國內首套沸騰床渣油加氫裝置詳細設計管理研究與探討

黃 誠

中國石油化工股份有限公司鎮海煉化分公司 浙江寧波 315207

鎮海煉化新建260 萬t/ a 渣油加氫項目是全球同類裝置加工深度最大的工程項目，具有投資大、周期長、設備多、空間小等特點。以下通過梳理業主詳細設計階段的管理過程，歸納各階段易出現的問題，總結項目設計管理過程經驗，為今后大型煉油裝置的詳細設計管理提供借鑒和參考。

1 詳細設計進度控制

1.1 詳細設計進度的重要性

詳細設計作為整個工程項目管理的關鍵環節，其進度控制直接影響采購、施工環節乃至整個工程的進度。常有設計文件提交不及時導致施工間斷或影響長周期設備訂貨的情況，因此做好設計進度的控制就是為項目有序施工創造條件[1]，在確保項目質量的前提下，盡可能縮短項目周期，降低項目成本，使項目盡早交付生產，為企業創造更多的經濟效益和社會效益。

260 萬t/ a 渣油加氫裝置承擔著加工上游重質渣油，并為下游催化裝置提供原料的任務，是串聯整個重油加工鏈的重要環節。項目中交節點在原本就比較緊張的情況下，又涉及國外工藝的詳細設計轉化，使得項目實施難度明顯增加，因此設計進度計劃與實施對確保裝置按期中交尤為重要。

1.2 詳細設計控制要點

在工藝包開工會、基礎設計批復、詳細設計開展初期，設計經理組織設計院與業主相關部門召開對接會，主要商定各專業詳細設計完成計劃時間、廠商返回資料（以下簡稱“返資”）時間等，一經達成共識即嚴格執行。

詳細設計階段各專業自身設計流程大同小異，需具備輸入條件（上游委托、廠商返資等）、校審及相關專業會簽。其中多以工藝、管道為主體核心專業，為其他各專業提供委托，其余各專業以此開展詳細設計。但各個專業輸入條件往往是相互的，專業之間交錯，相互影響制約。如工藝專業繪制PID 為管道專業布管提供輸入條件，反過來管道專業根據管道布置反饋分支管、起止點、放空排凝等至工藝專業進行補充、修改、完善。所以，需項目組成員及業主設計管理人員一起統籌協調，專業間密切配合，同時考慮工藝包商意見審查調整，最終完成裝置詳細設計工作。

1.2.1 輸入條件

設計院在輸入條件控制上，有類似專業互提條件規定、設計文件校審及會簽規定等體系文件。專業間互提條件，要求設計條件應經設計、校核、審核三級簽署，經過認真校審，并在條件流程中完整記錄校審意見。專業負責人應對輸入條件進行簽收和評審，對不符合及不滿足設計要求的條件在一周內返回意見，對符合要求的輸入條件應簽署評審意見。若接受條件專業與提出條件專業意見不一致，一般由專業室之間協商解決。如專業間無法解決，可通過設計經理協調。

設計院每周匯報項目進度完成情況、計劃執行情況及需協調的問題。周報可以反映出部分信息，設計管理人員可與設計經理、計劃工程師、各專業負責人及設計人員隨時溝通，多渠道了解實際進展及瓶頸，有針對性地協調解決詳細設計節點“滯后或偏差”問題。上游委托問題可直接與專業負責人溝通催促，必要時升級至計劃工程師、設計經理、項目經理、上級領導等，逐級溝通、解決問題。業主也可參與EPC 承包商采購催交工作，若供貨商無法按照技術協議約定時間返回資料，業主可直接與采購經理溝通，必要時也可直接聯系供貨商負責人。小型設備可提供類似規格型號作為參考，大型機組分批返資，以滿足各專業詳細設計輸入條件。

1.2.2 校審

設計院在設計文件校審控制上，通常要求設計人員在提交成品文件的同時提供自校表。設計人員自校設計計算書、圖樣、表格和說明書，確保符合輸入條件的要求，以及采用的計算方法及數據符號正確、圖面無錯誤[2]。校核人對設計人自校后的設計計算書、圖樣、表格和說明書進行認真核查。審核人對經校核且已整改的設計文件進行審核，確保設計原則、設計方案符合設計條件。

