проектирование

ПРОЕКТИРОВАНИЕ химических производств

процесс создания комплекса техн. документов, необходимых для обеспечения финансирования работ, заказа на строит. материалы и изготовление оборудования, строительства предприятия, монтажа приборов и оборудования, его пуска и вывода на заданную производительность. Хим. производства как объекты П. отличаются: многостадий-ностью получения целевого продукта; наличием вспо-могат. систем (тепло-, холодо- ч электроснабжения, подготовки сырья, обезвреживания и удаления отходов производства, автоматич. регулирования, отопления и вентиляции, оборотного водоснабжения), обеспечивающих бесперебойное протекание осн. технол. процесса; большой протяженностью и сложностью коммуникаций. В состав хим. производства могут входить отделения приготовления и регенерации катализаторов, аналит. лаборатории, мех. служба, трансформаторные и распределит. подстанции, бытовые помещения. Для размещения осн. производства, всех служб и коммуникаций сооружаются многоэтажные корпуса, трубопроводные эстакады и подземные каналы.

Традиционная технология. П. каждой из перечисл. систем требует спец. знаний, опыта, навыков и поэтому подразделяется на относительно самостоят. части: монтажно-техно-логическую, контроля и автоматизации производства, архитектурно-строительную, отопления и вентиляции, электротехническую, генерального плана и внеш. инженерных коммуникаций, экономики производства, сметно-финансовую; при подготовке каждой из этих частей в них включаются мероприятия по охране природы, которые затем суммируются в спец. разделе расчетно-пояснит. записки проекта. Разрабатываются также техн. проекты нестандартизир. оборудования.

Осн. показатели высокого научно-техн. уровня принятых проектных решений:

по монтажно-технол. части-наличие условий для безопасной работы в предельно допустимых режимах; макс. механизация и автоматизация производства; замена мех. процессов теплофизическими; рекуперация и утилизация теплоты; минимизация отходов производства; выбор простого, серийно выпускаемого оборудования, обеспечение условий для его монтажа и ремонта индустриальными методами и миним. вынос на открытые площадки; группировка однотипного и равнокатегорийного оборудования; минимизация длин инженерных трасс;

по системам контроля и автоматизации-применение стандартных контуров и унифицир. блоков автоматич. регулирования и использование его распределенных систем на базе микропроцессорной техники;

по архитектурно-строит. части-макс. простота формы всех сооружений, применение типовых, серийно выпускаемых изделий, обеспечение условий для естеств. вентиляции;

по электротехн. части — бесперебойность электроснабжения, полное использование установленных мощностей;

по генеральному плану и внеш. инженерным коммуникациям — макс. плотность застройки при создании условий для полной механизации строит. и монтажных работ, минимизации встречных грузопотоков, длин трубопроводных, автомобильных и ж.-д. трасс, требования пожарной безопасности.

Сложность объектов П. и определенная противоречивость приведенных выше показателей качества проекта обусловливают сложность информац. потоков внутри проектной организации и появление многочисл. обратных связей. В соответствии со строит. нормами разработка проекта, как правило, проводится в две стадии: "Проект" и "Рабочая документация". Началу собственно П. предшествуют техни-ко-экономич. исследования, по результатам которых выбираются способ производства продукции, его место размещения и масштабы.

На стадии "Проект" после получения задания на П. и исходных данных от заказчика и научно-исследоват. организаций проектировщики-технологи анализируют эти сведения и дополняют схему материальных потоков узлами, обеспечивающими безопасность эксплуатации производства, удобство ремонта оборудования и трубопроводов, и на основе расчета материальных и тепловых балансов рассчитывают и выбирают основное и вспомогат. оборудование, определяют размеры аппаратов индивидуального изготовления. Затем совместно с проектировщиками-механиками технологи размещают оборудование на отведенной площадке на территории предприятия и готовят задания на разработку проектов перечисленных выше систем, зданий и сооружений. Проектировщики-смежники по первоначальным заданиям предварительно изучают свои части проекта и согласовывают полученную промежуточную документацию с технологами и механиками. Последние с учетом промежуточных чертежей уточняют компоновку оборудования и оформляют монтажно-технол. часть проекта в составе расчетно-пояснит. записки, принципиальных технол. схем, чертежей размещения оборудования, заказных спецификаций оборудования и смет, в которых определяются затраты на его приобретение и монтаж. Примерно такой же состав имеют остальные части проекта.

