【正文】 50 接地作用和要求 ..................................................................................... 50 接地系統(tǒng)的設計原則與方法 .................................................................... 52 第十章 施工試驗及驗收 ............................................................................................... 53 1 自控工程的施工 ............................................................................................. 53 施工工作內容 ......................................................................................... 54 2 自控工程的試運行和驗收 ................................................................................. 54 儀表的調校 ............................................................................................ 54 儀表的試運行 ........................................................................................... 54 儀表的交工驗收 ..................................................................................... 55 設計總結 ...................................................................................................................... 56 參考文獻 ...................................................................................................................... 57 第一章 序言 1 課程設計的重要性 本課程設計旨在培養(yǎng)學生初步分析和設計過程控制工程的能力，使學生在修完有關過程控制基本理論課程基礎上，通過該課程學習進一步了解過程控制工程方面的相關知識，能夠初步掌握過程控制工程設計的程序和方法、相關規(guī)程與規(guī)定，進行工程設計的表達和相關設計文件編制。 工程設計是工程建設中一個重要的環(huán)節(jié)，是工程項目實施的依據(jù)。沒有一個成熟的工程設計，就不可能有一個良好的實施結果，甚至會導致工程項目的失敗。作為過控專業(yè)的學生，除了要有堅實的理論基礎外，還必須掌握一些工程方面的知識，才能成為合格的自動化工程技術人員。通過此次的工程設計，讓我們能建立起過程控制工程設計的概念，對過程控制工程設計有一整體的了解。特別是在老師的指導下，進行自控工程設計的訓練，使我們在畢業(yè)后走上工作崗位，如果在自控工程領域工作，可大大縮短熟悉的過程?？梢哉f自控工程設計是我們過控專業(yè)學生的一項基本功，今后無論從事本學科領域的哪方面工作，都是極為有用的。 自控工程設計是 為了實現(xiàn)生產過程的自動化，用圖紙資料和文字資料的形式表達出來全部工作。也是我們工科專業(yè)學生加強工程實際觀念，進行專業(yè)知識全面綜合運用的一個極好的過程。自控工程設計是運用過程控制工程的知識，針對某生產工藝流程，實施自控方案的具體體現(xiàn)。完成自控工程設計，既要掌握控制理論及控制工程的基本理論，又要熟悉自動化技術工具的使用方法及型號、規(guī)格、價格等信息，而且要學習本專業(yè)的有關工程實際知識，如項目概念及項目運作方式、招標及投標、工程設計的程序和方法、儀表安裝方式及常用設備材料的規(guī)格、型號等。在經過一次自控工程設計的全面 訓練后，能使我們深深體會到各專業(yè)課程所學知識的有機結合和綜合應用的重要性。 課程設計密切結合過程工業(yè)實際的實踐環(huán)節(jié)之一，是學習完《過程控制工程》課程和下廠實習后進行的一次全面的綜合練習。