1、自動化儀表專業(yè)在項目建設各環(huán)節(jié)及工作內(nèi)容
項目建設從策劃、評估、決策、設計、施工，到竣工驗收、投入生產(chǎn)或交付使用的整個建設過程中，必須遵循一定的程序，我國長期遵循的基本建設流程如圖1所示，近幾年與國際接軌后的基本建設流程如圖2所示，實行項目核準制后的建設流程如圖3所示。不管遵循何種流程，都可以將基本建設分為項目前期和項目實施兩大基本環(huán)節(jié)。昌暉儀表將按照實行項目核準制后的項目建設流程進行說明。
圖1 我國采用的項目基本建設流程
圖2 與國際接軌后通用的項目基本建設流程
圖3 實行項目核準制后的項目建設流程
①項目前期
項目前期就是項目決策的規(guī)劃研究和投資決策時期，主要工作內(nèi)容是做好技術經(jīng)濟分析，以選擇最佳方案，確保項目建設順利進行，和建成后取得最佳經(jīng)濟效益。技術經(jīng)濟分析要完成項目建議書、工藝包比選、可行性研究(大型項目一般還要完成預可行性研究)、項目備案/核準和工廠(裝置)總體設計，為項目的投資建設提供市場分析、技術方案選擇、資源、建廠條件的落實情況及項目投資效益的評估等決策數(shù)據(jù)。
根據(jù)《國務院關于投資體制改革的決定》(國發(fā)[2004 120號]，對于政府投資項目必須審批項目建議書和可行性研究告，對于企業(yè)不使用政府資金投資建設的項目，一律不再實行審批制，區(qū)別不同情況實行核準制和登記備案制。核準申請報告重點論證政府關注的企業(yè)投資項目的外部性及公共性等問題，審核內(nèi)容主要是維護經(jīng)濟安全、合理開發(fā)利用資源、保護生態(tài)境、優(yōu)化重大布局、保障公共利益及防止出現(xiàn)壟斷等。但是，近年來許多項目在核準時，仍保留審批制的一些內(nèi)容，如:需要上級主管單位或部門批準的項目建議書及可行性研究報告等，這是項目建設政府行為和企業(yè)行為的有機結(jié)合，與投資項目核準制度改革并不沖突。
②項目實施
項目實施環(huán)節(jié)，就是為項目建設達到預期目標而完成的技術選擇和確定、工程設計、項目建設及開車等工作。
項目實施環(huán)節(jié)包括：
a、勘察設計(初勘和詳勘，初步設計和施工圖設計)、建設準備(征地、拆遷、“三通一平”乃至“七通一平”；
b、組織材料、設備訂貨；
c、辦理建設工程質(zhì)量監(jiān)督手續(xù)；
d、委托工程監(jiān)理；
e、準備必要的施工圖紙；
f、組織招標，擇優(yōu)選定施工單位;辦理施工許可證等)、施工、生產(chǎn)準備(培訓生產(chǎn)人員)；
g、組織有關人員參加設備安裝、調(diào)試和工程驗收；落實原材料供應；
h、組建生產(chǎn)管理機構(gòu)(健全生產(chǎn)規(guī)章制度)、竣工驗收(全面考核建設成果、檢驗設計和施工質(zhì)量)及考核評價(工程項目竣工投產(chǎn)、生產(chǎn)運營一段時間后，再對項目的立項決策、設計施工、竣工投產(chǎn)及生產(chǎn)運營等全過程進行系統(tǒng)評價)等階段。
一直以來，在項目前期，編制項目建議書、可行性研究報告及核準申請報告等，都委托有相應資質(zhì)的咨詢單位完成，建設單位只是企業(yè)規(guī)劃部門或經(jīng)濟部門專業(yè)人員配合完成相應工作。只有在項目實施的初步設計階段，才有包括自控專業(yè)在內(nèi)的各專業(yè)技術人員介入。
2、自動化儀表專業(yè)的任務和目標
①項目前期報告編寫階段
項目前期，主要是編制項目建議書、核準申請報告及可行性研究報告等，同時需要進行環(huán)評及安評等工作。在這一階段，一般是業(yè)主委托有資質(zhì)的咨詢單位編制相應的文件?？尚行匝芯繄蟾婧晚椖亢藴噬暾垐蟾娴木幹坪蛯徍?，首先需要確定的是項目的產(chǎn)品方案和工藝技術方案，即工藝、設備和自控三大專業(yè)有機結(jié)合的方案。
幾個報告和文件的編制主要用于投資決策，側(cè)重于對項目建設所依據(jù)的宏觀政策定性研究、市場預測和經(jīng)濟指標定量測算。在這一階段，自控專業(yè)等相應專業(yè)性比較強的工程技術專業(yè)，幾乎沒有什么明確的目標任務?？尚行匝芯繄蟾嬷泄に嚰夹g方案的自動控制部分，內(nèi)容深度僅達到對控制系統(tǒng)和儀表選型原則的定性描述和儀表投資估算條件的限制。核準申請報告則要求簡述項目的自控方案和自控水平的選擇。
