海外煉化工程設(shè)計評審要點研究

沈江濤徐歆桐 中石化上海工程有限公司 上海200120

工程項目設(shè)計評審是對設(shè)計質(zhì)量進(jìn)行有效控制的重要手段。設(shè)計評審的目的是為了控制設(shè)計文件，包括設(shè)計中間文件和設(shè)計成品文件的質(zhì)量，確定設(shè)計輸出是否達(dá)到了設(shè)計輸入要求，檢驗項目的設(shè)計成品是否達(dá)到項目合同、業(yè)主標(biāo)準(zhǔn)及項目指定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，找到設(shè)計中需要改進(jìn)之處，從而保證項目的技術(shù)水平和設(shè)計質(zhì)量，實現(xiàn)項目設(shè)計的優(yōu)化。

設(shè)計評審一般包括兩方面的內(nèi)容，一是項目設(shè)計開展過程中，針對不同設(shè)計階段在達(dá)到預(yù)定的設(shè)計進(jìn)度節(jié)點時需要開展的設(shè)計評審;二是項目設(shè)計開展過程中，遇到技術(shù)性的問題，需要進(jìn)行設(shè)計評審來解決問題。本文主要針對第一種情況進(jìn)行論述。

海外煉化工程項目的質(zhì)量策劃中，一般均需包括對工程設(shè)計的評審要求。業(yè)主的招標(biāo)文件(Instruction to Bidders，簡稱ITB)通常會規(guī)定承包商對設(shè)計評審的要求，承包商按照ITB文件編制的設(shè)計評審計劃和規(guī)定一般需要得到項目業(yè)主的批準(zhǔn)后才能實施。業(yè)主項目管理團(tuán)隊針對項目的質(zhì)量審計，也會包含對承包商設(shè)計評審開展情況的檢查。

因此，承包商在進(jìn)行項目質(zhì)量策劃時，需要對項目設(shè)計評審的要點進(jìn)行研究，明確設(shè)計評審的范圍、內(nèi)容，并對評審時間節(jié)點、參加人員等作出計劃，必要時還需編制項目設(shè)計評審規(guī)定。(一般可采用承包商公司的標(biāo)準(zhǔn)文件)。

1 設(shè)計評審計劃

雖然因項目類型的不同，設(shè)計評審的內(nèi)容和要求也會有所不同，但一般境外煉化工程項目需完成如下設(shè)計評審:

(1)3D模型審查(3D Model Review)。

(2)HAZOP審查(HAZOP Review)。

(3)SIL評估(Safety Integrity Level Evaluation)。

(4)施工可行性審查(Constructability Review)。

(5)操作、維修可行性審查(Operation and Maintainability Review)。

(6)總圖、設(shè)備布置圖審查(Plot Plan Review)。

(7)危險區(qū)域劃分圖審查(Electrical Hazardous Area Classification Review)。

(8)各專業(yè)綜合審查(Squad Check)。

此外，必要時還應(yīng)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化評審(Value Engineering Review)、工廠準(zhǔn)備就緒程序(Plant Readiness Program)評審等。

2 3D模型審查

3 D模型設(shè)計的范圍與深度已經(jīng)從最初僅限于主要設(shè)備、管道、結(jié)構(gòu)的建模，發(fā)展到設(shè)備部件細(xì)節(jié)、管道支架、接線箱、操作柱、照明、機(jī)柜等各種細(xì)部信息的準(zhǔn)確表達(dá)。

對于海外煉化工程項目而言，3D模型設(shè)計已經(jīng)成為了一個最基本的要求，而境外業(yè)主對于3D模型設(shè)計的要求通常也更為苛刻，甚至可以說最終交付的模型幾乎就是一個和現(xiàn)場實際情況完全一致的虛擬現(xiàn)場。

為了保證模型和相關(guān)專業(yè)設(shè)計文件的一致性，以及各相關(guān)設(shè)計的實際可行性，必須在項目的不同階段進(jìn)行模型審查。通常模型審查可以在完成建模工作量的30%、60%、90%三個不同階段組織模型審查會，而且每個階段審查的重點均有所不同。

