仪表系统的设计理念论述

仪表系统的设计理念论述

模块化设计的根本流程简介

1确定工艺块初步平面布置

首先由工艺专业依据工艺流程及功能把各主要设施分成一个个工艺块，每个工艺块包括了肯定数量的工艺系统，并初步定义各工艺块的输入输出及相应管道尺寸，生成整个工厂的工艺块流程图。依据一些关键的现场位置因素比方风向及管道、供电的接入点等来安排组织各个工艺块的初步平面布置，同时要尽量削减各工艺块之间主管道的连接数量。组织各专业工程师一起讨论各工艺块的平面布置，通过全部专业间的通力协作以使布置满意各专业的根本要求。

2工艺块空间安排

依据工程允许的最大模块的运输尺寸和重量要求把各个工艺块中的设备布置在钢构造的模块中，同时尽量使各模块间的界面降低到最少。在这个过程中需要考虑及优化重要管道的布置、电仪室的位置及尺寸、主桥架的走向、土建专业主框架的尺寸、预留空间等等。其中，电仪室里集成了掌握该模块中全部电气仪表设备的MCC和掌握柜。

3进展总图

利用已定义好尺寸大小的工艺块来进展总图，确定供电及掌握系统的安排分布方案以及管道敷设和桥架的接入点。

4进展每个模块的详细尺寸重量

依据模块中已确定的全部设备来进一步进展模块的尺寸和重量，在这个过程中，要核实工程最终施工现场关于运输和物流的全部相关要求。

5对模块进展细节设计

在这个阶段由全部专业一起开头对模块进展细节设计并开头创立三维模型。

影响模块化设计工程的重要因素

1工程执行规划

跟采纳传统施工方式的工程相比，模块化设计工程要求工程根底设计的深度更深，供货商提交最终版文件的时间要早，设计图纸及材料需要满意预制厂预制规划的要求。

2运输及物流因素

模块的尺寸和重量限制是影响模块化设计的关键因素之一，运输的方式方法、不同国家和地区对运输的相关法律法规等方面的要求都需要在进展模块化设计时有充分的考虑和完整的规划。

3工程设计

早期的模块化设计仅仅是针对管廊管架的模块化设计，模块的总体集成度水平较低，对设计而言仅需要考虑在施工的时候如何把管架预制成模块以及现场施工时模块间的安装连接。随着模块化设计理念的不断进展，后期的模块化设计集成了一些工艺设备，所以需要在具体设计阶段就开头进展模块化设计的考虑。而模块化设计进展至今，集成度水平已大大提高，包括了装置厂房、管道、电气及仪表的集成，设计也变得更加简单化，所以要求在工程的FEED阶段就要应用模块化的设计理念进展设计了。

4选购

模块预制工厂的评定、材料掌握、帮助材料选购、关键材料供给商的催交等等都对模块化工程的胜利至关重要。

5施工因素

施工是模块化设计的最大推动因素同时也是最大的受益者。施工的一些重要因素比方现场劳动力本钱、工作效率、现场安全性、现场位置及间接费用等将会对模块化设计产生影响。

仪表及掌握系统在模块化设计中的根本设计原则

1掌握系统

传统工程中，掌握系统一般多采纳I/O卡件集中在机柜室，现场仪表信号从现场接线箱通过多对的掌握电缆（Homerun）连接到端子柜的方式。这样的方式使得全部的掌握电缆必需在现场安装，也使得仪表只能在现场进展调试。而在应用模块化设计理念时，掌握系统应采纳远程I/O，并将之集中在为各个模块设置的电仪室中。各电仪室中的远程I/O再通过光纤连接到中心掌握室，光纤应采纳预先埋地敷设的方式。这样的方案使得现场施工的工作量降到最低，而且每一个模块中的仪表都可以在模块预制车间进展安装接线，到了现场，仅需要将预埋好的通讯光纤进展端接即可。在设计中应尽早确定系统的I/O点数以及对掌握柜的要求，以尽早开展电仪室的设计。尽早邀请DCS/SIS硬件供给商的参加，提前确定掌握系统的软硬件方案以满意电仪室设计的要求。

