1.1 设计的种类
设计可根据项目性质分类,也可按设计性质分类。
1.1.1 根据项目性质分类
(1)新建项目设计
新建项目设计包括新产品设计和采用新工艺或新技术的产品的设计。这类设计往往由开发研究单位提供基础设计,然后由工程研究部门根据建厂地区的实际情况做出工程设计。
(2)重复建设项目设计
由于市场需要,有些产品需要再建生产装置,由于新建厂的具体条件与原厂不同,即使是产品的规模、规格及工艺完全相同,还是需要由工程设计部门进行设计。
(3)已有装置的改造设计
一些老的生产装置其产品质量和产量均不能满足客户要求,或者由于技术原因,原材料和能量消耗过高而缺乏竞争能力,必须对老装置进行改造,其中包括去掉影响产品产量和质量的“瓶颈”,优化生产过程操作控制,以及提高能量的综合利用率和局部的工艺或设备改造更新等。这类设计往往由生产企业的设计部门进行。
1.1.2 根据设计性质分类
(1)新技术开发过程中的设计
①概念设计 基础研究结束后,应进行概念设计。概念设计的规模应是工业化时的最佳规模。概念设计是从工程角度出发进行的一种假想设计,其做法可参照常规的工程设计方法和步骤,设计工艺流程,进行全系统的物料衡算、热量衡算和设备工艺计算,确定工艺操作条件及主要设备的型式和材质,进行参数的灵敏度和生产安全分析,确定三废治理措施,计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标。
②中试设计 按照现代技术开发的观点,中试的主要目的是验证模型和数据,即概念设计中的一些结果和设想通过中试来验证。
③基础设计 基础设计是新技术开发的最终成果,它是工程设计的依据。与技术设计不同的是基础设计除了一般的工艺条件外,还包括了大量的工程方面的数据,特别是反应工程方面的数据,以及利用这些数据进行设计计算的结果。
(2)工艺设计
工艺设计是工程师依据单一或数个过程(包括化学反应过程),设计出一个能将原料转变为客户所需求产品的生产流程和工厂。在设计的过程中,工程师要对生产流程的经济性、操作性、合理性、可靠性与安全性进行评估,要根据生产流程以及条件,选择适当的生产设备、管线、仪器等设施,并同时配合工厂的新建工程,将厂内的布局合理化与最适化,最终使工厂完工投产。
工艺设计工作,包括确定生产规模、产品方案、生产方法的选择与工艺流程设计、工艺计算、设备选型与计算、管道设计、车间设备及管道布置设计、编制设计说明书。
(3)工程设计
工程设计是根据建设工程的要求,对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证,编制建设工程设计文件的活动。工程设计是人们运用科技知识和方法,有目标地创造工程产品构思和计划的过程,几乎涉及人类活动的全部领域。通常工程设计包括工艺设计。
根据工程的重要性、技术的复杂性和技术的成熟程度及计划任务书的规定,工程设计可分为三段设计、两段设计和一段设计。重要的大型企业和使用较复杂的技术时,为了保证设计质量,可以按初步设计、扩大初步设计及施工图设计三个阶段进行。一般技术比较成熟的大中型工厂或车间的设计,可按扩大初步设计和施工图设计两个阶段的设计。技术上比较简单、规模较小的工厂或车间的设计,可直接进行施工图设计,即一个阶段的设计。
1)初步设计
根据设计任务书,对设计对象进行全面的研究,寻求在技术上可能、经济上合理的最符合要求的设计方案。主要是确定全厂性的设计原则、标准和方案,水、电、气的供应方式和用量,关键设备的选型及产品成本、项目投资等重大技术经济问题。所编制的初步设计书,其内容和深度以能使对方了解设计方案、投资和基本出处为准。
初步设计阶段要交付的文件有设计说明书,设备一览表,主要材料估算表,物料流程图,管道及仪表流程图,总平面布置图,车间设备布置图,关键设备总图,概算书和技术经济分析资料。
2)扩大初步设计
根据已批准的初步设计,解决初步设计中的主要技术问题,使之明确、细化。编制准确度能满足控制投资或报价使用的工程概算。
扩大初步设计要交付的文件要比初步设计阶段更为详细和准确。
3)施工图设计
主要目的是为施工服务。施工图是全部施工的依据,用于进行建筑安装工程、设备安装、管道敷设及标准和非标准设备、装置和金属结构的制造。
施工图设计的主要工作内容是完善初步设计中提出的工艺流程图设计、工艺设备布置设计、工艺管道布置设计和设备、管路的保温及防腐设计等。施工图设计的深度除了和初步设计互相连贯衔接之外,还必须满足以下内容。
①全部设备、材料的订货和交货安排;
②非标准设备的订货、制造和交货安排;
③能作为施工安装预算和施工组织设计的依据;
④控制施工安装质量,并根据施工说明要求进行验收。
施工图阶段是根据初步设计审批的意见,解决初步设计中特定的问题,并由此进行施工单位的编制施工组织设计、编制施工预算以及如何实施施工等。
施工图设计交付的文件有:根据初步设计的结果提供详细的施工安装用的图纸、表格和施工文字说明;向非工艺专业提供设计条件和提出设计要求;工程预算书。
1.1.3 根据设计范围分类
从设计范围分,工程设计通常又分为以工厂为单位和以车间为单位的两种设计。
工厂设计包括厂址选择、总图设计、工艺设计、非工艺设计、技术经济等各项设计工作。
车间设计分为工艺设计和其他非工艺设计两部分。工艺设计内容主要有生产方法的选择、生产工艺流程设计、工艺计算,设备选型、车间布置设计及管道布置设计,向非工艺专业提供设计条件,设计文件以及概(预)算的编制等项设计工作。
设计工作是基本建设的决定性环节。基本建设工程能否多、快、好、省地建成投产,在很大程度上取决于能否做出具有现代化先进科学技术水平的设计。因此,设计工作是一门政治、经济、技术三者相结合的科学。在我国,它必须从国家建设的根本利益出发;从符合国家的政治方针和技术政策出发;必须以积极的精神尽可能吸取科学技术上的最新成就,达到技术上先进,经济上合理,安全适用的要求。
设计工作是一个非常复杂而细致的工作。它是各种不同专业的设计人员形成一个以工艺为主体的团队,在同一目标下,进行集体的劳动、创造。高分子材料工厂工艺设计就是以高分子专业人员为主体。所谓主体,是指设计中的主导方面,而不是唯一的,更不是问题的全体。所以工艺设计人员应尽量考虑到其他各个非工艺专业的要求,要保证设计质量,不仅是工艺或某一专业的要求得到满足,而是所有有关专业的要求都能得到解决。
工艺设计人员应当具备各个方面的知识,要熟悉生产的特性及产品的工艺流程,了解先进的生产技术,掌握各种设备的性能及计算方法,掌握设计中所涉及的规范标准,懂得简单的经济分析,能遵循设计管理的规章制度等。
工艺设计人员还要与各个非工艺人员密切配合、精心设计,构思各种可能的方案,反复比较,选择其中优化的方案。
高度的责任心是一个设计工作者应具备的重要素质。正确的设计思想和相应的设计技术与经验是做好设计的必要条件。所以,设计人员要经常接触实际,积累经验。它不仅对设计新厂有用,而且对于已经投入生产的工厂,如何正确操作设备,发现并解决生产中的问题,提出改善工艺过程以及提高生产效率的各种措施,都是十分必需的。