2.1 各階段模型審查重點

以某典型海外煉化工程項目為例介紹各階段模型審查的重點。

2.1.1 30%模型審查的重點

(1)總圖布置。

(2)設(shè)備布置。

(3)設(shè)備主管口方位。

(4)關(guān)鍵管道(管徑不小于DN250的管道以及主要應(yīng)力管道)的管路布置。

(5)地下設(shè)施布置。

(6)主要建構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)。

(7)主要設(shè)備基礎(chǔ)布置。

(8)主電纜橋架布置。

2.1.2 60%模型審查的重點

(1)確認(rèn)30%模型審查意見關(guān)閉情況。

(2)管徑不小于DN50的管路布置。

(3)建構(gòu)筑物設(shè)計一致性。

(4)主要給排水、消防管路布置。

(5)所有的設(shè)備基礎(chǔ)布置。

(6)檢維修梯子平臺設(shè)計。

(7)在線儀表布置。

(8)主要電氣設(shè)備布置。

(9)二次橋架布置。

(10)暖通設(shè)備及風(fēng)管布置。

(11)與主要機(jī)械設(shè)備、儀電設(shè)備供貨商資料的一致性。

2.1.3 90%模型審查的重點

(1)確認(rèn)60%模型審查意見關(guān)閉情況。

(2)管徑小于DN50的管路布置。

(3)管道支架布置。

(4)所有給排水、消防管路布置。

(5)所有儀表設(shè)備布置。

(6)所有電氣設(shè)備布置。

(7)所有分支橋架布置。

(8)與所有供貨商資料的一致性。

2.2 模型審查需準(zhǔn)備的材料及審查意見的關(guān)閉

2.2.1 3D模型審查所需準(zhǔn)備的資料

(1)工藝管道及儀表流程圖(PID)。

(2)管線一覽表。

(3)設(shè)備一覽表。

(4)設(shè)備平立面布置圖。

(5)總圖。

(6)框架結(jié)構(gòu)圖。

(7)建筑圖。

(8)管道平面布置圖。

(9)管道等級表。

(10)供貨商資料。

(11)3D模型審查執(zhí)行程序。

(12)其他相關(guān)專業(yè)的建模輸入條件。

2.2.2 3D模型審查意見的記錄與關(guān)閉

3 D模型設(shè)計軟件都自帶審查意見標(biāo)注功能，每一項審查意見都須賦予唯一的編號，待審查結(jié)束后，所有的審查意見可導(dǎo)出為可編輯Excel文件。

對于每一項審查意見，相關(guān)專業(yè)都需要給出具體的處理意見。在完成所有必要的修改后，項目組須編制3D模型審查意見關(guān)閉報告并報業(yè)主審批。報告中須明確表達(dá)各項審查意見的處理意見和當(dāng)前狀態(tài)，同時還須對每一項關(guān)閉的條目附上修改前以及修改后的模型截圖，以供業(yè)主確認(rèn)關(guān)閉情況。

3 HAZOP審查

HAZOP全稱為Hazards and Operability Analysis/Study，即危險及可操作性分析。

HAZOP分析是以系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)的一種可用于定性分析或定量評價的危險性評價方法，用于探明生產(chǎn)裝置和工藝過程中的危險及其原因，尋求必要對策。通過分析生產(chǎn)運(yùn)行過程中工藝狀態(tài)參數(shù)的變動、操作控制中可能出現(xiàn)的偏差、以及這些變動與偏差對系統(tǒng)的影響及可能導(dǎo)致的后果，找出出現(xiàn)變動或偏差的原因，明確裝置或系統(tǒng)內(nèi)及生產(chǎn)過程中存在的危害因素及主要危險，并針對變動與偏差的后果提出應(yīng)采取的措施。

HAZOP分析方法可按分析的準(zhǔn)備、完成分析和編制分析結(jié)果報告三個步驟來完成。HAZOP審查會通常由第三方人員主持，連同一個多方面的、專業(yè)的、熟練的人員組成的小組共同召開，并按照規(guī)定的方法對偏離設(shè)計的工藝條件進(jìn)行過程危險和可操作性研究。

