Проектирование

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

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 произ-ва, архитектурно-строительную, отопления и вентиляции, электротехническую, генерального плана и внеш. инженерных коммуникаций, экономики произ-ва, сметно-финансовую; при подготовке каждой из этих частей в них включаются мероприятия по охране природы, к-рые 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 произ-ва; замена мех. процессов теплофизическими; рекуперация и утилизация теплоты; минимизация отходов произ-ва; 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 к-рых выбираются способ произ-ва 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 произ-ва, 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 к-рых 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 произ-ва. 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 к-рым намечаются проходы, подходы, галерии, обслуживающие площадки, т.е. осуществляется т.наз. монтажная проработка произ-ва. 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 к-рых 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 ср-вами 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, гра-фич. 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 к-рых 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, к-рые 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 к-рых хранятся базы данных для всех подсистем САПР, доступные ниж. уровням. На верх. уровне решаются наиб. сложные задачи, к к-рым 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. ср-ва 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". Т. обр., 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 произ-ва 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.