編制可行性研究報告的咨詢單位會對項目的工藝技術方案進行綜合比選，綜合比選需要項目建設單位提供大量的基礎資料和支撐材料的同時，也會充分聽取和尊重建設單位對各工藝技術方案的選擇性意見，所以，項目建設單位的重點工作還包括參與綜合比選、確定詳細的工藝技術方案。在這一階段，建設單位對項目可能采用的工藝技術方案要從技術角度進行詳細調(diào)研、論證、比較和選擇。
同時，自控專業(yè)技術人員要緊密配合工藝專業(yè)工作，放眼全局，需要注意的幾點：
a、了解所選工藝技術方案對自控系統(tǒng)的要求，制定全廠性自控系統(tǒng)策略、控制水平、自控系統(tǒng)方案、控制室設置原則和數(shù)量、主要檢測方案/現(xiàn)場儀表/調(diào)節(jié)閥的配置種類與大致選型等；
b、確定主要工程量：過程控制系統(tǒng)、緊急關斷系統(tǒng)、火災檢測報警系統(tǒng)、可燃有毒有害氣體檢測報警系統(tǒng)、現(xiàn)場檢測儀表(壓力、溫度、液位計量及計量系統(tǒng)等)、調(diào)節(jié)閥及特殊儀表等的工程量；
c、關注設計中采用的主要標準和規(guī)范，重點是國外工藝包和國家標準、行業(yè)標準的配套。
這一環(huán)節(jié)的工作，自控專業(yè)的主要工作目標是確保本專業(yè)在項目可行性研究報告中做到：主要工程量不缺遺，監(jiān)控方案和控制策略不落后，資金估算不缺口，否則可能為后續(xù)的項目實施帶來不必要的麻煩。
預可行性研究與可行性研究階段，通過編制報告，明確項目總體目標、基本構(gòu)成和基本功能；提出投資估算和效益分析條件；完成系統(tǒng)的規(guī)劃設計，為決策提供依據(jù)。做到工程量不缺遺，即整個項目自控系統(tǒng)的工程量不能有缺失和遺漏。生產(chǎn)過程監(jiān)測控制系統(tǒng)一般不會出現(xiàn)缺遺，因此與之配套的與安全和管理相關的自控系統(tǒng)就是關注的重點。否則，項目建成后才采取新增或改造的辦法，就有可能需要對之前相關的已建工程進行更新改造，造成很大的浪費。比如，最近幾年的全廠信息化系統(tǒng)建設，在研究階段就應該有這一部分的規(guī)劃和投資估算，在總體設計、基礎設計及詳細設計等階段也都應該有相應的設計，但這幾年新建項目忽略了這部分內(nèi)容的很多，國家住建部已經(jīng)適時頒布了GB/T 50609-2010來規(guī)范這方面的缺失了。
監(jiān)控方案和策略不落后，這一點很好實現(xiàn)。一般的項目建設，在規(guī)劃設計階段都很容易做到所選擇的監(jiān)控方案和控制策略是相對較先進的。
按照有關規(guī)定，項目建設預可研和可研階段的投資估算、初步設計和基礎設計階段的設計概算、詳細設計階段的設計預算和工程完工后的工程決算，都有詳細的編制辦法和約束條件，如基礎設計概算，不得超出可行性研究投資估算額的10%。投資估算編制中的單項工程項目劃分為總圖豎向布置、建筑物、構(gòu)筑物、靜置設備、機械設備、工業(yè)爐、儲罐工程、工藝管道安裝、電氣、通信、自控儀表和管理系統(tǒng)、給排水、采暖通風及熱工等，其中自控儀表和管理系統(tǒng)，因設備種類多、臺件數(shù)多、產(chǎn)品品牌多及價格差異大等原因，投資估算編制難度最大，容易造成資金估算不足和缺口。
?實例1
比如，一個煤化工化肥項目，可研階段按照國際先進水平規(guī)劃，全廠僅設置一個全廠性中央控制室，將水系統(tǒng)、鍋爐、電站、空分、氣化、凈化、合成氨及復合肥等各生產(chǎn)單元的操作控制都設在一個中央控制室，并按照這個思路規(guī)劃控制室和控制系統(tǒng)基本配置，布置全廠總圖運輸主要指標、主要建構(gòu)筑物面積和主要工程量，并且做了一個相應的自控專業(yè)投資估算。到項目實施階段，隨著項目業(yè)主單位各專業(yè)人員的配備到位，要求各主要工藝單元分設控制系統(tǒng)和控制室的意見占上風，出現(xiàn)了初步設計方案與可研報告描述有較大偏差，初設概算超過可研估算較多的情況，最終只能將已經(jīng)評估過的可研報告進行再修改再評估。
