P&ID设计详解

P&ID设计1管道和仪表流程图又称为P&ID，是PIPINGANDINSTRUMENTATIONDIAGRAM的缩写。P&ID的设计是在PFD的基础上完成的。它是化工厂的工程设计中从工艺流程到工程施工设计的重要工序，是工厂安装设计的依据。化工工程的设计，从工艺包、基础设计到详细设计中的大部分阶段，P&ID都是化工工艺及工艺系统专业的设计中心，其他专业（设备、机泵、仪表、电气、管道、土建、安全等）都在为实现P&ID里的设计要求而工作。广义的P&ID可分为工艺管道和仪表流程图（即通常意义的P&ID）和公用工程管道和仪表流程图（即UID）两大类。由于P&ID的设计千变万化，对同一工艺流程的装置，也可以因为外界因素的影响（如用户要求、地理环境的差异、以及操作人员的经验不同等），需要在设计P&ID时作出相应对策，再加上设计者不同的处理方法，因而同一工艺流程在不同的工程项目中，其P&ID不可能完全相同，但也不会有太大的差异。P&ID通常有6~8版，视工程需要而定。一套完整的P&ID及UID清楚地标出工艺流程对工厂安装设计中的所有要求，包括所有的设备、配管、仪表等方面的内容和数据。下面，对P&ID及UID的设计进行简单介绍。一.P&ID的设计1.P&ID的设计内容P&ID的设计应包括下列内容。1.1设备(1)设备的名称和位号。每台设备包括备用设备，都必须标示出来。对于扩建、改建项目，已有设备要用细实线表示，并用文字注明。（2）成套设备P&ID设计2对成套供应的设备（如快装锅炉、冷冻机组、压缩机组等），要用点划线画出成套供应范围的框线，并加标注。通常在此范围内的所有附属设备位号后都要带后缀“X”以示这部分设备随主机供应，不需另外订货。（3）设备位号和设备规格P&ID上应注明设备位号和设备的主要规格和设计参数，如泵应注明流量Q和扬程H；容器应注明直径D和长度L；换热器要注出换热面积及设计数据；储罐要注出容积及有关的数据。和PFD不同的是，P&ID中标注的设备规格和参数是设计值，而PFD标注的是操作数据。（4）接管与联接方式管口尺寸、法兰面形式和法兰压力等级均应详细注明。一般而言，若设备管口的尺寸、法兰面形式和压力等级与相接管道尺寸、管道等级规定的法兰面形式和压力等级一致，则不需特殊标出；若不一致，须在管口附近加注说明，以免在安装设计时配错法兰。（5）零部件为便于理解工艺流程，零部件如与管口相邻的塔盘、塔盘号和塔的其他内件（如挡板、堰、内分离器、加热/冷却盘）都要在P&ID中表示出来。（6）标高对安装高度有要求的设备必须标出设备要求的最低标高。塔和立式容器须标明自地面到塔、容器下切线的实际距离或标高；卧式容器应标明容器内底部标高或到地面的实际距离。（7）驱动装置泵、风机和压缩机的驱动装置要注明驱动机类型，有时还要标出驱动机功率。（8）排放要求P&ID设计3P&ID应注明容器、塔、换热器等设备和管道的放空、放净去向，如排放到大气、泄压系统、干气系统或湿气系统。若排往下水道，要分别注明排往生活污水、雨水或含油污水系统。1.2配管（1）管道规格在P&ID中要表示出全部在正常生产、开车、停车、事故维修、取样、备用、再生各种工况下所需要的工艺物料管线和公用工程管线。所有的管道都要注明管径、管道号、管道等级和介质流向。管径一般用公称直径（DN）表示，根据工程的要求，也可采用英制（”，英寸）。若同一根管道上使用了不同等级的材料，应在图上注明管道等级的分界点。一般在P&ID上管道改变方向处标明介质流向。（2）间断使用的管道对间断使用的管道要注明“开车”、“停车”、“正常无流量（NNF）”等字样。（3）阀件正常操作时常闭的阀件或需要保证开启或关闭的阀门要注明“常闭（N.C）”、“铅封开（C.S.O）”、“铅封闭（C.S.C）”、“锁开（L.O）”、“锁闭（L.C）”等字样。所有的阀门（仪表阀门除外）在P&ID上都要示出，并按图例表示出阀门的形式；若阀门尺寸与管道尺寸不一致时，要注明。