Лекция № 1 основные этапы, содержание и документация инженерного проекта теплоэнергетического оборудования

Основные этапы и, задачи инженерного проекта

Основными задачами при проектировании новых, а также совершенствовании существующих тепломассообменных установок является создание высокопроизводительных и экономичных устройств с максимальной интенси­фикацией технологических процессов. Современное про­ектирование объекта (системы) включает в себя: поста­новку задачи, сбор и обработку информации о подобных системах или их элементах, выбор или получение от за­казчика исходных данных и условий для работы объек­тов, анализ процессов, связанных с работой систем, со­ставление физической или математической модели со­здаваемого или совершенствуемого объекта или системы, исследование этой модели с учетом оптимальных пока­зателей и, как следствие этого, создание новых техно­логических процессов и схем, конструкций агрегатов, установок и т. д.

Проектирование тепломассообменных установок складывается из трех этапов:

1) составление проектного задания;

2) разработка технических предложений;

3) выполнение эскизного проекта;

4) разработка технического проекта;

5) выполнение рабочих чертежей.

В некоторых случаях этапы проектирования могут совмещаться.

Объекты и методы инженерного проектирования. Системы автоматизированного проектирования

С точки зрения промышленной теплоэнергетики, объектами инженерного проектирования могут являться следующие элементы, выстроенные в следующей иерархической системе:

1. Отдельный элемент конструкции (теплообменная труба, трубный пучок и пр.)

2. Отдельный элемент конструкции Элемент оборудования (теплообменник, ректификационная колонна и пр.)

3. Агрегат (холодильный, компрессорный и пр.) – совокупность нескольких элементов оборудования.

4. Установка (холодильная, котельная и т.п.) – совокупность нескольких агрегатов и элементов оборудования.

5. Технологический узел (например, тепловой пункт) и т.д.

В ходе инженерного проектирования для получения оптимальных конструкций данных объектов может применяться один из следующих методов (или их совокупность):

1. Объемно-планировочный (макетный) метод проектирования объектов. Проектирование объемным ме­тодом осуществляется путем создания масштабного макeтa. Объект создается со всеми присоединенными элементами оборудования, трубопроводами и другими сооружениями, определяющими их пространственное расположение, технологическую связь, т.е. имитирующих всю производственную обстановку на проектируемом объ­екте.

Благодаря наглядности и объемности при макетном способе проектирования быстро и рационально решается задача размещения оборудования и трубопроводов внутризаводского и цехового транспорта, освещения и вентиляции, пожарной безопасности и охраны труда в производственном помещении.

Макет выполняется в масштабах 1:25, 1:50, 1:100. Сборку макета объекта ведут из пластмассовых кассет­ных элементов здания, типового оборудования, трубопроводов и др.

При макетном проектировании можно выбрать наи­более целесообразный вариант компоновки оборудования, не прибегая к вычерчиванию всех вариантов на бумаге. Это экономит время и позволяет глубоко анали­зировать достоинства и недостатки различных вариан­тов размещения оборудования. Фиксацию расположения оборудования осуществляют фотографированием модели, после чего модель разбирают для создания очередного варианта компоновки и монтажа.

При макетном проектировании сокращается время проектирования, снижается стоимость технического про­екта, уменьшается объем проектной документации, возможны выбор лучшего варианта расположения обору­дования и трассировки трубопроводов и заблаговремен­ная разработка последовательности строительно-монтажных работ, т. е. сокращаются сроки строительства объ­екта.

Наличие макета на строительной площадке позволя­ет уточнять инженерные решения по ходу монтажных работ и избегать ошибок или отклонений от проекта.

На макете большого масштаба можно организовать тех­ническое обучение обслуживающего персонала в процес­се строительства объекта и тем самым содействовать быстрейшему пуску и вводу его в эксплуатации.

2. Моделирование проектируемого объекта

В настоящее время при проектировании теплоэнергетических объектов и систем для изучения процессов, происходящих в них, применяется метод математического моделирования. При использовании метода моделирования, объединяющего теоретические и экспериментальные исследования, повышается эффектив­ность проектируемых установок. Применение метода мо­делирования целесообразно в тех случаях, когда затруд­нительно или невозможно дать полное аналитическое ре­шение конкретной задачи, когда возможно создание модели, исследование на которой проще и целесообразнее, или ведется такое проектирование, в ходе которого меняются условия поставленной задачи (например, на­хождение оптимума, сравнение вариантов и т. д.), а это связано с большими затратами времени и ресурсов.

Наибольшее применение в теплотехнических расче­тах и исследованиях нашли следующие методы модели­рования: физическое, математическое и кибернетическое.

Физическое моделирование имеет в основе одинаковую физическую природу соответственных величин оригинала и модели. При этом, для того чтобы по данным, полученным на мо­дели, судить о поведении объекта в натуре, необходимо предвари­тельно доказать, что натура и модель подобны, подчиняются одним и тем же физическим законам и описываются одинаковыми математическими зависимостями.

Математическое моделирование является методом описания процессов с количественной и качественной сторон с. помощью математических моделей. При построении математической модели реальное явление упрощается - схематизируется, а по­лученная схема описывается в зависимости от сложности явления с помощью математического аппарата.

Виртуальное моделирование включает в себя как математическое, так и физическое моделирование и характеризуется большим разнообразием приемов. В основу его положены функциональный и структурный подходы к построению моделей. Средствами математического и виртуального моделирования являются вычислительные машины и устройства.

