国内首套沸腾床渣油加氢装置详细设计管理研究与探讨

黄 诚

中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司 浙江宁波 315207

镇海炼化新建260 万t/ a 渣油加氢项目是全球同类装置加工深度最大的工程项目，具有投资大、周期长、设备多、空间小等特点。以下通过梳理业主详细设计阶段的管理过程，归纳各阶段易出现的问题，总结项目设计管理过程经验，为今后大型炼油装置的详细设计管理提供借鉴和参考。

1 详细设计进度控制

1.1 详细设计进度的重要性

详细设计作为整个工程项目管理的关键环节，其进度控制直接影响采购、施工环节乃至整个工程的进度。常有设计文件提交不及时导致施工间断或影响长周期设备订货的情况，因此做好设计进度的控制就是为项目有序施工创造条件[1]，在确保项目质量的前提下，尽可能缩短项目周期，降低项目成本，使项目尽早交付生产，为企业创造更多的经济效益和社会效益。

260 万t/ a 渣油加氢装置承担着加工上游重质渣油，并为下游催化装置提供原料的任务，是串联整个重油加工链的重要环节。项目中交节点在原本就比较紧张的情况下，又涉及国外工艺的详细设计转化，使得项目实施难度明显增加，因此设计进度计划与实施对确保装置按期中交尤为重要。

1.2 详细设计控制要点

在工艺包开工会、基础设计批复、详细设计开展初期，设计经理组织设计院与业主相关部门召开对接会，主要商定各专业详细设计完成计划时间、厂商返回资料（以下简称“返资”）时间等，一经达成共识即严格执行。

详细设计阶段各专业自身设计流程大同小异，需具备输入条件（上游委托、厂商返资等）、校审及相关专业会签。其中多以工艺、管道为主体核心专业，为其他各专业提供委托，其余各专业以此开展详细设计。但各个专业输入条件往往是相互的，专业之间交错，相互影响制约。如工艺专业绘制PID 为管道专业布管提供输入条件，反过来管道专业根据管道布置反馈分支管、起止点、放空排凝等至工艺专业进行补充、修改、完善。所以，需项目组成员及业主设计管理人员一起统筹协调，专业间密切配合，同时考虑工艺包商意见审查调整，最终完成装置详细设计工作。

1.2.1 输入条件

设计院在输入条件控制上，有类似专业互提条件规定、设计文件校审及会签规定等体系文件。专业间互提条件，要求设计条件应经设计、校核、审核三级签署，经过认真校审，并在条件流程中完整记录校审意见。专业负责人应对输入条件进行签收和评审，对不符合及不满足设计要求的条件在一周内返回意见，对符合要求的输入条件应签署评审意见。若接受条件专业与提出条件专业意见不一致，一般由专业室之间协商解决。如专业间无法解决，可通过设计经理协调。

设计院每周汇报项目进度完成情况、计划执行情况及需协调的问题。周报可以反映出部分信息，设计管理人员可与设计经理、计划工程师、各专业负责人及设计人员随时沟通，多渠道了解实际进展及瓶颈，有针对性地协调解决详细设计节点“滞后或偏差”问题。上游委托问题可直接与专业负责人沟通催促，必要时升级至计划工程师、设计经理、项目经理、上级领导等，逐级沟通、解决问题。业主也可参与EPC 承包商采购催交工作，若供货商无法按照技术协议约定时间返回资料，业主可直接与采购经理沟通，必要时也可直接联系供货商负责人。小型设备可提供类似规格型号作为参考，大型机组分批返资，以满足各专业详细设计输入条件。

1.2.2 校审

设计院在设计文件校审控制上，通常要求设计人员在提交成品文件的同时提供自校表。设计人员自校设计计算书、图样、表格和说明书，确保符合输入条件的要求，以及采用的计算方法及数据符号正确、图面无错误[2]。校核人对设计人自校后的设计计算书、图样、表格和说明书进行认真核查。审核人对经校核且已整改的设计文件进行审核，确保设计原则、设计方案符合设计条件。

工程项目往往是设计人员提前或按照约定节点完成设计工作，但受校核、审核人员安排限制，往往无法及时提出校审意见，导致详细设计图纸完成时间滞后。因此，设计管理人员需掌握详细设计进度计划执行情况，并了解临近节点的实际进展。如果校审环节滞后，需与设计经理、项目经理、上级领导反馈情况，根据校审需要调整、增设校审人员，解决校审瓶颈，为严格执行详细设计进度计划提供保障。

1.2.3 专业会签

装置设计过程中，涉及各个专业之间的相互委托。在专业本身完成设计、校核、审核（审定）等工作后，还需上游及相关专业进行会签工作。专业之间会签是对符合委托条件的确认、复核，保证出现不符能及时修改完善，避免出现详细设计图纸与上游委托条件不符的情况，以保质、保量完成详细设计。有关专业对修改完成的设计文件进行核对，确保其符合要求。

