儀表系統(tǒng)的設計理念論述

儀表系統(tǒng)的設計理念論述

模塊化設計的根本流程簡介

1確定工藝塊初步平面布置

首先由工藝專業(yè)依據(jù)工藝流程及功能把各主要設施分成一個個工藝塊，每個工藝塊包括了肯定數(shù)量的工藝系統(tǒng)，并初步定義各工藝塊的輸入輸出及相應管道尺寸，生成整個工廠的工藝塊流程圖。依據(jù)一些關鍵的現(xiàn)場位置因素比方風向及管道、供電的接入點等來安排組織各個工藝塊的初步平面布置，同時要盡量削減各工藝塊之間主管道的連接數(shù)量。組織各專業(yè)工程師一起討論各工藝塊的平面布置，通過全部專業(yè)間的通力協(xié)作以使布置滿意各專業(yè)的根本要求。

2工藝塊空間安排

依據(jù)工程允許的最大模塊的運輸尺寸和重量要求把各個工藝塊中的設備布置在鋼構造的模塊中，同時盡量使各模塊間的界面降低到最少。在這個過程中需要考慮及優(yōu)化重要管道的布置、電儀室的位置及尺寸、主橋架的走向、土建專業(yè)主框架的尺寸、預留空間等等。其中，電儀室里集成了掌握該模塊中全部電氣儀表設備的MCC和掌握柜。

3進展總圖

利用已定義好尺寸大小的工藝塊來進展總圖，確定供電及掌握系統(tǒng)的安排分布方案以及管道敷設和橋架的接入點。

4進展每個模塊的詳細尺寸重量

依據(jù)模塊中已確定的全部設備來進一步進展模塊的尺寸和重量，在這個過程中，要核實工程最終施工現(xiàn)場關于運輸和物流的全部相關要求。

5對模塊進展細節(jié)設計

在這個階段由全部專業(yè)一起開頭對模塊進展細節(jié)設計并開頭創(chuàng)立三維模型。

影響模塊化設計工程的重要因素

1工程執(zhí)行規(guī)劃

跟采納傳統(tǒng)施工方式的工程相比，模塊化設計工程要求工程根底設計的深度更深，供貨商提交最終版文件的時間要早，設計圖紙及材料需要滿意預制廠預制規(guī)劃的要求。

2運輸及物流因素

模塊的尺寸和重量限制是影響模塊化設計的關鍵因素之一，運輸?shù)姆绞椒椒ā⒉煌瑖液偷貐^(qū)對運輸?shù)南嚓P法律法規(guī)等方面的要求都需要在進展模塊化設計時有充分的考慮和完整的規(guī)劃。

3工程設計

早期的模塊化設計僅僅是針對管廊管架的模塊化設計，模塊的總體集成度水平較低，對設計而言僅需要考慮在施工的時候如何把管架預制成模塊以及現(xiàn)場施工時模塊間的安裝連接。隨著模塊化設計理念的不斷進展，后期的模塊化設計集成了一些工藝設備，所以需要在具體設計階段就開頭進展模塊化設計的考慮。而模塊化設計進展至今，集成度水平已大大提高，包括了裝置廠房、管道、電氣及儀表的集成，設計也變得更加簡單化，所以要求在工程的FEED階段就要應用模塊化的設計理念進展設計了。

4選購

模塊預制工廠的評定、材料掌握、幫助材料選購、關鍵材料供給商的催交等等都對模塊化工程的勝利至關重要。

5施工因素

施工是模塊化設計的最大推動因素同時也是最大的受益者。施工的一些重要因素比方現(xiàn)場勞動力本錢、工作效率、現(xiàn)場安全性、現(xiàn)場位置及間接費用等將會對模塊化設計產(chǎn)生影響。

儀表及掌握系統(tǒng)在模塊化設計中的根本設計原則

1掌握系統(tǒng)

傳統(tǒng)工程中，掌握系統(tǒng)一般多采納I/O卡件集中在機柜室，現(xiàn)場儀表信號從現(xiàn)場接線箱通過多對的掌握電纜（Homerun）連接到端子柜的方式。這樣的方式使得全部的掌握電纜必需在現(xiàn)場安裝，也使得儀表只能在現(xiàn)場進展調(diào)試。而在應用模塊化設計理念時，掌握系統(tǒng)應采納遠程I/O，并將之集中在為各個模塊設置的電儀室中。各電儀室中的遠程I/O再通過光纖連接到中心掌握室，光纖應采納預先埋地敷設的方式。這樣的方案使得現(xiàn)場施工的工作量降到最低，而且每一個模塊中的儀表都可以在模塊預制車間進展安裝接線，到了現(xiàn)場，僅需要將預埋好的通訊光纖進展端接即可。在設計中應盡早確定系統(tǒng)的I/O點數(shù)以及對掌握柜的要求，以盡早開展電儀室的設計。盡早邀請DCS/SIS硬件供給商的參加，提前確定掌握系統(tǒng)的軟硬件方案以滿意電儀室設計的要求。