其目的在于加深對過程控制工程設計思想的理解，掌握 過程控制領域常用和有效的控制方案和控制系統(tǒng) ， 掌握過程工業(yè)典型操作單元的控制方案和系統(tǒng)特點；并接受嚴格和系統(tǒng)的實驗操作訓練，從而為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)工作和擔負實際工程任務打下良好和堅實的基礎。 2 課程設計的任務 1） 、了解自控工程設計的任務和方法步驟，其他相關專業(yè)的分工與 協(xié)作。 過程裝備與控制工程課程設計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 2． 2） 、熟悉自控工程設計相關的標準、規(guī)程和規(guī)定的選用原則。 3）、 掌握自控設備選型原則、設備及儀表流程表達。 4） 、掌握自控工程設計中儀表連接、供電供氣、控制室設計及安全防護設計原則及方法。 5）、 了解自控工程設計中涉及的其他文件的編制方法。 自控工程設計的基本任務是負責工藝生產裝置于公用工程、輔助工程系統(tǒng)的控制，檢測儀表、在線分析儀表和控制及管理用計算機等系統(tǒng)的設計以及有關的順序控制、信號報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)（ SIS）和緊急停車系統(tǒng)（ ESI）的設計。完成這些基本任務時，還要考慮自控所 用的輔助設備及附件、電氣設備材料、安裝材料的選型設計；自控的安全技術措施和防干擾、安全設施的設計；以及控制室、儀表車間與分析器室的設計。 在這個“新體制”中，列出自控工程設計的八項任務：負責生產裝置、輔助工程和公用工程系統(tǒng)的檢測、控制、報警、聯(lián)鎖 /停車和監(jiān)控 /管理計算機系統(tǒng)的設計；負責檢測儀表、控制系統(tǒng)及其輔助設備和安裝材料的選型設計； 負責檢測儀表和控制系統(tǒng)的安裝設計；負責 DCS、 PLC、 SIS、 ESD 和上位計算機（監(jiān)控、管理）的系統(tǒng)配置、功能要求和設備選型，并負責或參加軟件的編制工作；負責現(xiàn)場儀 表的環(huán)境防護措施的設計；接受工藝、系統(tǒng)和其他主導專業(yè)的設計條件，提出設備、管道、電氣、土建、暖通和給排水等專業(yè)的設計條件；負責控制室、分析器室以及儀表車間的設計；負責工廠生產過程計量系統(tǒng)的設計。 按照當前實施的設計“新體制”的要求，自控工程設計階段的工作可歸納為以下六個方面的內容：根據(jù)工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（ PCD: Process Control Drawing） 。配合系統(tǒng)專業(yè)繪制各版管道儀表流程圖（ Pamp。ID: Piping and Instrumentation Drawing） 。征集研究用戶對 Pamp。ID 及儀表設計規(guī)定的意見；編制儀表請購單，配合采購部門開展儀表和材料的采購工作；確定儀表制造上的有關圖紙，按儀表制造商返回的技術文件，提交儀表接口條件，并開展有關設計工作；編（繪）制最終自控工程設計文件。 在設計工作中，必須嚴格的貫徹執(zhí)行一系列技術標準和規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)有同類型工廠或實驗裝置的生產經驗及技術資料，使設計建立在可靠的基礎上。在設計過程中，應對工程的情況、國內外自動化水平、自動化技術工具的制造質量和供應情況，以及當前生產中的一些新技術發(fā)展的情況進行深入調查研究，才能有一個正確的判斷 ，做出合理的設計。設計中還應加強經濟觀念，注意提高經濟效益。 自控工程設計常用的方法是有工藝專業(yè)提條件，而自控與工藝專業(yè)一起討論確定控制方案，確定必要的中間儲槽及其容量，確定合適的設備余量，確定開、停車以及緊急事故處理方案等。這種設計方法對合理確定控制方案，充分發(fā)揮自控專業(yè)的主觀能動性是有益的。但在實際設計過程中，尤其對一些新工藝，有時主要是由工藝專業(yè)提出條件確定控制方案，自控專業(yè)進行設計，在某些國外的公司就采用這種做法。 過程裝備與控制工程課程設計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 3． 3 課程設計的內容和概述 在接到一個工程項目后，進行自控工程設計時，按照什 么樣的方法來完成這些內容呢？本節(jié)介紹完成這些內容的先后順序和它們之間相互關系。 ① 熟悉工藝流程 這是自控設計的第一步。一個成功的自控設計，自控設計人員對工藝熟悉和了解的深度將是重要的因素。在這階段還需要收集工藝中有關的物性參數(shù)和重要數(shù)據(jù)。 ② 確定自控方案，完成工藝控制流程圖（ PCD） 了解工藝流程，并在和工藝人員充分協(xié)商后，定出各監(jiān)測點、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案，在此基礎上可畫出工藝控制流程圖（ PCD） ,并配合工藝系統(tǒng)專業(yè)完成各版管道儀表 流程圖（ Pamp。