Можно ли представить себе всю сложность такого процесса, как проектирование перерабатывающего завода? Питер Ватермейер рассказывает об этом процессе в своей книге. Ниже приведен фрагмент перевода.

Глава 19

Технический проект и разработка

   В обсуждении разработки компоновки нам было необходимо начать с некоторых более широких аспектов проекта завода и разработки, и мы сконцентрировались на некоторых общих проблемах. Теперь же, когда мы будем двигаться в сторону большей детализации, то увидим, что детали и соответствующие им системы и стандарты, управляющие проработкой этих деталей, являются фактически неотделимой частью высокоуровневых проектов и методик проектирования. Способ, который должен быть использован для разработки более критичных деталей, требует внимания на этапе выбора компоновки (обычно диктуемой критериями общего замысла), и, для хорошо спроектированного проекта, детали неразрывно связаны со способами покупки оборудования и управления строительством. Другими словами, рассмотрение деталей проекта не может откладываться на потом: они должны проявиться во всем, что касается системы основного заказа.

   В проекте перерабатывающего завода не бывает несущественных деталей. Сама идея непрерывного технологического процесса, подобного цепочке, подсказывает, что сбой одного отдельного элемента часто приводит к сбою всего процесса. Сначала может показаться, что это утверждение противоречит более ранним тезисам о важности распознавания и концентрации внимания на критичных проблемах и применения теории ограничения возврата к остальным. На самом деле все не так, если мы подразумеваем, что некритичные проблемы проекта являются таковыми только потому, что в них относительно легко разобраться, и они будут решены в процессе проработки соответствующей системы. Но система проектирования всегда является критичной проблемой.

   Мы начнем рассмотрение некоторых более узких проблем, касающихся отдельных дисциплин, для создания основы, которая позволить взглянуть на задачу более широко. Детали потребуются, главным образом, для понимания методологии разработки системы проекта.

19.1 Конструкции

   Как утверждалось в предыдущей главе, лучше всего разработать все приподнятые опоры оборудования, корпуса установок, площадки для доступа, эстакады для труб, опоры трубопроводов и кабельных каналов открытого типа как стальные конструкции. Исключения обычно бывают следующие:

• опоры главных элементов оборудования, где вследствие больших динамических нагрузок выгоднее смонтировать элементы на приподнятых, тяжелых бетонных конструкциях или объединить опоры с фундаментом;
• области, где требование огнестойкости делает стальные конструкции менее привлекательными;
• области, где приподнятый бетонный пол необходим для сбора и утилизации разлитой жидкости или образования твердых отходов, как и для защиты от пожара;
• области, где железобетон обеспечивает устойчивость к коррозии (иногда неоправданно!); и
• области, такие как цеха электролиза, где требуется определенная степень электрической изоляции.

   Для остальных задач, даже там, где железобетонная конструкция может сначала показаться более экономичным вариантом, ее обычно отвергают из-за относительной трудности модификаций и увеличенного объема работ на объекте: когда построены фундаменты, изготовление стальных изделий может продолжаться в цеху.
   Стальные изделия разрабатываются в формате линейных схем, основанных на компоновочных чертежах и нагрузках оборудования. После этого прорабатывается расположение стальных конструкций и детальные чертежи, также для подробного указания соединений со смежными частями (основаниями колонн, оборудованием на опорах и т.д.). Кроме этого, определяется расположение настилов, перил, напольных оградительных планок, лестниц, оболочек зданий, связанных обрешеток и архитектурных деталей. На этом этапе чертежи обычно передаются чертежнику-деталировщику по металлоконструкциям, работающему у производителя стальных изделий. Чертежник-деталировщик разрабатывает конкретные соединения, например сваренные клинья и болтовые соединения, и создает подробные производственные чертежи для каждого стального элемента, списки и диаграммы для резки сырья и соответствующий пронумерованный монтажный чертеж для облегчения руководства изготовлением и монтажом. Ответственный инженер-строитель удостоверяется, что детали пригодны для использования: они всегда должны соответствовать предопределенным типовым деталям.

   Иногда детализация в цеху выполняется командой разработчиков стальных изделий в рамках проекта или отдельным субподрядчиком, или потому, что такая разбивка работ по операциям является более удобной, или потому, что производитель стальных изделий не имел или, как вдруг выясняется, не имеет соответствующего опыта в детализации. Преимущество этого варианта в том, что детализация стальных изделий может начаться до заключения контракта на производство строительных металлоконструкций, но этот вариант имеет и недостатки:

• детализация может отличаться от той, которая принята на предприятии-изготовителе;
• если для производства стальных деталей потребуется разработка программ для станков с ЧПУ, может произойти некоторое дублирование работы; и, конечно,
• если разработанная техническая документация увеличивает стоимость проекта.