1.3 设计过程进度控制

本项目执行方式为EPC 总承包模式，项目进度控制一般从签订总包合同开始，项目开工直到项目投料试运行，生产出合格产品，达到交工验收条件，业主接收工程为止[3]。在详细设计过程中，参与设计的专业有工艺、给排水及消防、HSE、管道、自控、电气、电信、设备、机械、加热炉、结构、建筑、暖通、总图、概算等15 个专业，设计高峰期投入了百余名设计人员。自项目基础设计批复至详细设计完成历时515d，历经90d 完成详细设计图纸外审、修改工作，并取得施工图审查三证。

为缩短设计周期，各专业要提前介入，在详细设计开始前制定详细的节点计划，包含每个分区每份委托的“设校审”，以及提出时间、设备图纸的会签时限、厂家图纸的确认时限、存档计划等。以本装置为例，首先由工艺专业提交长周期，如沸腾泵、反应器、级间罐、热高分、压缩机和进料泵等大型设备的工艺参数，使机械和设备专业优先开展设计并提供初版请购文件。提交给业主后，由业主初步确定意向供应商，由供应商返回技术方案后安排技术交流；再根据技术交流，设计完成终版请购文件。供应商在收到中标通知书后，优先提供设备占地和重量资料，结合详勘报告为设计提供初版平面布置图及结构专业提供输入条件。从图1 可以看出，上述工作均在总体设计批复后即开展，基础设计完成前完成长周期设备的请购文件及所有制桩单；基础设计批复后一个月内完成主要设备的请购文件。基础设计阶段各专业交叉作业，因此要做实设计深度，为后续详细设计争取时间。

图1 260 万t/ a 沸腾床渣油加氢设计进度及用时情况

详细设计阶段，影响各节点按计划完成的主要难点除了设计内部因素（如设计经验、项目难度）外，还有外部因素，如各专业接口条件不确定、供应商返资不及时或不满足设计需求等。

1.3.1 消除设计接口条件影响

作为业主，主要协助设计院消除外部因素的影响。以本项目为例，装置边界共64 类系统管线，涉及多套装置及管网系统。基础设计及详细设计阶段虽经多次开会对接，但在项目施工过程中仍多次发生因界区管线接口条件不匹配影响项目进度的情况，究其原因主要有以下几点：装置或系统管线一方条件更改未及时通知下游专业；系统院与装置院内部设计规范或习惯不同，导致装置与系统接口条件不一致。

对于上述原因，首先应视设计进度，分阶段对接口条件进行确认，业主及设计院宜进行面对面对接，达成一致意见后各方在确认表上签字确认。后期若出现必须修改接口条件的情况，应及时告知相关设计院，以确保各家设计院的界区条件始终保持一致。为此，作为业主方的设计管理，首先在施工图出图前由设计单位对业主专业部门的接口条件进行对接记录，如管道需包含工艺所有参数及路由走向、是否空位等信息，电缆利旧槽盒需明确具体走向、是否冗余等信息，接口条件确认可作为详细设计启动的强制前提条件等；其次，应重视系统工程在系统侧与装置侧的参数比对，重点关注管道坐标、中心标高、公称直径、连接形式、法兰标准等；最后，为确保有效沟通，涉及多装置多系统的项目宜设置界面经理，专职管理界区条件对接事宜。

1.3.2 消除供应商返资影响

返资影响设计进度的原因主要有以下几点：因返资不及时导致下游专业缺少输入条件，以致详细设计无法开展；返资升版或终版返资与用于出图的中间版返资出入较大，导致下游专业详细设计大量修改；设备实际到货与终版返资不符，导致相关专业无法按图施工，需设计重新调整图纸或变更。对于上述原因，可以从以下几点着手解决：

（1）在排定各详细设计节点时，充分考虑或预留返资时间；并在前期与供应商开展技术交流或签订技术附件时，明确设备返资节点。设计院应组织各专业提前介入，并充分利用设、校、审三级设计人员的经验，上下游专业紧密联系，共同敲定所缺返资的最大值或最小值。例如，若仪表阀资料缺失，先由仪表专业敲定口径及磅级，然后对阀门长度结合以往经验确定一个最大值，再通知管道专业提前预留直管段。

（2）260 万t/ a 沸腾床渣油加氢装置是目前全球同类装置设计加工深度最大的一套，随着装置的大型化，设备材料特性和尺寸发生较大变化，现场施工难度及施工质量要求越来越高，因返资升版导致下游专业变更量也同步扩大。为此，模块化设计及建设在今后大型一体化项目中将发挥显著优势。通过标准化设计，完善设备材料选型标准，并进一步实现采购框架的模块化，最终实现各专业的集成。例如建立常见仪表阀门数据库，模块化设计均从库中选取，需返资的设备内容及供应商个性化设计内容减少，由此既加快了设计交图进度，又减少了后期变更工作量。

（3）由业主单位开发的“返资确认查询系统”，可对设备的返资进行全过程跟踪。一方面提醒业主做好资料催交，另一方面对于设计院使用中间版资料的设计情况进行过程跟踪，确保后期收到终版返资后对前期的设计进行核实和闭环，从而在源头上控制因返资造成设计进度滞后的问题。