除了上述工作之外，項目前期需要編制很多文件，建設單位的自控專業(yè)人員一定要在審核各文件時不追求大而全?，F(xiàn)在自控專業(yè)技術細分分支很多，不同的工廠會需要不同分支的檢測控制系統(tǒng)，并不是每個項目都需要市場上可以提供的所有的系統(tǒng)，并不是每個項目前期文件都需要全面敘述和論證控制系統(tǒng)的所有分支內(nèi)容。
?實例2
比如，項目前期都有項目安全預評價，安全預評價報告中必然有項目采取的安全方案描述和安全對策與建議，儀表安全技術包括非常多的內(nèi)容，并不是每一個項目都必須用到其中的所有技術。所以如果在安全預評價報告和后續(xù)的安全設施設計專篇中，為了保證項目安全評價順利通過評審而羅列所有的安全技術方案，很可能為項目未來的設計和實施帶來不必要的麻煩。
?實例3
曾經(jīng)有一個案例，項目是精對苯二甲酸(PTA)，其原料對二甲苯(PX)通過管道來自旁邊的煉油廠，PX進氧化反應器后，生產(chǎn)的反應產(chǎn)物是漿料，故裝置內(nèi)不存在易燃油氣泄漏問題，所以項目根本不需要設計安裝可燃有毒有害氣體檢測系統(tǒng)，但安全評價單位的評價報告卻寫出了工廠設置引進可燃有毒有害氣體檢測系統(tǒng)。這在安全預評價階段有利于預評價報告通過，但直接影響到接下來的項目實施和投資，因為按照《建設項目安全設施“三同時”監(jiān)督管理暫行辦法》(安全總局令第36號)，安全預評價報告中的安全措施，在基礎設計、詳細設計和施工安裝中都必須全部實施。
②項目前期工藝包的比選
工藝包的比選，主要是工藝技術方案和經(jīng)濟指標的比選，比較內(nèi)容和比較方法在《化工投資項目可行性研究報告編制辦法》(中國石化協(xié)產(chǎn)發(fā)[2006]76號文中有詳細的描述，包括技術來源、產(chǎn)品質(zhì)量、主要技術參數(shù)、原料路線、消耗、投資及成本等若干方面，比較工藝技術的先進性、可靠性、安全性、商業(yè)化程度及經(jīng)濟合理性等。根據(jù)中國石化協(xié)產(chǎn)發(fā)[2006]76號文，似乎沒有太多自控專業(yè)的內(nèi)容，但作為工藝包比選的參與者，最好全程參與工藝包交流、考察及論證等系列工作，這不單單是為了工藝包比選，更是為后期工藝包的設計及基礎設計等系列工作做好技術準備。
從工廠實際生產(chǎn)運行角度出發(fā)，在工藝包技術方案比選時，不能以為工藝生產(chǎn)自動化水平越高越好，不能要求使用最先進的自控技術，不能用自控系統(tǒng)的先進性和復雜性評判工藝包的先進性。
相反，越是簡單的自控系統(tǒng)越是可靠。目前先進控制技術(Advanced Process Control,APC)發(fā)展迅速，在國外的流程工業(yè)領域，APC的應用在穩(wěn)定裝置操作、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)量、節(jié)能降耗、提升企業(yè)競爭力及增加經(jīng)濟效益等方面有很多成功案例。但是工藝包比選，不能盲目、單純地把工藝包是否包含APC作為選擇要素來考慮。因為APC使用的難點不單是要求軟儀表計算的準確性，它對操作人員的調(diào)節(jié)及時性以及在線質(zhì)量儀表的品質(zhì)等要求都非常高，且應用好APC對項目單位人員個體、管理者團隊及管理制度等也有很高的要求。
統(tǒng)計表明，目前APC上線率低的主要原因是；工藝工程師的工藝計算精度低占47%，操作人員調(diào)節(jié)不及時占17%，在線質(zhì)量儀表不穩(wěn)定占12% 。20世紀末，曾有一個合成氨項目，當時可編程調(diào)節(jié)器剛剛進人中國市場，設計、設備成套及業(yè)主方等項目各方對可編程調(diào)節(jié)器熱情有加，在項目上設計選用可編程調(diào)節(jié)器完成合成氨系統(tǒng)的氫氮比和水碳比控制，由于沒有成熟的數(shù)學模型和控制策略，最終兩個系統(tǒng)一個都開不起來。