3.1 HAZOP審查會參加人員要求

通常參加HAZOP審查會的人員為:主席、記錄員、設(shè)計經(jīng)理、安全經(jīng)理、工藝工程師、儀表工程師、業(yè)主方對口專業(yè)工程師、專利商、大型包設(shè)備供貨商等。其中，主席是最為關(guān)鍵、核心的角色，為了保證審查過程與結(jié)果的客觀與公正，主席必須來自第三方。

3.2 HAZOP審查所需準(zhǔn)備的資料

(1)HAZOP審查執(zhí)行程序。

(2)工藝物料流程圖(PFD)。

(3)工藝管道及儀表流程圖(PID)。

(4)因果關(guān)系圖。

(5)總圖。

(6)設(shè)備工藝數(shù)據(jù)表。

(7)危險區(qū)域劃分圖。

(8)管線表。

(9)管道材料表。

(10)安全閥數(shù)據(jù)包。

(11)界區(qū)條件表。

3.3 HAZOP分析方法

在HAZOP審查會召開之前，主席會根據(jù)項目提供的資料先行研究工藝過程及控制要求，并在工藝系統(tǒng)中設(shè)置若干個節(jié)點，將整個系統(tǒng)劃分成若干段。

在會議上，主席會按照節(jié)點順序?qū)γ恳欢喂に囅到y(tǒng)進(jìn)行分析。分析的過程須通過不同關(guān)鍵詞及參數(shù)的組合來引導(dǎo)HAZOP審查團(tuán)隊討論可能產(chǎn)生的后果，并對后果進(jìn)行評估;同時確認(rèn)當(dāng)前設(shè)計中與此相關(guān)的所有已經(jīng)考慮了的保護(hù)措施，并對不足之處提出合理的建議。

3.4 HAZOP審查意見的關(guān)閉

在HAZOP審查會結(jié)束后，主席和記錄員會另行整理會議中討論的內(nèi)容，并最終出版一份審查報告，其中也包括整改建議匯總表。

承包商須基于該匯總表逐項確認(rèn)處理意見，并針對每一項意見分別編制關(guān)閉記錄表，然后正式提交業(yè)主逐項確認(rèn)，直到所有條目都得到業(yè)主的審批確認(rèn)。

4 SIL評估

SIL全稱為Safety Integrity Level，即安全完整性等級。SIL是一組離散型參數(shù)，是機(jī)能安全的一部分，定義為由于安全機(jī)能所降低風(fēng)險的相對水平，或是風(fēng)險降低后，風(fēng)險的相對水平。簡單來說，安全完整性等級就是度量安全儀表系統(tǒng)(Safety Instrumented Function，簡稱SIF)所需要的性能。SIL設(shè)置有SIL1～4級，其中SIL4最高，SIL1最低。SIL等級越高，相應(yīng)的安全防護(hù)系統(tǒng)可靠性也越高。

通過SIL安全完整性等級分析，綜合考慮工藝、設(shè)備、儀表等各專業(yè)在裝置安全保障中的作用基礎(chǔ)上對裝置的SIS系統(tǒng)的設(shè)置水平、可靠性進(jìn)行定量評估，從而實現(xiàn)整個裝置的安全運(yùn)行。SIL分析貫穿于SIS系統(tǒng)的整個安全生命周期:從系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝運(yùn)行、操作維護(hù)、驗證直至退出使用。

4.1 SIL評估會參加人員要求

通常參加SIL評估會的人員結(jié)構(gòu)與HAZOP設(shè)審查會的要求非常相似:包括主席、記錄員、設(shè)計經(jīng)理、安全經(jīng)理、工藝工程師、儀表工程師、業(yè)主方對口專業(yè)工程師、專利商、大型包設(shè)備供貨商等。其中，主席是最為關(guān)鍵、核心的角色，為了保證審查過程與結(jié)果的客觀與公正，主席必須來自第三方。

4.2 SIL評估會所需準(zhǔn)備的資料

(1)SIL評估執(zhí)行程序。

(2)HAZOP審查報告。

(3)工藝管道及儀表流程圖(PID)。

(4)工藝控制描述。

(5)工藝聯(lián)鎖說明。

(6)因果關(guān)系圖。

4.3 SIL評估方法

在SIL評估會召開之前，主席會根據(jù)項目提供的資料先行研究整個控制系統(tǒng)的原理和要求，并將控制系統(tǒng)劃分成若干個安全系統(tǒng)功能塊。