2现场仪表

在模块化设计中现场仪表通常遵循以下设计原则：

1）尽量削减分体式仪表的使用，或者分体局部在安装时应尽量安装在已有的钢构造支撑上以削减对空间的占用。

2）尽早确定仪表所采纳的测量技术及仪表类型，并使用仪表在样本中的形状尺寸进展前期的三维模型创立。

3）在传统工程中，仪表的安装位置一般在工程执行的后期才需要确定，但是在模块化设计中，仪表的安装位置需要尽早确定以满意模块中空间的总体考虑协调。

4）对于流量仪表应尽量选择对前后直管段要求小的类型。

3仪表信号和电源电缆及路径

1）增加使用仪表电缆快速连接技术及相应材料，以削减现场电缆端接的工作量，削减现场施工的时间。

2）尽量削减各模块间电缆的相互穿插连接，必要的模块间电缆相互连接应采纳预先埋地敷设的方式。

3）远程I/O到中心掌握室的光纤采纳预先埋地敷设的方式。

4）模块中电仪室里MCC主供电电缆及仪表用UPS的供电电缆均采纳预先埋地敷设的方式。

5）电仪室里远程I/O到模块中现场仪表的信号和供电电缆采纳桥架敷设的方式。

4三维模型的设计

在传统工程中，在设计并创立工程三维模型阶段，一般在60％模型审查阶段要求完成的内容比方分支电缆桥架、盘柜、接线箱等，在模块化设计中则要求在30％模型审查阶段就要完成，在传统工程中90％模型审查阶段要求完成的内容如分析小屋等，则要求提前到60％阶段，所以对仪表和掌握系统设备定位以及形状尺寸、重量的尽早确定提了高要求。

5仪表和掌握系统供给商最终资料确定

在传统工程中，除了阀门、流量计等在线仪表由于需要建模对厂家最终资料要求的时间相对较早外，其它的离线仪表和掌握系统厂家资料的最终版要求时间比拟晚。但是在模块化设计中，这些资料在进展60％模型审查时就需要供应，否则会影响整个设计的顺当进展。所以需要工程团队和供给商之间加强合作才能战胜这个挑战。

6仪表的检验和测试

1）在仪表供给商的厂房或车间进展FAT及SIFT。

2）在模块预制安装车间进展电缆通断性测试以及仪表的标定和功能测试。

3）在施工现场进展回路测试和SAT。

模块化设计的优点

模块化设计为业主供应了更具有价格竞争力的解决方案，从而也使工程公司在日益剧烈的竞争中能够占有一席之地，它的优点许多，主要表达在以下几方面：

1）模块化设计使得工艺装置构造更加紧凑，从而优化了总的占地面积，同时降低材料数量从而降低了工程的总投资。依据统计，采纳模块化设计最多时可以节省20％的总投资。对于总图的优化，模块化设计可以让总图的占地面积显著削减，多时可以削减30％－60％的面积。

2）依据统计，工人在现场施工的时间中，有30％的时间用于预备工作及奔波在来回现场的路上，有32％的时间用于等待材料或人员，仅有38％的时间真用于施工，可见在现场，施工工人的工作效率比拟低下。而模块化设计将大量的施工时间从现场转移到效率更高的车间或更有竞争力的地区，从而降低了工程的总投资。另外，现场劳动力数量的降低，也大大降低了发生安全事故的可能性，这对于特殊看重安全的业主来说的确是一个比拟大的亮点。

3）现场施工的工作量大幅降低，使得现场间接费用降低，从而总投资降低。模块化设计会使得电仪的设计施工提前，这改善了传统施工方式中电仪总是“拖后腿”的局面。

4）有的典型的模块化设计具有肯定的通用性，设计可以重复使用。

模块化设计的难点和挑战

模块化设计虽然具有许多优点，但是在工程执行的过程中也会面对许多困难和挑战，主要表达在以下几方面:

1）需要全部专业之间的良好协作。

2）供给商最终版资料的准时提交是很大的挑战，同时，由于在早期建模时需要采纳样本资料以获得设备的形状尺寸和重量，而最终版资料和样本资料之间的差异和改动会影响设计。

3）模块化设计要求业主操作维护团队的早期介入从而能在设计初期就充分考虑到操作维护对空间的要求。

4）模块化设计使得工程的改动要求和后期的扩展要求变得困难。

5）工艺数据的转变及仪表类型的转变会影响仪表的尺寸和重量，这也会给设计带来麻烦。

6）某些掌握系统元器件从安全区转移到危急区中，会导致需要防爆外壳，这会