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)化程度越來越高，尤其是化工行業(yè)對自動(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)度對后續(xù)現(xiàn)場施工質(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)也對日后生產(chǎn)運(yùn)營的穩(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)管理過程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合后續(xù)施工管理的問題進(jìn)行總結(jié)，希望對提升自動(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；另一部分是儀表施工圖，用于現(xiàn)場儀表施工。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)施工過程中的設(shè)計(jì)變更，除自動(dòng)化儀表專業(yè)采購的儀表設(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[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，每一個(gè)采購包從設(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)過如圖1 所示的8 個(gè)步驟，技術(shù)確認(rèn)流程、商務(wù)采購周期以及廠家返回資料的周期都比較長，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)度制定合理的采購計(jì)劃就顯得格外重要。

圖1 采購流程示意圖

制定采購計(jì)劃一般需要考慮對相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的影響、供貨周期以及現(xiàn)場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)先考慮對相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)的影響來合理制定采購計(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)場施工需求。

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

自動(dòng)化儀表在生產(chǎn)運(yùn)營企業(yè)中一般是分為三個(gè)方向來進(jìn)行維護(hù)管理，分別是常規(guī)儀表、過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)階段需要采購的自動(dòng)化儀表設(shè)備一般也分為常規(guī)儀表、過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)營中維護(hù)工作較少，但卻在項(xiàng)目建設(shè)過程中起到了至關(guān)重要的作用，也是項(xiàng)目采購的重點(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、流量儀表、物位儀表、溫度儀表和壓力儀表。儀表閥門和流量儀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和流量儀表的過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說對相關(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檢測器、有毒氣體檢測器等。過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?？刂葡到y(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)自身對格蘭規(guī)格的選擇。

2.2 自動(dòng)化儀表設(shè)備采購計(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)備的采購計(jì)劃應(yīng)優(yōu)先考慮對相關(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)柜成套供貨的過程分析儀表對配管、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。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，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)儀表中儀表閥門和流量儀表會(huì)影響配管專業(yè)設(shè)計(jì)，需要優(yōu)先采購，物位儀表、溫度儀表、壓力儀表等有特殊安裝要求且對配管和設(shè)備等專業(yè)有影響的應(yīng)優(yōu)先采購。

自動(dòng)化儀表設(shè)備的采購計(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)場施工需要等因素進(jìn)一步優(yōu)化采購計(jì)劃，如在滿足設(shè)計(jì)進(jìn)度前提下，應(yīng)優(yōu)先采購供貨期較長的進(jìn)口儀表閥門，而后采購供貨期較短的國產(chǎn)儀表閥門，或者是優(yōu)先采購現(xiàn)場施工急需的儀表設(shè)備。

關(guān)于儀表材料的采購，由于其對其他相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)基本沒有影響，因此主要考慮供貨周期和現(xiàn)場施工進(jìn)度要求，優(yōu)先采購供貨期較長的進(jìn)口儀表材料如卡套管閥件，其次再考慮采購供貨期相對較短的國產(chǎn)儀表材料。此外，由于儀表材料類大多采用的是框架協(xié)議的采購方式，其招投標(biāo)流程較一般物資供應(yīng)合同長，因此建議盡早啟動(dòng)采購流程，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，而往往在施工過程中包設(shè)備儀表設(shè)備的安裝存在最多的問題就是設(shè)計(jì)遺漏或者接口不匹配等，而造成這些問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題，針對成套包設(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)對成套包中儀表資料的審查。針對包設(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)目儀表設(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)備儀表格蘭安裝問題探討

在施工過程中，成套包設(shè)備儀表的安裝存在最多的問題是設(shè)計(jì)遺漏或者接口不匹配等，而其中最常見的一個(gè)問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)格不匹配的問題則主要是因?yàn)楦裉m的選型是由過程接口尺寸、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)議并沒有簽訂，此時(shí)無法提供準(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問題。

（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)開始階段就完成，這樣既可以解決電纜外徑信息問題，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，盡量不要把問題留到現(xiàn)場，但往往因設(shè)計(jì)階段的工作量較大，格蘭選型問題常常會(huì)被忽略，將問題留給將來現(xiàn)場施工階段解決。

（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)營都會(huì)使用，因此建議建設(shè)單位可以購買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)部門之間的材料協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語

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。通過合理優(yōu)化自動(dòng)化儀表設(shè)備的采購計(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)。