在會議上，主席會以安全系統(tǒng)功能塊為單位對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析評估。評估的過程是分析所評估的功能塊所保護(hù)的工藝系統(tǒng)在可能面臨的各種風(fēng)險工況下，假設(shè)該功能塊失效的情況下，是否還有其他的保護(hù)措施，并對各種風(fēng)險的發(fā)生頻率、造成的影響，以及這些保護(hù)措施的獨立性進(jìn)行定量分析，從而得出所評估功能塊的SIL等級要求。如果同一功能塊在不同風(fēng)險工況下的SIL等級要求不同，取最高的等級要求。

4.4 SIL評估意見的執(zhí)行

在SIL評估會結(jié)束后，主席和記錄員會另行整理會議中討論的內(nèi)容，并最終出版一份審查報告，其中將明確各功能塊的SIL等級要求。

承包商須基于該報告中所有要求等于或高于SIL2等級功能塊進(jìn)行SIL計算，并根據(jù)計算結(jié)果來調(diào)整相關(guān)控制系統(tǒng)及功能元件的配置，以達(dá)到所要求的SIL等級。

5 關(guān)鍵設(shè)計文件審查

對于項目中的關(guān)鍵性設(shè)計文件，在正式出版之前，可由項目組織召開專題審查會進(jìn)行各專業(yè)會審，以最大程度地提高相關(guān)設(shè)計文件的正確性和可行性。

5.1 關(guān)鍵設(shè)計文件的定義范圍

通常關(guān)鍵設(shè)計文件的定義范圍為:總圖、設(shè)備布置圖、危險區(qū)域劃分圖、防火區(qū)域劃分圖。但各專業(yè)負(fù)責(zé)人也可根據(jù)實際情況將其他類別的設(shè)計文件提請組織關(guān)鍵設(shè)計文件審查會。

5.2 關(guān)鍵設(shè)計文件審查的執(zhí)行過程

為了提高效率，節(jié)約時間，通常在審查會前提前將相關(guān)文件分發(fā)給各相關(guān)專業(yè)預(yù)審。當(dāng)各專業(yè)預(yù)審意見返回后，主導(dǎo)專業(yè)須將收到的所有意見進(jìn)行檢查和篩選，并安排該關(guān)鍵設(shè)計文件的審查會。

關(guān)鍵設(shè)計文件審查會需要所有相關(guān)專業(yè)到會參加討論，并由項目工程師來主持。所有經(jīng)過主導(dǎo)專業(yè)篩選出來的問題都必須在審查會上進(jìn)行有效充分的討論，并在會上達(dá)成一致意見。

會議討論的結(jié)果可以在Master Copy的圖紙上表述修改方案，并通過會議紀(jì)要的形式來加以記錄，在所有到會人員簽署后須正式存檔。

6 各專業(yè)綜合審查

各專業(yè)綜合審查是將相關(guān)設(shè)計文件或者供貨商文件按照項目程序提交申請，并經(jīng)項目文檔控制發(fā)給各相關(guān)專業(yè)審查。供審查的文件只有一份有效的紙質(zhì)拷貝，需要在各專業(yè)之間按順序逐一流轉(zhuǎn)確認(rèn)，直到所有需要流轉(zhuǎn)的專業(yè)都完成了確認(rèn)工作后，再返回給主導(dǎo)專業(yè)。

各專業(yè)綜合審查意在使相關(guān)文件得到更為全面的檢查和確認(rèn)，各專業(yè)可根據(jù)實際需要自行指定需要審查的文件范圍以及需要流轉(zhuǎn)的專業(yè)。

7 結(jié)語

綜上所述，設(shè)計評審是保證項目技術(shù)水平和設(shè)計質(zhì)量的重要手段，項目設(shè)計評審開展是否有效，將直接影響項目的成敗，這點在海外煉化工程項目中尤其重要。中國承包商在承擔(dān)海外煉化工程項目過程中，必須高度重視設(shè)計評審工作，確保項目設(shè)計質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。