工程代号，然后在公用工程分配图上详细示出与该设备相接的管线尺寸、压力等级、管线号、阀门配置等；11.所有出入图纸的管线，除可用介质代号表示公用工程管线的图纸连接外，都要带箭头，并注出连接图号、管线号、介质名称、相接设备的位号等相关内容；Page112、管道仪表流程图的设计内容管道仪表流程图的设计内容设备配管仪表和仪表配管Page12设备1.设备的名称和位号；2.快装设备；3.设备规格；4.接管和连接方式；5.零部件；6.标高；7.驱动装置；8.泄放条件；Page13配管1.管线规格；2.间断使用的管线；3.阀件；4.管道的衔接；5.两相流管线；6.管口；7.伴热管；8.埋地管道；9.管件；10.取样点；11.特殊要求；12.快装设备接管；13.扩建管线与原有管线；14.装置内、外管线；15.特殊阀件；16.其他管线；Page14仪表和仪表配管1.在线仪表；2.调节阀；3.安全阀；4.设备附带仪表；5.仪表编号；6.联锁及信号；7.冲洗、吹扫；8.快装设备；Page152、管线号的编制需要编号的管线不必编号的管线1.调节阀的旁通；2.放空阀、放净阀后不接管线；3.直接相接的设备管口；4.仪表管线；5.随成套设备供应的管线；1.工艺管线、公用工程管线的干管、支管和辅助管线；2.放空、放净阀后的放空、放净管线；3.设备管口接有阀门、盲板或仪表，但不接管线时，可把一个设备的所有类似的管口合编一个号；Page16管线号编制原则1.按介质代号、单元号编制流水号；2.按流程自左往右编号，干管上引出的支线可另外编号或仅加后缀；3.分区号或单元号应与管线开始处设备的装置分区号或单元号一致；4.公用工程中的冷却水管线、蒸汽及冷凝液管线，有的公司标相同的号，但介质代号不同；5.公用工程分配图上，设备及装置的位置应与设备布置图及装置布置图一致；2、管线号编制原则及管线表填写原则管线表填写原则1.按装置分区号或单元号分别编制管线表，相同的介质代号编在一起，按顺序号和支管号先后排列；2.每变更一个介质代号应另外使用一张管线表，顺序号也从头开始填写；3.一个管线号具有多个管径、管路等级或其他不同数据时，要分行填写；4.一个管线号有多根支管时，要分行填写；5.若要取消图中的某根管线，在管道表上划去即可；6.由一单元去另一单元的管线，只填写在管线起点所在单元的管线表上；Page172、管线表内容管线走向图号保温公称直径管线号管路等级设计条件介质密度试压条件介质类别短时间超出正常工况最高温度修改号操作条件Page183.配管管道器材管子金属管非金属管管件在管系中起着改变走向、改变标高或改变直径、封闭管端以及引出支管的作用；管件阀门的种类阀门的选用阀门Page193、钢管的尺寸系列1、钢管的公称直径(DN)系列2、钢管的外径系列3、钢管的壁厚系列以管子表号(Sch)表示壁厚系列；以管子重量表示管壁厚度的壁厚系列；以钢管壁厚尺寸表示壁厚系列；Page203、阀门种类闸阀广泛用于各种介质的切断；截止阀用于调节流体流量之处，最大口径为DN150；止回阀靠介质的力量自行开闭，用于防止流体逆向流动蝶阀用于常温低压和不重要的介质，用于节流和切断旋塞阀一般不宜在高温下使用；球阀适用于浆液和黏稠流体；隔膜阀用于输送气体、液体、黏性流体、浆液和腐蚀性介质的管线Page213、阀门的选用1.被输送流体的性质2.阀门的功能3.阻力损失4.温度和压力Page223、管道设计考虑要点1.管道2.切断措施3.调节阀4.放空和放净5.取样Page23管道公共工程管线与工艺管线的连接回转弯头两相流管线浆料管线法兰盖、管帽和丝堵管道腐蚀检查点保温、伴热、套管Page24切断措施1、一般情况2、特殊情况1、遥控切断2、双阀3、锁与铅封Page25调节阀1、调节阀前后都要设置阀门；2、调节阀常设有旁通阀；3、调节阀的放净问题调节阀是气开阀，调节阀前后都要设置放净阀；调节阀是气闭阀，只在调节阀入口处装一个放净阀；PS:放净阀一般采用公称直径DN20的闸阀；Page26取样1.