   Существуют доступные пакеты программного обеспечения, которые охватывают строительное проектирование, конструктивное построение и деталировку для предприятия-изготовителя стальных конструкций. Что касается всего программного обеспечения, потенциальный пользователь должен тщательно оценить, насколько оно пригодно в данном случае, рассмотрев не только стоимость программного обеспечения и его моральный износ, но также наличие обученных пользователей и возможные последствия (такие, как трудность внесения изменений). Например, программа может работать со всей конструкцией как с единым целым, так, что изменение одного элемента может привести к ненужным изменениям во всех других задействованных чертежах.

   Детальная разработка стальных изделий, оценка их влияния на доступ к другим связанным элементам и взаимодействия с ними, может оказаться самым сложным аспектом проектирования завода, в особенности для заводов, обрабатывающих твердые вещества, где иногда нужны сложные и неперпендикулярные соединения между конвейерами, скатами и опорами. Информация, которую надо принять во внимание, часто весьма сложна: стальные изделия соединяются и с опорами, и с большинством других смежных элементов. Особенно при проектировании кратчайшего пути может потребоваться много раз внести изменения в проект предприятия, и все равно решение будет выражено рядом неудовлетворительных компромиссов.

   Задача чертежника может быть значительно облегчена, а количество ошибок уменьшено при максимальном использовании стандартизированных проектов и систем проектирования. Эта практика также увеличивает конструктивность и улучшает внешний вид завода. Стандартизированные проекты должны включать:

• стальные соединительные детали;
• все использованные системы настилов, включая размеры панелей, промежуточные системы опор и деталей, зоны вокруг оборудования, вертикальные трубопроводы и кабельные каналы, покупные детали (например, решетки и их крепления), расположение и детали перил, стойки, напольные оградительные планки и соединения с главными структурными элементами;
• подобные детали для кровли, защитное покрытие стен, двери, окна, прозрачные панели и вентиляторы;
• лестницы, лестничные клетки и платформы;
• фермы подъемных кранов и их соединения с колоннами и рельсами, другие подъемные траверсы и устройства (шлюпбалки, тележки и т.д.);
• основания колонн, которые должны быть симметричными везде, где это возможно (иначе определенную их долю придется подрезать на объекте и поворачивать на 90 градусов, чтобы совместить с болтами фундамента);
• системы раскосов, включая небольшую возможность выбора для обеспечения достаточного размера проходов для трубопроводов и персонала; и
• температурные швы стальных изделий и скользящие опоры, для различных приложений и нагрузок.

   Вместе со смежными дисциплинами определяются стандартные расположения и детали, что необходимо для:

• оборудования, опор резервуаров и крепежных болтов;
• эстакад для труб и конфигурации соединений эстакад, дорожных перекрестков и сопряжений эстакад и зданий;
• различных трубопроводов, каналов и опор кабельных желобов, опор приборных панелей, стартеров моторов и так далее; и
• платформ доступа, на каждый тип оборудования, резервуара, КИП или группы клапанов. (Стандартные стальные изделия опор и платформ доступа должны учитывать задачи, для которых они предназначены, например, для мешалок в резервуарах, для которых доступ и обслуживание очень важны.)

   Общая практика проектирования завода должна учитывать компоновку всего оборудования в пределах перпендикулярной энергосистемы, избегая наклонных интерфейсов. Этот принцип иногда не оптимален в случае обработки твердых веществ, но тогда следует уделить внимание разработке неперпендикулярных интерфейсов для уменьшения вероятности ошибки. Общий принцип для облегчения проектирования в таких ситуациях — должна существовать максимум одна неперпендикулярность на интерфейс. Нужно избегать интерфейсов, имеющих неперпендикулярность и в плане, и в возвышении.

   Лучше всего это может быть проиллюстрировано случаем подъемного ленточного конвейера, взаимодействующего со зданием, которому конвейер не перпендикулярен в плане. Обычно попытка соединить портал конвейера и головную башню непосредственно со зданием оказывается неудачной. В этом случае лучше смонтировать на здании промежуточную раму параллельно или перпендикулярно к конвейеру и разработать головную башню конвейера, портал, платформу привода и т.д. как отдельную структуру. Все это может быть смонтировано на промежуточной раме при помощи скользящих опор в случае необходимости, но в любом случае оборудование может быть установлено по всей длине без сложного бокового регулирования. Конечный результат может заключаться в том, что промежуточная рама, возможно, будет разработана как часть головной башни конвейера, но проектировать намного легче, если считать промежуточную раму отдельным объектом, что, кажется, обладает преимуществом и для проектирования, и для строительства.

19.2 Прокладка трубопроводов

   В главе 14 мы имели дело с фундаментальными аспектами разработки прокладки трубопроводов, которые устанавливают систему технических требований к трубопроводам и определяют все компоненты (труба, фитинги и клапаны) в пределах каждого трубопровода. Мы также обсудили потребность в базовых критериях проектирования, включавших учет теплового расширения, коды для определения достаточности нагрузок и потребность в разработке стандартных конфигураций трубопроводов, соответствующих процессу. Теперь мы разберем эти проблемы более подробно, относительно их практического применения.