后來，筆者多年來關注多家單位了解，同工藝技術方案的國內(nèi)其他企業(yè)，即使在使用具有強大運算功能支持的DCS時，這兩個系統(tǒng)都因為數(shù)學模型建立和控制策略制定間題，還是沒有開發(fā)出來。
3、建設項目實施階段的任務和目標
項目實施階段包括設計、施工、試生產(chǎn)及竣工驗收等。對于包含3套及以上工藝裝置的新建大型石油化工建設項目，工藝包可能不是出自同一家，詳細設計也可能是由多個設計院完成的，為了對建設項目的總工藝流程、總平面布置、總定員、總進度和總投資進行控制，確保滿足環(huán)保、安全和職業(yè)衛(wèi)生的法律法規(guī)要求，協(xié)調(diào)并統(tǒng)一總體設計文件的內(nèi)容和深度，需要統(tǒng)一確定工程設計標準、設計原則和技術條件，優(yōu)化工廠總平面布置和公用工程系統(tǒng)設計方案，往往還要在基礎設計之前，與工藝包設計略同步或微超前安排總體設計環(huán)節(jié)。
總體設計內(nèi)容和深度詳見SPMP-STD-EM2002-2016《石油化工大型建設項目總體設計內(nèi)容規(guī)定》。工藝包就是工藝操作的具體詳細說明，是專利技術提供方針對某種工藝技術進行較系統(tǒng)的研究之后，給出的指導性(原則性)的流程、設備及相關工藝參數(shù)等資料，主要包括工藝流程、工藝基礎數(shù)據(jù)、工藝操作參數(shù)、關鍵的工藝計算及工藝設備等數(shù)據(jù)包，類似之前我國的技術設計。一般情況下，國外專利提供商的工藝包都有相當深的設計深度，有的甚至達到了基礎設計的深度，但沒有通行的國際標準，為了與國際接軌，我國制定了SPMP-STD-EM2001《石油化工裝置工藝設計包(成套技術工藝包)內(nèi)容規(guī)定》，設計者也可據(jù)此作為最低標準要求來審核國外工藝包的設計深度。
①設計階段
a、總體設計階段
總體設計階段主要是全廠性規(guī)劃設計，自控專業(yè)的主要任務是確定全廠自控水平和儀表選型原則，重點是規(guī)劃設計好全廠控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和控制室布置。與可行性研究階段自控專業(yè)的深度相差不大，但設計文件的深度直接決定下一步各裝置的基礎設計和詳細設計的文件內(nèi)容，并影響未來工廠自動化水平和裝置運行操作的模式、儀表選型檔次及儀表維修力量配備等。因此，在這一設計階段，自控專業(yè)要與工藝專業(yè)密切配合，根據(jù)工廠產(chǎn)品方案和工藝路線選擇，確定全廠的DCS和SIS水平。這里最關鍵的是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和控制室布置，并依此做出相對于可行性研究報告階段精確的投資估算。根據(jù)工藝水平選擇經(jīng)濟合理和技術合適的控制系統(tǒng)水平，切忌盲目追求先進。
有一個項目，全廠的3個主要裝置分別由3家設計院設計，在采購階段DCS招標時，由于事先沒有總體設計，也沒有一家設計院對全廠控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡及控制室等布置做出設計要求，建設單位采購人員不得已將3家設計院的DCS請購文件簡單匯總后合并成一份招標技術規(guī)格書發(fā)標。結(jié)果開標時出現(xiàn)各投標單位對標書理解和響應不一致的現(xiàn)象，有一家國際知名DCS制造商根據(jù)技術標書要求和I/O點數(shù)分布，設計全廠集中控制，設立了一個中央控制室、一對控制器和幾個遠程I/O站，并詳細計算了控制器負荷和數(shù)據(jù)總線通信負荷，根據(jù)其DCS應用案例，這樣設計完全滿足控制需要。但是該項目3個單位工程的功能完全獨立，按照國內(nèi)企業(yè)管理和建設單位經(jīng)驗，應該最少設置3個控制室。評標過程的復雜性可想而知，單統(tǒng)一技術方案就用了整整3天時間，相當于在評標階段才根據(jù)投標單位的技術方案來制定全廠控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。
b、工藝包設計階段