ID）。 ③ 儀表選型，編制有關儀表信息的設計文件 在儀表選型中，首先要確定的是采用常規(guī)儀表還是 DCS 系統(tǒng)。然后，以確定的控制方案和所有的監(jiān)測點，按照工藝提供的數(shù)據(jù)及儀表選型的原則，查閱有關部門匯編的產品目錄和廠家的產品樣本與說明書，調研產品的性能、質量和價格，選定檢測、變送、顯示、控制等各類儀表的規(guī)格、型號。并編制出自控設備或儀表數(shù)據(jù)表等有關的信息的設計文件。 ④ 控制室的設計 自控方案的確定，儀表選型后，根據(jù)工藝特點，可進行控制室的設計 。對采用常規(guī)儀表時，首先考慮儀表盤的正面布置，畫出儀表盤布置圖有關的圖紙。然后均需畫出控制室布置圖及控制室與現(xiàn)場信號連接的有關設計文件，如儀表回路圖、端子配線圖等。在進行控制室設計中，還應向土建、暖通、電氣等專業(yè)提出有關的設計條件。 ⑤ 節(jié)流裝置和調節(jié)閥的計算 控制方案已定，所需的節(jié)流裝置、調節(jié)閥的位置和數(shù)量也都已確定，根據(jù)工藝數(shù)據(jù)和有關計算翻番進行計算，分別列出儀表數(shù)據(jù)表中調節(jié)閥及節(jié)流裝置計算數(shù)據(jù)表與結果。并將有關條件提供給管道專業(yè)，供管道設計之用。 ⑥ 儀表供電、供氣系統(tǒng)的設計 自控系統(tǒng)的實踐不僅需要供電，還需要供氣（壓縮空氣作為啟動儀表的氣源，對于電動儀表及 DCS 系統(tǒng)，由于目前還大量使用氣動調節(jié)閥，所以氣源是不可少的）。為此需按照儀表的供電、供氣負荷大小及配置方式，畫出儀表供電系統(tǒng)圖、儀表空氣管道平面圖（或系統(tǒng)圖）等設計文件。 ⑦ 依據(jù)施工現(xiàn)場的田間，完成控制室與現(xiàn)場見聯(lián)系的相關設計文件 等土建、管道等專業(yè)的工程設計深入開展后，自控專業(yè)的現(xiàn)場條件也就清楚了。此時按照現(xiàn)場的儀表設備的方位、控制室與現(xiàn)場的相對位置及系統(tǒng)的聯(lián)系要求，進行儀表管線的配置工作。在此基礎上可列出有關的表格和繪制相關的圖紙，如列出電纜表（管纜）及橋架布置圖、現(xiàn)場儀表配線圖等。 過程裝備與控制工程課程設計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 4． ⑧ 根據(jù)自控專業(yè)有關的其他設備、材料的選用等情況，完成有關的設計文件 自控專業(yè)除了進行儀表設備的選用外，這些儀表設備在安裝過程中，還需要選用一些有關的其他設備材料。對這些設備材料需根據(jù)施工要求，進行數(shù)量統(tǒng)計，編制儀表安裝材料表。 ⑨ 設計工作基本完成后，編寫設計文件目錄等文件 在設計開始時，先初定應完成的設計內容，待整個工程設 計工作基本完成后，要對所有的設計文件進行整理，并編制設計文件目錄、儀表設計規(guī)定、儀表施工安裝要求等工程設計文件。 上述設計方法和順序，僅僅是原則性的提法，在實際的工程設計中各種設計文件的編制，還應按自控工程的程序進行。 自控專業(yè)工程設計的如圖 11 所示，工作程序圖反應了自控專業(yè)在各版Pamp。ID 期間所要開展的工作。對于圖 11 所示工作程序圖有以下幾點的說明。 ① 圖中各版 Pamp。ID 期間所列的各種設計文件時表示開始編制的時間，有些設計文件在該期間可以完成，有些文件則要延續(xù)到設計后期才能完 成，如儀表索引、儀表回路圖； ② 圖中所列的設計文件對于某個具體工程項目，并不一定都要完成，可以根據(jù)需要編繪有關的設計文件。啟動儀表時若設計選用，則設計文件應增繪相關圖，本程序中未列入； ③ 化工工藝專業(yè)提交的自控設計條件有兩種形式 ，一種為工藝流程圖和工藝說明、材料平衡表、主要控制說明等設計資料；一種為“儀表條件圖”。兩種形式自控專業(yè)都能接受； ④ 儀表采購的配合工作在基礎工程設計階段就開始了，如向采購部門提供“ 儀表設計規(guī)定”，推薦和評估儀表詢價廠商等； ⑤ 儀表定位會議一般與模型審核會（設備、配管模型） 設計的一起召開。對于不開 過程裝備與控制工程課程設計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 5． 過程裝備與控制工程課程設計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 6． 模型設計的工程項目，儀表定位會議往往不正式的召開。而儀表的定位是通過自控專業(yè)與管道等專業(yè)往返設計圖、表以及相互的協(xié)商來確定的； ⑥ 程序圖中未包括的 DCS 應用組態(tài)所需的設計文件。這類設計文件在過程設計完成后根據(jù)需要編制，編制時要完成的設計文件有：工藝流程