На стадии "Рабочая документация" на основании рассмотренного заказчиком и утвержденного проекта углубленно прорабатываются все узлы и блоки производства. На планах и разрезах цеха (отделения) прокладываются трассы внутрицеховых коммуникаций (трассирование), размещаются запорная, регулирующая и предохранит. арматура, датчики систем автоматич. регулирования, для обеспечения доступа к которым намечаются проходы, подходы, галерии, обслуживающие площадки, т. е. осуществляется т. наз. монтажная проработка производства. По ее результатам подготавливают задания: строителям — на П. фундаментов под оборудование, эстакад и каналов для прокладки трубопроводов, отверстий в стенах и перекрытиях для пропуска труб, закладных деталей для их крепления; сантехникам-для прокладки воздуховодов, размещения стояков приточной и вытяжной вентиляции, приборов отопления; электрикам-для трассирования силовых и осветит. кабелей, установки отключающей и защитной арматуры, прокладки сетей заземления; специалистам по автоматизации-для определения мест размещения локальных пультов и щитов контроля и автоматизации, импульсных линий, трасс сжатого воздуха. На этой стадии работа проектировщиков всех специальностей завершается изготовлением подробных монтажных схем, общемонтажных и деталировочных чертежей, конструктивных чертежей строит. конструкций (железобетонных, кирпичных, металлических), планов и разрезов межцеховых коммуникаций, подробных спецификаций деталей трубопроводов, арматуры, тепловой изоляции, кабельной продукции, строит. изделий и материалов, монтажных записок, уточненных смет.

Из всего многообразия проектных процедур при создании любой части проекта выполняются след. группы работ: 1) синтез схем (технологических, конструктивных, электроснабжения и др.), 2) определение размеров потоков (материальных, электрич., силовых и т. п.), 3) расчет размеров элементов схем (размеров аппаратов, диаметров трубопроводов, сечений балок и др.), 4) размещение элементов схем в пространстве, 5) прокладка коммуникаций, 6) расчет и выбор деталей коммуникаций, 7) составление смет и заказной документации, 8) составление расчетно-пояснит. записок.

Автоматизация П. Описанная выше технология П. претерпевает в настоящее время значит. изменения, что объясняется в осн. созданием и все более широким распространением систем автоматизированного проектирования (САПР), появление которых в хим. фирмах США и др. высокоразвитых стран относится к сер. 50-х гг. 20 в., в проектных организациях хим. профиля в СССР — к сер. 60-х гг.; соотв. доля работ, выполняемых средствами САПР, составляла (1988) 70% в США и 15–20% в СССР. Их быстрое развитие и проникновение почти во все сферы деятельности проектных организаций обусловлено разработкой высокопроизводит. персональных ЭВМ (ПЭВМ), что позволило реализовать принципиально новую технологию П. По этой технологии расчетные, графич. и операционно-поисковые процедуры оперативно выполняются на ЭВМ, а действия проектировщиков-смежников также оперативно согласовываются через сеть ПЭВМ и базу данных о проектируемом объекте.

Общепринята концепция трехуровневых САПР. Ниж. уровень образуют автоматизир. рабочие места, базой которых служат конструктивно связанные между собой ПЭВМ (локальные сети ПЭВМ), дающие проектировщику возможность, помимо традиционных проектных расчетов, использовать обширные графич. "меню" и формировать на экранах дисплеев элементы схем, чертежей размещения оборудования и т. д. Локальные сети управляются одной-двумя более мощными ЭВМ, которые в сочетании с графич. дисплеями высокой разрешающей способности и программно-управляемыми чертежными автоматами-графопостроителями образуют средний уровень САПР. На этом уровне формируются и изготовляются чертежи большей сложности и размеров. Основа верх. уровня — мощные универсальные ЭВМ, в памяти которых хранятся базы данных для всех подсистем САПР, доступные ниж. уровням. На верх. уровне решаются наиб. сложные задачи, к которым относятся: синтез и оптимизация сложных хим.-техкол. схем, экономико-мат. исследования, расчеты на прочность сложных строит. конструкций и др.

САПР включают методич., программное, информац., техн. и организац. обеспечения; от полноты и качества этих компонентов зависит эффективное функционирование систем всех уровней. Совр. средства САПР позволяют из приведенного выше перечня групп проектных работ практически полностью автоматизировать работы, относящиеся к группам 2, 3, 6 и 7. Работы из групп 1,4, 5 и 8 м. б. выполнены в процессе творческого диалога "проектировщик-ЭВМ". Таким образом, освобождая инженера от выполнения трудоемких рутинных операций, САПР принципиально изменяет характер труда проектировщика, позволяет на всех этапах принимать оптим. проектные решения путем анализа мат. моделей производства и прогноза работы его наиб. важных узлов в разл. условиях эксплуатации.

^{Лит.: Гринберг Я. И., Проектирование химических производств, М., 1970; Гуревич Д. А., Проектные исследования химических производств, М., 1976; Кафаров В. В., Ветохин В. Н., Основы автоматизированного проектирования химических производств, М., 1987.}

_{Я. И. Гринберг}