工藝包設計階段是在已經(jīng)確定了項目裝置采用工藝技術方案后，項目實質(zhì)性實施開始的第一步，對于自控專業(yè)來說，工藝包文件包含裝置PID中的控制回路的編號和名稱，PID中的控制儀表名稱、編號、工藝參數(shù)、型式以及主要規(guī)格等；還包括主要的聯(lián)鎖邏輯關系說明。這一階段的設計主要是以工藝專業(yè)為主，但自控專業(yè)要做大量的配合和協(xié)同設計，對于某一工藝過程必須采用的控制回路的結(jié)構(gòu)或某種形式/規(guī)格的儀表要有明確的選擇和確定。如某高壓分離器上的出口閥，必須采用高壓或高壓降的特種調(diào)節(jié)閥，這一回路和這一調(diào)節(jié)閥必須在工藝包儀表數(shù)據(jù)表中有詳細的描述。如煤化工氣化爐的氣氧比控制系統(tǒng)，和PTA裝置的氧化反應器的啟動和停車程序，工藝商必須在工藝包中給出詳細的控制策略和控制邏輯定義。
所謂的配合設計工藝包，要做到從全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧，考慮技術先進性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一，綜合實際條件，最大限度地滿足工藝的合理性。配合設計的同時也要解決好專業(yè)之間的一些矛盾，因為工藝專業(yè)可能要求實現(xiàn)的監(jiān)測方案要盡量完善，自動控制回路要盡量得多，甚至將管線導淋閥排放都設計成自動控制，實現(xiàn)無人操作，而自控專業(yè)則希望儀表與自控配置數(shù)量越少越好。
舉一個工藝包設計時沒有考慮建廠地實際情況的例子，某煤化工項目引進氣化工藝包，工藝包設計前還運輸足夠量的煤碳到外商工廠試燒以取得設計數(shù)據(jù)，在工藝包設計時，其中有一臺工況條件較惡劣的調(diào)節(jié)閥，外方根據(jù)試燒數(shù)據(jù)選擇使用某國際知名品牌的價格較高的偏心旋轉(zhuǎn)閥，要求該閥門內(nèi)件使用碳化鎢及陶瓷等材料，以達到耐磨、耐沖刷的目的。但由于工藝包設計時外方僅考慮正常生產(chǎn)情況需要，沒有考慮到該裝置建成后試車和運行負荷、建廠地污水處理能力及環(huán)境容量對整體工況影響等，因此，項目建成開車運行時，該閥門實際運行工況遠遠偏離國外試燒工廠的生產(chǎn)工況，以至于在試生產(chǎn)階段就頻繁故障并很快報廢，工藝包設計方和調(diào)節(jié)閥制造商都感到非常意外。而同一個工程，在一個工段內(nèi)幾乎所有的容器上都設計安裝有液位開關，聯(lián)鎖相關閥門，工程建成與后來連續(xù)開車幾年后證明，設計安裝這些液位開關根本沒有必要，四十余臺進口液位開關全部閑置，造成投資浪費近六十萬元。
c、基礎設計階段
基礎設計是在工藝包設計基礎上的又一個設計階段，類似于原來的初步設計，但有涵蓋原來的工藝基礎設計、工程基礎設計及初步設計等階段的設計內(nèi)容，按照SPMP-STD-EM2003-2016《石油化工裝置基礎工程設計內(nèi)容規(guī)定》，因為項目的所有技術原則和方案已經(jīng)在總體設計階段確定，所以在基礎設計階段，設計文件深度應能滿足業(yè)主審查、工程物資采購準備和施工準備并開展詳細工程設計的要求。
在基礎設計階段，自控專業(yè)負責擬定控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)的技術方案、儀表選型規(guī)定、電源及氣源的供給方案等;完成初步的儀表清單(數(shù)據(jù)和選型)、控制室平面布置和儀表盤正面布置方案，開展初步的詢價工作。
基礎設計審查通過后，除了鋼材及線纜等安裝材料的精確數(shù)量以外，整個項目的自控系統(tǒng)工程量就確定了：一次元件、變送器、控制系統(tǒng)及調(diào)節(jié)閥等的型式基本確定，一些整裝設備，如機組及泵等成套儀表系統(tǒng)也基本清楚了。所以，基礎設計在整個項目周期中非常關鍵。
基礎設計階段，設計院的工作技術含量相當大，設計工程師們會將設計經(jīng)驗、類似項目運行取得的經(jīng)驗和存在的問題及市場上儀表專業(yè)技術的發(fā)展狀況等都進行深度融合，形成儀表專業(yè)基礎設計文件。