取样点的位置和取样设施的结构应在PID图上表示；2.粘性和易冻介质应设蒸汽伴热或电伴热；3.取样点要专用，不能再设压力表或其他仪表；4.取样点不能直接设在泵、压缩机或其他振动设备上；5.取样管线长度越短越好；6.取样操作应在地面或者操作平台上进行；7.液体取样从管线侧面引出，气体取样从管线顶部引出；8.被取样介质的温度在80℃以下时不需冷却，80℃以上需冷却；Page274、仪表和控制为了保证控制系统的正常工作，控制系统的结构需有一定的要求，通常称为控制环路。控制环路一般包含下列部件：1、感应器2、变送器3、控制器4、执行器Page284、仪表和控制常用基本控制系统1、反馈控制系统2、前馈控制系统3、串级控制系统4、比值控制系统5、自动选择性控制系统6、分程控制系统Page29工艺测量用仪表压力仪表温度仪表流量仪表液面仪表分析仪Page30压力仪表电子应力压力测量仪表电容压力测量仪表物理变形压力测量仪表温度仪表1.用电器工作原理2.机械原理3.辐射式高温温度计热电偶金属电阻双金属温度计压力式温度计Page31流量仪表容积式流量计孔板文丘里管毕托管转子流量计涡街流量计电磁流量计质量流量计涡轮流量计Page32液面仪表1.玻璃管和玻璃板液面计2.浮力式液面检测仪表和置换式液面检测仪表3.压差式液位检测仪表4.电气式液面检测仪表5.放射性液面计6.超声波液位检测仪表分析仪：色谱仪pH计氧分析仪可燃气体检测仪水分分析仪电导仪Page33控制阀：对流体的流量进行控制或进行减压。选用控制阀考虑的因素：阀门系数调节比阀门的流量调节特性阀门切断后的密闭性能执行机构1.薄膜执行机构2.气动活塞执行机构3.电动执行机构控制阀附件：定位器I/P传感器电磁阀手轮位置开关放大器止位器Page34连锁和可编程序控制器(PLC)电气机械连锁用继电器来完成开或关的任务；连锁是一个电气开关系统，当它收到一个或多个从按钮、位置开关、工艺开关等地方来的电气开/关信号，便驱动电气系统内的设备完成一系列预定的动作，预定的动作可能是立即发生，也可能是按程序发生的一系列动作。连锁常用在安全保护的场合；可编程序控制器由固体电路组成，用程序软件来控制动作；Page35集中分散控制系统(DCS)1.控制模块2.操作站3.现场总线Page365、管道仪表流程图的设计管道仪表流程图的设计步骤：①初步考虑；②绘制初步的管道仪表流程图③初步水力计算④工艺流程图的危险和操作分析(HAZOP)；⑤确定设计压力和设计温度⑥进行管道仪表流程图设计⑦详细的安全分析⑧事故模式和后果分析Page37管道仪表流程图初步分析考虑要点工艺设备系统配管人体安全保护高压介质进入低压区高温介质进入低温区低温介质进入高温区化学反应物料本身的性质加热炉、压缩机、反应器等的控制方案、开停车和操作程序、连锁等的制定，以及设备异常情况产生的原因分析；在设计中，要考虑到装置的全负荷运行以及低负荷运行；应考虑主要设备、工艺生产的非主要系统或部分生产系统因故障或停车而产生的后果及影响；两相流管线，输送易凝固物料的管线，重力流管线，低压、低流量、大口径管线应特别注意；Page38初步管道仪表流程图绘制的准备管道仪表流程图初步条件版的主要作用：①让设计者能对整个工艺流程有进一步的熟悉；②供配管设计专业进行主要管道初步设计，为初步水力计算及应力分析提供初步管道空视图；③供自控专业完善自控设计；管道仪表流程图初步设计所需资料：工艺流程图；设备资料；自控方案；管路等级；有关的标准规范；类似装置的管道仪表流程图；流程介绍；开停车及装置的操作特点；设备一览表；Page39绘制初步管道仪表流程图步骤：1.根据生产操作的情况，把工艺流程图中的设备分成小组，小组内的设备最好是互相连接的，每组数目可有1-5台设备；2.根据仪表流程图设计和制图要求的原则布置设备，在空白的管道仪表流程图图纸上布置图面3.再加入下列内容：设备工艺管道公共工程管线管材阀门泄压系统安全阀调节阀保温及伴热仪表必要的设计说明供货范围介质流向Page40初步水力计算确定重要设备的标高找出需要