工程項目往往是設計人員提前或按照約定節點完成設計工作，但受校核、審核人員安排限制，往往無法及時提出校審意見，導致詳細設計圖紙完成時間滯后。因此，設計管理人員需掌握詳細設計進度計劃執行情況，并了解臨近節點的實際進展。如果校審環節滯后，需與設計經理、項目經理、上級領導反饋情況，根據校審需要調整、增設校審人員，解決校審瓶頸，為嚴格執行詳細設計進度計劃提供保障。

1.2.3 專業會簽

裝置設計過程中，涉及各個專業之間的相互委托。在專業本身完成設計、校核、審核（審定）等工作后，還需上游及相關專業進行會簽工作。專業之間會簽是對符合委托條件的確認、復核，保證出現不符能及時修改完善，避免出現詳細設計圖紙與上游委托條件不符的情況，以保質、保量完成詳細設計。有關專業對修改完成的設計文件進行核對，確保其符合要求。

1.3 設計過程進度控制

本項目執行方式為EPC 總承包模式，項目進度控制一般從簽訂總包合同開始，項目開工直到項目投料試運行，生產出合格產品，達到交工驗收條件，業主接收工程為止[3]。在詳細設計過程中，參與設計的專業有工藝、給排水及消防、HSE、管道、自控、電氣、電信、設備、機械、加熱爐、結構、建筑、暖通、總圖、概算等15 個專業，設計高峰期投入了百余名設計人員。自項目基礎設計批復至詳細設計完成歷時515d，歷經90d 完成詳細設計圖紙外審、修改工作，并取得施工圖審查三證。

為縮短設計周期，各專業要提前介入，在詳細設計開始前制定詳細的節點計劃，包含每個分區每份委托的“設校審”，以及提出時間、設備圖紙的會簽時限、廠家圖紙的確認時限、存檔計劃等。以本裝置為例，首先由工藝專業提交長周期，如沸騰泵、反應器、級間罐、熱高分、壓縮機和進料泵等大型設備的工藝參數，使機械和設備專業優先開展設計并提供初版請購文件。提交給業主后，由業主初步確定意向供應商，由供應商返回技術方案后安排技術交流；再根據技術交流，設計完成終版請購文件。供應商在收到中標通知書后，優先提供設備占地和重量資料，結合詳勘報告為設計提供初版平面布置圖及結構專業提供輸入條件。從圖1 可以看出，上述工作均在總體設計批復后即開展，基礎設計完成前完成長周期設備的請購文件及所有制樁單；基礎設計批復后一個月內完成主要設備的請購文件。基礎設計階段各專業交叉作業，因此要做實設計深度，為后續詳細設計爭取時間。

圖1 260 萬t/ a 沸騰床渣油加氫設計進度及用時情況

詳細設計階段，影響各節點按計劃完成的主要難點除了設計內部因素（如設計經驗、項目難度）外，還有外部因素，如各專業接口條件不確定、供應商返資不及時或不滿足設計需求等。

1.3.1 消除設計接口條件影響

作為業主，主要協助設計院消除外部因素的影響。以本項目為例，裝置邊界共64 類系統管線，涉及多套裝置及管網系統。基礎設計及詳細設計階段雖經多次開會對接，但在項目施工過程中仍多次發生因界區管線接口條件不匹配影響項目進度的情況，究其原因主要有以下幾點：裝置或系統管線一方條件更改未及時通知下游專業；系統院與裝置院內部設計規范或習慣不同，導致裝置與系統接口條件不一致。