在基礎設計階段，因為設計單位可能不止一家，所以作為建設單位的專業(yè)技術人員，首先必須要有個“全廠一盤棋”的概念，即著眼于全廠控制系統(tǒng)的完整性和可靠性。在總體設計文件的基礎上，重點關注全廠性系統(tǒng)性的設計，其次要仔細審核儀表數(shù)據(jù)表，關注每一類儀表選型是否符合國情和其本廠項目的實際條件，關注全廠各裝置儀表選型原則是否一致，并統(tǒng)一標準。有一個項目，依托老裝置改擴建一套新裝置，新裝置地理位置離老裝置距離近2km，在項目安裝后調(diào)試階段，發(fā)現(xiàn)儀表空氣壓力低，所有的調(diào)節(jié)閥不能動作，分析發(fā)現(xiàn)，原來是基礎設計時P&ID沒有考慮儀表空氣管道阻力引起的壓力降和氣源供氣容量，改管道已經(jīng)根本不可能，增加儀表空氣壓縮機也不現(xiàn)實，最終只能在新裝置區(qū)增加一個大空氣儲氣罐才解決問題，延誤整個工期近一個月。
儀表選型符合本廠項目的實際條件，是關鍵中的關鍵，基礎設計階段如果儀表選型錯誤，到詳細設計時是很難改變的，因為儀表選型改變牽涉諸如設備開口、材料及概算等很多方面。比如某項目在基礎設計時，設計院按照設計慣性選用大量浮筒液位計，而實踐證明當時的導波雷達液位計性價比較浮筒液位計高得多，建設單位提出更改但與設計院談不攏，最后在項目采購時，業(yè)主綜合比選雷達和浮筒兩種儀表，最終選擇導波雷達，到安裝時由于兩種儀表安裝方式不同，設備開口已經(jīng)按照浮筒液位計制造好，又做了很多工作才得以順利安裝。
儀表選型符合條件和國情是指，如果是引進項目外商工藝包，有些設備選型不一定符合國情，要重點關注。比如，有一個引進工藝包，其PFD和主要設備表中有一個三通選擇閥，國內(nèi)根本沒有類似的閥門，只好在基礎設計階段修改流程，用國產(chǎn)化的普通閥門組合成閥組替代三通選擇閥。
d、詳細設計階段
詳細工程設計文件是在基礎工程設計的基礎上進行的，是項目實施的直接依據(jù)，在過去叫工程設計或施工圖設計，其內(nèi)容和深度應滿足通用材料采購、設備制造、工程施工和裝置投產(chǎn)運行的要求。SPMP-STD-EM2005-2016《石油化工裝置詳細工程設計內(nèi)容規(guī)定》是最新的統(tǒng)一規(guī)定，原來執(zhí)行的各專業(yè)施工圖設計內(nèi)容和深度規(guī)定依然可以作為重要標準和依據(jù)來使用。
從SPMP-STD-EM2005-2016《石油化工裝置詳細工程設計內(nèi)容規(guī)定》可以看出，在詳細設計階段，其設計深度具體到儀表具體參數(shù)、型號和安裝螺絲墊片的統(tǒng)計。拿到詳細設計圖紙后，就可以進行所有儀表設備和材料的采購、DCS組態(tài)及施工計劃的編制等工作了。
基礎設計完成后，圖紙多、數(shù)據(jù)多，之后的項目實施過程中，設計單位會在適當?shù)臅r候有詳細的設計交底，但作為項目業(yè)主單位，對設計圖紙要有詳細認真的審核，盡量將所有問題解決在采購施工前。儀表參數(shù)的校核與安裝方式設計和安裝材料校核是重點工作。如，某合成氨改造項目的造氣工段儀表安裝位置，設計院按照該廠多年前的老版圖紙設計，將大多數(shù)儀表設計安裝在廠房一樓環(huán)境惡劣的環(huán)境中，安裝工程進行大半時才被發(fā)現(xiàn)，造成工期延誤十多天，安裝材料和人工浪費近15萬元。同一工段的一個關鍵的調(diào)節(jié)閥的工作條件苛刻，對閥門的耐磨性要求很高，可是由于設計院的筆誤，將介質(zhì)“含塵煤氣水”寫成“水”，招標采購時也都沒有在意，直到開車一周后該閥門嚴重內(nèi)漏，造成直接損失達五十多萬元。
②采購階段
采購階段是項目建設的重要環(huán)節(jié)，項目投資基本上都在這一環(huán)節(jié)完成，從國家制定的招/投標法，到各單位制定的各種采購制度規(guī)定等，都可以看出采購的重要性。
關于采購，對不同類別的產(chǎn)品，采購策略不一樣；對同類型的產(chǎn)品，采購者、采購方式和采購渠道不同，采購周期和價格也各異。但是無論哪個單位什么時間采購哪些產(chǎn)品，從準備到招標到到貨驗收，除商務之外，重中之重應該是儀表參數(shù)校核和系統(tǒng)一致性的確認。