阀门的压力等级与管道的压力等级不一致时，要标注清楚；如果压力等级相同，但法兰面的形式不同，也要标明，以免安装设计时配错法兰，导致无法安装。（4）管道的衔接P&ID设计4管道进出P&ID中，图面的箭头接到哪一张图及相接设备的名称和位号要交待清楚。以便查找相接的图纸和设备。（5）两相流管道两相流管道由于容易产生“塞流”而造成管道振动，因此应在P&ID上注明“两相流”。（6）管口开车、停车、试车用的放空口、放净口、蒸汽吹扫口、冲洗口和灭火蒸汽口等，在P&ID上都要清楚地标示出来。（7）伴热管蒸汽伴热管、电伴热管、夹套管及保温管等，在P&ID中要清楚地标示出来，但保温厚度和保温材料类别不必示出（可以在管道数据表上查到）。（8）埋地管道所有埋地管道应用虚线标示，并标出始末点的位置。（9）管件各种管路附件，如补偿器、软管、永久过滤器、临时过滤器、异径管、盲板、疏水器、可拆卸短管、非标准的管件等都要在图上标示出来。有时还要注明尺寸，工艺要求的管件要标上编号。（10）取样点取样点的位置和是否有取样冷却器等都要标出，并注明接管尺寸、编号。（11）特殊要求管道坡度、对称布置和液封高度要求等均必须注明。（12）成套设备接管P&ID设计5P&ID中应标示出和成套供应的设备相接的连结点，并注明设备随带的管道和阀门与工程设计管道的分界点。工程设计部分必须在P&ID上标示，并与设备供货的图纸一致。（13）扩建管道与原有管道扩建管道与已有设备或管道连接时，要注明其分界点。已有管道用细实线表示。（14）装置内、外管道装置内管道与装置外管道连接时，要画“管道连接图”。并列表标出：管道号、管径、介质名称；装置内接往某张图、与哪个设备相接；装置外与装置边界的某根管道相接，这根管道从何处来或去何处。（15）特殊阀件双阀、旁通阀在P&ID上都要标示清楚。（16）清焦管道在反应器的催化剂再生时；须除焦的管道应标注清楚。1.3仪表与仪表配管（1）在线仪表流量计、调节阀等在线仪表的接口尺寸如与管道尺寸不一致时，要注明尺寸。（2）调节阀调节阀及其旁通阀要注明尺寸，并标明事故开（FO）或事故关（FC）、是否可以手动等。我国钢制调节阀阀体的最低压力等级是4x106Pa，而管道的压力等级往往低于4x106Pa，此点在P&ID上要注明，以免法兰配不上。（3）安全阀/呼吸阀（压力真空释放阀）要注明连接尺寸和设定压力值。P&ID设计6（4）设备附带仪表设备上的仪表如果是作为设备附件供应，不须另外订货时，要加标注，该仪表编号可加后缀“X”。（5）仪表编号仪表编号和电动、气动讯号的联接不可遗漏，按图例符号规定（leadsheet）编制。（6）联锁及讯号联锁及声、光讯号在P&ID上亦要表示清楚。（7）冲洗、吹扫仪表的冲洗、吹扫要示出。（8）成套设备成套供应设备的供货范围要标明。对由制造厂成套供货范围内的仪表，要加标注，可在编号后加后缀“X”。1.4其他在P&ID中要将特殊的设计及安装要求标示出来，亦可作为注释单独列出，如开/停车联锁、再生要求、仪表与有关的管道阀的安装要求、特殊的专用管件等。2.P&ID的设计过程P&ID的设计过程是从无到有、从不完善到完善的过程。研究P&ID的设计过程，有利于提高其设计质量。P&ID的设计，必须待工艺流程完全确定后（但不是工艺流程设计完全结束后）才能开始，否则容易造成大返工。P&ID的设计一般要经过初步条件版、内部审核版、供建设单位批准版、设计版、施工版和竣工版等阶段后才能完成。2.1初步条件版（0版）P&ID设计7P&ID设计过程中，系统专业需要具备必要的基础资料。这些资料在P&ID设计初期不可能全部具备，但有了主要部分即可开展工作。P&ID的0版可以由系统工程师完成。也可由工艺工程师完成后移交给系统工程师，由系统工程师继续完成后面的一系列工作。此版P&ID属于工艺包设计的内容。0版P&ID的主要作用，一是供配管专业进行装置布置和主要管道走向的研究使用；二是供给自控专业完善自控设计。在此版设计时，P&ID的设计者根据PFD和自己的专业知识进行仪表设计。