對于上述原因，首先應視設計進度，分階段對接口條件進行確認，業主及設計院宜進行面對面對接，達成一致意見后各方在確認表上簽字確認。后期若出現必須修改接口條件的情況，應及時告知相關設計院，以確保各家設計院的界區條件始終保持一致。為此，作為業主方的設計管理，首先在施工圖出圖前由設計單位對業主專業部門的接口條件進行對接記錄，如管道需包含工藝所有參數及路由走向、是否空位等信息，電纜利舊槽盒需明確具體走向、是否冗余等信息，接口條件確認可作為詳細設計啟動的強制前提條件等；其次，應重視系統工程在系統側與裝置側的參數比對，重點關注管道坐標、中心標高、公稱直徑、連接形式、法蘭標準等；最后，為確保有效溝通，涉及多裝置多系統的項目宜設置界面經理，專職管理界區條件對接事宜。

1.3.2 消除供應商返資影響

返資影響設計進度的原因主要有以下幾點：因返資不及時導致下游專業缺少輸入條件，以致詳細設計無法開展；返資升版或終版返資與用于出圖的中間版返資出入較大，導致下游專業詳細設計大量修改；設備實際到貨與終版返資不符，導致相關專業無法按圖施工，需設計重新調整圖紙或變更。對于上述原因，可以從以下幾點著手解決：

（1）在排定各詳細設計節點時，充分考慮或預留返資時間；并在前期與供應商開展技術交流或簽訂技術附件時，明確設備返資節點。設計院應組織各專業提前介入，并充分利用設、校、審三級設計人員的經驗，上下游專業緊密聯系，共同敲定所缺返資的最大值或最小值。例如，若儀表閥資料缺失，先由儀表專業敲定口徑及磅級，然后對閥門長度結合以往經驗確定一個最大值，再通知管道專業提前預留直管段。

（2）260 萬t/ a 沸騰床渣油加氫裝置是目前全球同類裝置設計加工深度最大的一套，隨著裝置的大型化，設備材料特性和尺寸發生較大變化，現場施工難度及施工質量要求越來越高，因返資升版導致下游專業變更量也同步擴大。為此，模塊化設計及建設在今后大型一體化項目中將發揮顯著優勢。通過標準化設計，完善設備材料選型標準，并進一步實現采購框架的模塊化，最終實現各專業的集成。例如建立常見儀表閥門數據庫，模塊化設計均從庫中選取，需返資的設備內容及供應商個性化設計內容減少，由此既加快了設計交圖進度，又減少了后期變更工作量。

（3）由業主單位開發的“返資確認查詢系統”，可對設備的返資進行全過程跟蹤。一方面提醒業主做好資料催交，另一方面對于設計院使用中間版資料的設計情況進行過程跟蹤，確保后期收到終版返資后對前期的設計進行核實和閉環，從而在源頭上控制因返資造成設計進度滯后的問題。

2 設計變更管理

設計變更是工程施工過程中為了保證設計和施工質量，完善工程設計、糾正設計錯誤，以及滿足施工現場條件變化而進行的設計修改工作[3]。變更單一般有兩種形式：一種是由設計單位發起的設計變更單；另一種是由施工單位為提高可施工性，在征得原設計單位同意提出的工程聯絡單。

2.1 項目變更統計

260 萬t/ a 沸騰床渣油加氫在整個項目建設過程中共收到設計變更單108 份，其中涉及設計原因的變更單60 份，非設計原因的變更單48 份，部分變更單既有設計原因也有非設計原因。因設計院對EPC 項目特殊的管理要求，需要增加材料的變更內容無法通過工程聯絡單形式出具，所以因施工原因確需增加材料的變更均通過設計變更單形式出具。該項目各專業的設計變更單統計如表1 所示。

表1 260 萬t/ a 沸騰床渣油加氫項目各專業設計變更單統計表

2.2 變更原因分析

從數量上看，變更主要集中在配管、自控、電氣等專業，各專業設計變更主要原因不盡相同。

2.2.1 配管專業

（1）配合工藝、結構等上游專業變更的變更；

（2）因自控專業設備返資修改的變更；

（3）根據裝置模型的審查意見的變更；

（4）前期設計存在缺陷，后期施工需完善的變更。

2.2.2 自控專業

（1）設備資料更新；

（2）設計未按終版資料設計。例如自控專業存檔前，未收到含有完整I/ O 信息、配線信息及控制聯鎖說明的成套設備廠商返回資料，使部分成套設備的I/ O 及配線信息未體現在存檔文件中。