儀表參數(shù)校核，是從設計一開始始終需要重視的重要內(nèi)容，前述合成氨廠調(diào)節(jié)閥一例，如果在采購時能夠發(fā)現(xiàn)該問題，也同樣可以避免損失。
系統(tǒng)一致性確認，就是要確認所采購儀表與該儀表所處周邊環(huán)境一致、和諧，包括所采購儀表與儀表回路系統(tǒng)和與之關聯(lián)的設備工藝系統(tǒng)的一致性。儀表回路系統(tǒng)的一致性主要是硬件連接和信號匹配性，如某工程大量使用氣體檢測儀表，設計院原設計選用的是國產(chǎn)某品牌的產(chǎn)品，采用標準兩線制原理設計的儀表，在業(yè)主采購時評標結(jié)果是國外某品牌產(chǎn)品中標，但最后安裝時發(fā)現(xiàn)進口產(chǎn)品是三線制，而原設計的是兩線制，電纜已經(jīng)敷設，浪費和延期是必然的。又如某工程采購分析儀表若干套，招標采購時為了節(jié)約投資，將每套分析儀表中本該是國外成套的顯示記錄儀換成國產(chǎn)液晶無紙記錄儀，投標方是一家純粹的商務代理，招標方則無人接觸過這種儀表，結(jié)果采購時節(jié)省了大量資金，但調(diào)試時無論如何液晶顯示器上都沒有顯示，最后分析發(fā)現(xiàn)原因是國產(chǎn)液晶顯示記錄儀只能接收4-20mA標準信號，而進口分析儀表輸出的是在4-20mA標準信號的基礎上還疊加有特殊數(shù)字的信號。
③施工階段
項目施工階段是項目建設的高潮，期間可能同時進行的有設計及采購等環(huán)節(jié)，所以這一時期是項目建設需要投入人力、物力最大的時期，除了施工單位外，設計代表要常駐現(xiàn)場，供應商要不斷地在現(xiàn)場服務并解決問題。作為自控專業(yè)的工作人員，這一時期的工作也是要在不同的工作中穿插交叉進行的。
施工管理者包括施工單位、監(jiān)理單位及政府質(zhì)監(jiān)部門等，施工管理模式也有多種，但作為建設單位的儀表專業(yè)技術人員，筆者認為這一時段的主要任務是協(xié)調(diào)解決施工中出現(xiàn)的技術問題、掌控施工質(zhì)量并認真對待工程中各項費用的支付。
盡管目前各設計單位的設計質(zhì)量都比較高，并且建設單位從項目一開始的各個階段都對設計高度關注，但在施工時仍會有很多技術問題需要及時解決，對于有些問題設計院的現(xiàn)場代表會積極解決，但每一個工程都會遇到出現(xiàn)問題而各方相互推諉的現(xiàn)象：設計院不承認有設計問題，供應商不承認供貨有質(zhì)量問題，施工單位說沒辦法解決安裝實際問題，這種情況下，就需要建設單位協(xié)調(diào)解決問題了。如某工程設計有三十余臺帶毛細管遠傳壓力的差壓變送器，設計院的數(shù)據(jù)表當時是按照某知名品牌的儀表安裝尺寸設計的，業(yè)主招標采購時卻是另一家國際知名品牌變送器中標。當初設計院專業(yè)之間互提條件，設備管道上儀表安裝過程接口的設計也沒有錯誤，設備制造和施工單位管道安裝也都符合設計，但就是出現(xiàn)三十余臺變送器沒法安裝的問題：設備和管道上的接管和法蘭內(nèi)徑比變送器隔離膜片插入部件外徑小0.8mm，各相關單位都沒錯，僵持不下，最終在僵持一個多月后，各方默認采取現(xiàn)場變更方案，更改設備和管道上的短接和法蘭解決了問題，但是也延誤了工期。
在施工期間要有計劃、有目的地按照自己單位的實際情況，在安裝過程中優(yōu)化設計安裝方案。如某工程實施過程中，設計差壓/壓力變送器很多，安裝圖都是按照標準圖冊的安裝圖設計的，鑒于所訂購變送器都是質(zhì)量可靠的進口產(chǎn)品，在施工伊始，建設單位與施工單位溝通，提出將全部變送器在取壓點處就近安裝，導壓管最長不超過500mm，并取消部分相應的二次閥門、排污閥門、保溫箱和保護箱，甚至取消了一些蒸汽伴熱。經(jīng)幾年的實際運行表明，這樣安裝與原設計會多使用一些電纜和穿線管，但是節(jié)約了大量的導壓管和二次閥門和排污閥門(排污使用變送器上的排污螺釘)，且減少了導壓管堵塞，杜絕了二次閥門，排污閥門和蒸汽伴熱管線的泄露且蒸汽消耗等現(xiàn)實問題。