关于控制方案，还应听取用户的意见。P&ID的0版应包括下列内容。（1）设备所有的设备（包括备用设备）及它们的名称和位号、驱动机类型。（2）工艺管道主要的工艺管道要注明管径和流向（通常1／2”以上），但管道编号可暂不标注。（3）公用工程管道与设备相接的公用工程管道应标出管径，蒸汽管要标出蒸汽压力。（4）间断使用的管道间断使用的管道要标注其用途（如开工用、停工用、事故处理用等），（5）管材管道的材质要求可用管道等级或文字说明（如碳钢、不锈钢）标注；若暂时无条件标注时，可暂不标注；但对合金钢管道和高压管道则一定要注明所用材料。（6）阀门管道上的阀门在此阶段要尽量表示出来，并表明常开或常闭状态。（7）设备的最低标高P&ID设计8对于有标高要求的设备，应标出其最低标高。（8）泄压系统应表示清楚安全阀/呼吸阀（压力真空释放阀）出口是排往大气或排往火炬/废料处理系统。（9）安全阀要标出主要的安全阀/呼吸阀（压力真空系统释放阀），但并不要求注出尺寸和编号。（10）调节阀要画出全部调节阀，但不要求注出尺寸。（l1）仪表按照对PFD的理解标出全部仪表（包括检测仪表、控制和联锁仪表，但不必注出仪表编号）。要用图例符号表明仪表是在DCS或现场的不同位置。（12）必要的设计说明自流管道、管道的坡度、液封、布置在某个特定位置上的调节阀组以及排往下水系统的类型（含油污水、雨水或生活污水系统）等均应有相应说明。对有常开、常闭要求的阀门，图上也应注明。（13）供货范围成套供应设备的供货范围要用点划线框出并加标注。（14）介质流向管道上要注明介质流向。（15）指出需要保温和伴热的管道工艺工程师应在0版P&ID上注明工艺过程对配管材质的要求，并同时提出推荐的初步装置布置图，供配管专业参考。2.2内部审核版（1版）P&ID设计9在P&ID送给建设单位审核前，要先在设计单位内部进行审核。各专业接到0版P&ID后，需要再作如下完善。（1）所有的管道系统工程师应对P&ID进一步深化，把工艺和公用工程物料管道补全，加上工艺过程所需要的放空和放净管道，并注明管径。（开车工程师）应在0版图纸上补充说明开车、停车、试压及事故处理的各项要求（然后把图纸送回给系统工程师）。（2）标注所有管道的管径及伴热、保温要求系统专业应对管道的管径进行初步的水力计算和保温设计，并在P&ID和管道数据表上注明管径、保温和伴热的初步要求。一般的管道可根据物料平衡表中的物料流量、推荐流速或允许压力降来选用管径。但对某些水力计算有特殊要求的管道，则应进行详细的水力计算，其中包括：塔及反应器的入口管道；泵的吸入管道；制冷管道；往高位输送或长距离输送的液体管道（需校核泵的扬程是否够用）；要求流量均匀分配的对称布置的管道；催化剂管道；液封管道（须校核液封是否会被冲掉或吸入）；提升管道；两相流管道；浆液管道；压缩机吸入或排出管道；塔的回流管道；安全阀的入口和出口管道（控制安全阀入口管道的压降不超过其定压的3%，出口管道须校核安全阀的背压对安全阀定压的影响）；热虹吸再沸器工艺物料的进口管道和出口管道；排向气体回收系统的呼吸阀（压力真空释放阀）的出口管道。（3）工艺工况工艺工程师再对P&ID的设计是否符合工艺要求进行详细校核，并注上工艺工况。（4）加注管道号系统工程师应在P&ID上加上管道号，编制管道数据表（部分内容由配管材料专业完成）。（5）标注管道等级P&ID设计10系统工程师根据管道专业配管材料人员制定的管道等级，标注在P&ID上。对少量暂时还提不出管道等级的管道可暂标出管壁厚度。（6）加深自控设计内容仪表专业应对0版进行校核，并补上所需的全部仪表，仪表要编号。（7）标出管道坡度及特殊要求、管道安装尺寸要求。（8）加深设备内件的设计内容。（9）注明所有的非标准配件。系统工程师收到自控工程师返回的0版图纸后，根据返回的条件对图纸进行修改、补充、加深，并加上管道防冻的措施、公用工程物料管道的配置、8字盲扳的设置内容。然后，由系统、自控工程师一