2.2.3 電氣專業

（1）前期設計存在缺陷，后期施工需完善的變更；

（2）與報審要求不符，根據施工圖報建審查意見；

（3）配合其他專業（自控、機械、給排水）變更的變更。

2.3 控制設計變更的措施

項目施工階段出現的設計變更不可避免的會對工程施工進度、工程質量、工程投資等多方面產生影響。因此，需要采取措施控制設計變更。

2.3.1 控制變更數量

從變更原因看，返資升版導致變更的數量較多。對前期設計不完善導致的變更，一方面要提高設計的專業水平；另一方面在施工圖審查階段，監理單位要組織施工單位、業主單位、各專業部門落實主體職責，做好施工圖的審查工作，變更問題盡量在施工開始前提出，問題提的越早對上下游專業及工程施工影響越小。其他，如通過梳理其他項目各階段出現過的問題、設計與業主操作習慣不符的問題，以及地方性特殊規范要求等，可以減少或避免變更的產生。

2.3.2 重視變更的嚴肅性

在項目管理過程中應加強變更管理的嚴肅性，所有的變更初衷應是朝著更有利于項目建成、更有利于裝置生產安全和平穩的方向提出，杜絕無效變更。

2.3.3 做好變更的閉環管理

做好設計變更的全過程管理，重點在變更發起階段的依據，以及變更實施階段的交底落實。對于變更的必要性，應本著能不變更就不變更的原則；對于不得不變更的，應由變更申請單位、主管部門及相關單位對變更風險進行分析評估。涉及內容較多的變更或重大設計變更，應按照單獨項目的模式進行管理；完成變更單審批程序后，安排設計單位對監理單位、施工單位進行交底；并對變更項目施工做好跟蹤。

3 其他應管理的內容

3.1 設計基準條件（如平均氣溫與極端最低氣溫等）

設計院在項目開展前應對設計基準條件（如平均氣溫與極端最低氣溫等）做充分調查，可以調查問卷形式供業主選擇，作為詳細設計輸入條件。

3.2 重點設備安裝

重點設備在安裝前可與設計院、業主單位、監理等相關部門一同現場確認，以保證安裝正確，避免返工延誤工期。

3.3 與業主充分交流

項目開展前，參建各方應與業主充分交流，提前了解業主單位固有的特殊要求、注意事項或操作習慣等（例如巡檢平臺、就地密排管線的距地高度、朝向問題等），避免后期提出設計返工或既成事實無法修改的情況發生。

本項目平臺互聯率居國內同類裝置首位：裝置內共設有304 塊平臺，通過設備及管道布置優化，將其中225塊平臺實現與臨近設備、臨近構架互聯，平臺互聯率接近75%，為裝置操作、巡檢提供了極大的便利條件。

3.4 模型審查平臺

充分利用模型審查平臺，模型搭建與模型審查同步進行。同時開通業主單位在設計院平臺上查看模型的權限，盡早介入，持續審查，隨時修改并做好記錄，常規的30%、60%及90%模型審查節點可僅作為業主與設計院階段性的復核。通過深度參與的三維協同設計，提高各方在交叉界面處的設計質量，同時起到各方二次檢查設計文件的作用，極大減少現場各專業設施的碰撞，減少現場各種原因造成的施工返工及后期補料，縮短了采購周期和施工工時。

4 結論

設計管理作為整個工程項目開始最早，結束最晚的重要環節，對工程項目的進度、質量、費用等都有直接影響，更關系到企業的經濟效益。要實現設計工作計劃有序，如期完成，就必須加強設計管理工作：

（1）精細化控制設計全過程節點，確保項目連續順利開展；

（2）精確管理設計變更，通過事前策劃、事中控制、事后總結，確保項目高質量完成；

（3）全面發揮設計管理對整個項目管理決定性的作用。