最后，就是掌控施工質(zhì)量。首先施工質(zhì)量是施工隊干出來的，不是管理者管出來的，但是作為建設單位，對施工質(zhì)量卻不可忽視，各種標準、規(guī)定、規(guī)范和文獻資料在施工質(zhì)量控制這方面很多，但大型裝置施工期間參加工種多交叉作業(yè)多，所以筆者認為，施工質(zhì)量管理過程中，最重要的是施工期間的成品質(zhì)量保護和管理。一些工程中因交叉作業(yè)導致已安裝設備損壞，致使已安裝橋架及管線等變形的例子很多，在此不再枚舉。
④調(diào)試和試/開車階段
經(jīng)過前期各相關單位的努力，工程建成開車了，有一種比較流行的說法，即化工裝置開車就是開儀表，足見儀表在化工裝置開車運行期間的重要性和工作量之大，在此階段和此后相當一段時間里，儀表工需要投入的工作量是相當大的。盡管前面各環(huán)節(jié)各階段各相關人員都為儀表專業(yè)做了很大的努力，但是原始開車和以后相當長的一段時間里，儀表及其系統(tǒng)各種問題會不斷涌現(xiàn)。
調(diào)試和試/開車階段儀表專業(yè)應該做好下列幾項工作：
a、高度關注檢測控制系統(tǒng)策略設計的合理性和儀表選型的合理性。前面提到，工藝專業(yè)可能要求實現(xiàn)的監(jiān)測方案要盡量完善，自動控制回路要盡量得多，而自控專業(yè)則希望儀表和自控配置的數(shù)量越少越好，這是流程工業(yè)工藝專業(yè)和自控專業(yè)永遠不可避免的矛盾。那么在原始開車和以后相當一段時間里，原設計的檢測控制系統(tǒng)策略(檢測點設置、控制聯(lián)鎖回路策略及儀表選型等)肯定會有這樣那樣的問題需要解決，所以自控專業(yè)人員必須多留心這方面的問題。比如某制藥企業(yè)，生產(chǎn)要求給一個廠房內(nèi)8個反應罐精確定量加水，設計流程是水經(jīng)過泵加壓和電磁流量計計量后進入反應釜，電磁流量計選用的是某進口品牌。從設計圖紙上看沒發(fā)現(xiàn)問題，但開車運行相當一段時間內(nèi)水計量一直不準，農(nóng)藥生產(chǎn)對加進去的水量精度要求很高，這就導致長期各個批次產(chǎn)品質(zhì)量差異很大。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，是計量控制策略設計不合理，流量計出口到各反應釜的水流管道長短不一，管道內(nèi)留置的水沒有考慮計量；計量輸出控制泵的啟/停，調(diào)節(jié)精度不夠;流量控制儀表是簡單的流量積算儀，沒有過沖量設定和定量控制功能。后經(jīng)技術改造后才解決問題。
b、重視儀表數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)與實際工況的一致性與其差異，對儀表選型和儀表開表運行的影響。即使是采用非常成熟的工藝方案建設項目，因建設地點不一樣，使用原料差異，管理和操作水平差異的存在，具體的控制系統(tǒng)和儀表參數(shù)也會有差別，這些差別也會導致儀表數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)的差異和儀表選型的不合理，所以在裝置開車之后的一段時間里，對實際工況差異引起的儀表選型數(shù)據(jù)的變化要重點關注，以便于對不合理的儀表配置與選型進行技術改造。
c、總結(jié)并淘汰部分不適合項目建設的制造商及供應商。這主要是企業(yè)管理部分內(nèi)容，但專業(yè)技術人員的意見也是至關重要的，對項目建設期間的供應商、制造商在開車后進行總結(jié)評比篩選，是很重要的一部分。
石油化工、電力及冶金等項目的建設，因建設時期、項目類型、建設地點、建設模式、參建各方管理水平和人員素質(zhì)不同而不同。不管建設哪類項目，技術方面投入工作量最大的是設計院，設計院對各種設計規(guī)范和標準的理解肯定比其他單位要到位得多，盡管筆者引用了大量案例來闡述建設單位自控人員參與項目各階段工作的重要性和必要性，但作為建設單位的技術人員積極參與各階段工作，必須充分尊重在項目建設中處于技術主導地位的設計院。
作者：胡平杰，大唐國際化工技術研究院有限公司
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