2 设计变更管理

设计变更是工程施工过程中为了保证设计和施工质量，完善工程设计、纠正设计错误，以及满足施工现场条件变化而进行的设计修改工作[3]。变更单一般有两种形式：一种是由设计单位发起的设计变更单；另一种是由施工单位为提高可施工性，在征得原设计单位同意提出的工程联络单。

2.1 项目变更统计

260 万t/ a 沸腾床渣油加氢在整个项目建设过程中共收到设计变更单108 份，其中涉及设计原因的变更单60 份，非设计原因的变更单48 份，部分变更单既有设计原因也有非设计原因。因设计院对EPC 项目特殊的管理要求，需要增加材料的变更内容无法通过工程联络单形式出具，所以因施工原因确需增加材料的变更均通过设计变更单形式出具。该项目各专业的设计变更单统计如表1 所示。

表1 260 万t/ a 沸腾床渣油加氢项目各专业设计变更单统计表

2.2 变更原因分析

从数量上看，变更主要集中在配管、自控、电气等专业，各专业设计变更主要原因不尽相同。

2.2.1 配管专业

（1）配合工艺、结构等上游专业变更的变更；

（2）因自控专业设备返资修改的变更；

（3）根据装置模型的审查意见的变更；

（4）前期设计存在缺陷，后期施工需完善的变更。

2.2.2 自控专业

（1）设备资料更新；

（2）设计未按终版资料设计。例如自控专业存档前，未收到含有完整I/ O 信息、配线信息及控制联锁说明的成套设备厂商返回资料，使部分成套设备的I/ O 及配线信息未体现在存档文件中。

2.2.3 电气专业

（1）前期设计存在缺陷，后期施工需完善的变更；

（2）与报审要求不符，根据施工图报建审查意见；

（3）配合其他专业（自控、机械、给排水）变更的变更。

2.3 控制设计变更的措施

项目施工阶段出现的设计变更不可避免的会对工程施工进度、工程质量、工程投资等多方面产生影响。因此，需要采取措施控制设计变更。

2.3.1 控制变更数量

从变更原因看，返资升版导致变更的数量较多。对前期设计不完善导致的变更，一方面要提高设计的专业水平；另一方面在施工图审查阶段，监理单位要组织施工单位、业主单位、各专业部门落实主体职责，做好施工图的审查工作，变更问题尽量在施工开始前提出，问题提的越早对上下游专业及工程施工影响越小。其他，如通过梳理其他项目各阶段出现过的问题、设计与业主操作习惯不符的问题，以及地方性特殊规范要求等，可以减少或避免变更的产生。

2.3.2 重视变更的严肃性

在项目管理过程中应加强变更管理的严肃性，所有的变更初衷应是朝着更有利于项目建成、更有利于装置生产安全和平稳的方向提出，杜绝无效变更。

2.3.3 做好变更的闭环管理

做好设计变更的全过程管理，重点在变更发起阶段的依据，以及变更实施阶段的交底落实。对于变更的必要性，应本着能不变更就不变更的原则；对于不得不变更的，应由变更申请单位、主管部门及相关单位对变更风险进行分析评估。涉及内容较多的变更或重大设计变更，应按照单独项目的模式进行管理；完成变更单审批程序后，安排设计单位对监理单位、施工单位进行交底；并对变更项目施工做好跟踪。

3 其他应管理的内容

3.1 设计基准条件（如平均气温与极端最低气温等）

设计院在项目开展前应对设计基准条件（如平均气温与极端最低气温等）做充分调查，可以调查问卷形式供业主选择，作为详细设计输入条件。

3.2 重点设备安装

重点设备在安装前可与设计院、业主单位、监理等相关部门一同现场确认，以保证安装正确，避免返工延误工期。

3.3 与业主充分交流

项目开展前，参建各方应与业主充分交流，提前了解业主单位固有的特殊要求、注意事项或操作习惯等（例如巡检平台、就地密排管线的距地高度、朝向问题等），避免后期提出设计返工或既成事实无法修改的情况发生。

本项目平台互联率居国内同类装置首位：装置内共设有304 块平台，通过设备及管道布置优化，将其中225块平台实现与临近设备、临近构架互联，平台互联率接近75%，为装置操作、巡检提供了极大的便利条件。

3.4 模型审查平台

充分利用模型审查平台，模型搭建与模型审查同步进行。同时开通业主单位在设计院平台上查看模型的权限，尽早介入，持续审查，随时修改并做好记录，常规的30%、60%及90%模型审查节点可仅作为业主与设计院阶段性的复核。通过深度参与的三维协同设计，提高各方在交叉界面处的设计质量，同时起到各方二次检查设计文件的作用，极大减少现场各专业设施的碰撞，减少现场各种原因造成的施工返工及后期补料，缩短了采购周期和施工工时。

4 结论

设计管理作为整个工程项目开始最早，结束最晚的重要环节，对工程项目的进度、质量、费用等都有直接影响，更关系到企业的经济效益。要实现设计工作计划有序，如期完成，就必须加强设计管理工作：

（1）精细化控制设计全过程节点，确保项目连续顺利开展；

（2）精确管理设计变更，通过事前策划、事中控制、事后总结，确保项目高质量完成；

（3）全面发挥设计管理对整个项目管理决定性的作用。