2現(xiàn)場儀表

在模塊化設計中現(xiàn)場儀表通常遵循以下設計原則：

1）盡量削減分體式儀表的使用，或者分體局部在安裝時應盡量安裝在已有的鋼構造支撐上以削減對空間的占用。

2）盡早確定儀表所采納的測量技術及儀表類型，并使用儀表在樣本中的形狀尺寸進展前期的三維模型創(chuàng)立。

3）在傳統(tǒng)工程中，儀表的安裝位置一般在工程執(zhí)行的后期才需要確定，但是在模塊化設計中，儀表的安裝位置需要盡早確定以滿意模塊中空間的總體考慮協(xié)調(diào)。

4）對于流量儀表應盡量選擇對前后直管段要求小的類型。

3儀表信號和電源電纜及路徑

1）增加使用儀表電纜快速連接技術及相應材料，以削減現(xiàn)場電纜端接的工作量，削減現(xiàn)場施工的時間。

2）盡量削減各模塊間電纜的相互穿插連接，必要的模塊間電纜相互連接應采納預先埋地敷設的方式。

3）遠程I/O到中心掌握室的光纖采納預先埋地敷設的方式。

4）模塊中電儀室里MCC主供電電纜及儀表用UPS的供電電纜均采納預先埋地敷設的方式。

5）電儀室里遠程I/O到模塊中現(xiàn)場儀表的信號和供電電纜采納橋架敷設的方式。

4三維模型的設計

在傳統(tǒng)工程中，在設計并創(chuàng)立工程三維模型階段，一般在60％模型審查階段要求完成的內(nèi)容比方分支電纜橋架、盤柜、接線箱等，在模塊化設計中則要求在30％模型審查階段就要完成，在傳統(tǒng)工程中90％模型審查階段要求完成的內(nèi)容如分析小屋等，則要求提前到60％階段，所以對儀表和掌握系統(tǒng)設備定位以及形狀尺寸、重量的盡早確定提了高要求。

5儀表和掌握系統(tǒng)供給商最終資料確定

在傳統(tǒng)工程中，除了閥門、流量計等在線儀表由于需要建模對廠家最終資料要求的時間相對較早外，其它的離線儀表和掌握系統(tǒng)廠家資料的最終版要求時間比擬晚。但是在模塊化設計中，這些資料在進展60％模型審查時就需要供應，否則會影響整個設計的順當進展。所以需要工程團隊和供給商之間加強合作才能戰(zhàn)勝這個挑戰(zhàn)。

6儀表的檢驗和測試

1）在儀表供給商的廠房或車間進展FAT及SIFT。

2）在模塊預制安裝車間進展電纜通斷性測試以及儀表的標定和功能測試。

3）在施工現(xiàn)場進展回路測試和SAT。

模塊化設計的優(yōu)點

模塊化設計為業(yè)主供應了更具有價格競爭力的解決方案，從而也使工程公司在日益劇烈的競爭中能夠占有一席之地，它的優(yōu)點許多，主要表達在以下幾方面：

1）模塊化設計使得工藝裝置構造更加緊湊，從而優(yōu)化了總的占地面積，同時降低材料數(shù)量從而降低了工程的總投資。依據(jù)統(tǒng)計，采納模塊化設計最多時可以節(jié)省20％的總投資。對于總圖的優(yōu)化，模塊化設計可以讓總圖的占地面積顯著削減，多時可以削減30％－60％的面積。

2）依據(jù)統(tǒng)計，工人在現(xiàn)場施工的時間中，有30％的時間用于預備工作及奔波在來回現(xiàn)場的路上，有32％的時間用于等待材料或人員，僅有38％的時間真用于施工，可見在現(xiàn)場，施工工人的工作效率比擬低下。而模塊化設計將大量的施工時間從現(xiàn)場轉移到效率更高的車間或更有競爭力的地區(qū)，從而降低了工程的總投資。另外，現(xiàn)場勞動力數(shù)量的降低，也大大降低了發(fā)生安全事故的可能性，這對于特殊看重安全的業(yè)主來說的確是一個比擬大的亮點。

3）現(xiàn)場施工的工作量大幅降低，使得現(xiàn)場間接費用降低，從而總投資降低。模塊化設計會使得電儀的設計施工提前，這改善了傳統(tǒng)施工方式中電儀總是“拖后腿”的局面。

4）有的典型的模塊化設計具有肯定的通用性，設計可以重復使用。

模塊化設計的難點和挑戰(zhàn)

模塊化設計雖然具有許多優(yōu)點，但是在工程執(zhí)行的過程中也會面對許多困難和挑戰(zhàn)，主要表達在以下幾方面:

1）需要全部專業(yè)之間的良好協(xié)作。

2）供給商最終版資料的準時提交是很大的挑戰(zhàn)，同時，由于在早期建模時需要采納樣本資料以獲得設備的形狀尺寸和重量，而最終版資料和樣本資料之間的差異和改動會影響設計。

3）模塊化設計要求業(yè)主操作維護團隊的早期介入從而能在設計初期就充分考慮到操作維護對空間的要求。

4）模塊化設計使得工程的改動要求和后期的擴展要求變得困難。

5）工藝數(shù)據(jù)的轉變及儀表類型的轉變會影響儀表的尺寸和重量，這也會給設計帶來麻煩。

6）某些掌握系統(tǒng)元器件從安全區(qū)轉移到危急區(qū)中，會導致需要防爆外殼，這會