Содержание проектного задания, технического предложения, эскизного проекта

Проектное задание включает в сокращенном виде исходный материал для проектирования, например техническое задание, содержащее принципиальные требования к проекту, основные технологические чертежи, ис­ходные условия и материалы для проектирования (географическая привязка, сырьевая база, источники энергии, экология).

В соответствии с проектным заданием проектируемый объект должен отвечать определенным технологическим, экономическим и экологическим требованиям. По техно­логическим требованиям объект должен полностью соот­ветствовать технологии процесса, рабочим схемам и чертежам, а также техническим условиям для выпуска заданной продукции. По экономическим требованиям со­оружение объекта должно вестись с малыми затратами труда и с минимальными издержками производства. Сооружаемая установка не должна иметь вредных газо­вых, жидких и твердых выбросов. Все побочные про­дукты и вещества должны по возможности использовать­ся в проектируемом или смежном производстве.

Проектное задание наиболее «полноценно», если в его составлении принимают участие специалисты различного профиля, знакомые с современными аналогичными объектами и с общим направлением проектирования.

Техническое предложение включает в себя несколько вариантов проектных решений, на основании которых производится выбор основного варианта. Техническое предложение может включать в себя проработку вариантов по укрупненным показателям, а также технико-экономическую оценку вариантов.

Эскизный проект представляет собой принципиальные (черновые) решения по выбранному основному варианту проекта. Он может содержать принципиальные схемы проектируемого объекта, чертежи общего вида без детализации, и прочие сопроводительные документы.

Основные составляющие технического проекта

В техническом проекте дается окончательное техническое решение вопросов, поставленных в проектном задании, включающее следующие основные элементы:

• принципиальные схемы технологического процесса, основные исходные технологические и энергетические параметры и схемы управления, контроля и автоматиза­ции объекта;

• чертежи общих видов основных технологических аг­регатов и нестандартного вспомогательного оборудова­ния;

• чертежи и, схемы оборудования для очистки и пере­работки газообразных, жидких и твердых выбросов ос­новного производства и использования вторичных энер­горесурсов;

• компоновочные и строительные чертежи с необходи­мым количеством планов на различных отметках по вы­соте здания;

• развернутые схемы энерго-, водо-, воздухо-, и газо­снабжения;

• спецификация на все серийное и стандартное вспо­могательное оборудование, контрольно-измерительные приборы и элементы схемы автоматизации и защиты;

• перечень особых требований по технике безопасно­сти, противопожарной, грозовой, паводковой и других видов защиты объекта; .

• сметы на оборудование, монтаж и наладку;

• сметы на пробную эксплуатацию смонтированного оборудования;

• пояснительную записку.

На основании технического проекта заказывается ос­новное и вспомогательное оборудование, приборы конт­роля и автоматического регулирования и определяется объем затрат на реализацию проекта.

После рассмотрения специалистами и утверждения технического проекта приступают к выполнению рабоче­го проекта и рабочих чертежей, составляют специфика­ции на строительные материалы, трубы, арматуру, кабели, монтажное оборудование, и инструменты, вспомогательные материалы и средства механизации.

Рабочие чертежи

Комплект рабочих чертежей состоит из следующих частей:

• чертежей транспортных, энергетических и канализационных коммуникаций;

• строительных и монтажных чертежей;

• чертежей основного оборудования в сборе со всеми

• коммуникационными трубопроводами, лестницами и площадками обслуживания и стационарными подъемно-транспортными устройствами;

• чертежей узлов и отдельных элементов оборудова­ния;

• чертежей монтажно-коммуникационных систем щитов, пультов управления и установки приборов контроля и регулирования;

• чертежей очистных сооружений и других специаль­ных конструкций.

При изготовлении рабочих чертежей следует широко применять разработанные проектными организациями типовые чертежи и только в виде исключения выполнять специальные рабочие чертежи. Все рабочие черте­жи должны иметь размеры узлов и деталей, а также спецификации, содержащие конструкционные материалы и их массы.

Компоновку и размещение оборудования чаще всего выполняют на площадках многоэтажного помещения. В этом случае сокращаются трассы трубопроводов и коммуникаций, уменьшаются капитальные затраты на сооружение здания. Однако усложняется транспорти­ровка сырья и материалов, требуется установка дополни­тельных насосов, подъемников и других вспомогатель­ных сооружений.

Производственные помещения, где наблюдается большое выделение теплоты в результате работы теплоиспользующего оборудования необходимо проектировать в виде здания шатрового типа.

Оборудование, расположенное на открытой площадке, должно иметь защитные устройства в виде навесов, кожухов и других устройств для защиты от солнеч­ной радиации, атмосферных осадков, ветра и пыли. Не­обходимо стремиться к минимальному количеству разъемных соединений в нем, отдавая предпочтение цельно­сварным конструкциям. Для сосудов и трубопроводов с легкозастывающими продуктами необходимо предусматривать надежные системы обогрева. Питание аппаратов жидкостями и водой должно осуществляться по корот­ким трассам трубопроводов, имеющих уклоны для быст­рого слива. Оборудование также должно иметь дистанционное -управление, с тем чтобы свести до минимума работу обслуживающего персонала.

В зависимости от схемы производства и особенностей работы оборудования компоновка и размещение тепло-массообменных установок могут осуществляться на эта­жерках, выполненных из железобетонных элементов.

Для производств переработки взрыво- и пожароопасных веществ и особенно нефтепродуктов оборудование рекомендуется размещать на открытых площадках, оснащенных про­тивопожарными и противовзрывными устройствами.