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1引言
型钢混凝土结构构件具备诸多优势,比如:受力性能好、截面尺寸小、抗震性能好、自重轻等,在石油化工结构设计中具备很优越的应用价值。在型钢混凝土结构设计过程中,需要明确方法,遵循《型钢混凝土组合结构技术规程》《型钢混凝土结构设计规程》等[1]。此外,还有必要通过构件的实际受力情况,对设计进行优化。总之,由于型钢混凝土具备很好的应用价值,所以对其应用进行探讨意义重大。
2工程实例分析
在石油化工焦化装置中,焦炭塔框架属于核心构筑物,操作重量大,装置支座位置及井架总高度偏高,通常情况下会有焦溜槽以及楼梯间附带。整体结构体系较复杂,设计存在一定难度。以某炼油厂为例,其工程延迟焦化装置焦炭塔框架属于两塔结构,焦炭塔单塔自重达4300kN(430t),塔外径为9690mm,单塔最大高度为41.3m。水焦工况最大操作介质为3040t,满焦工况焦炭量达到1150t。该工程所处场地在地面上10m位置的基本风压为0.5kN/m2,地面粗糙度为B类,抗震设防裂度为7度,工程场地设计基本地震加速度值为0.15g[2]。从框架设计来看属正常,但在结构空间利用方面提出了一些基本建议:(1)尽可能控制主要构件截面,使整体平面布置的需求得到有效满足;(2)确保塔体下方具备充足的空间,能够设置冷焦水过滤器1台和别的附属操作框架;(3)在塔体下方框架位置,有必要对全封闭设备操作房进行合理设置;(4)确保型钢混凝土结构能够合理、科学地应用,进而发挥型钢混凝土结构的作用。
3型钢混凝土结构的选择以及模型的计算
3.1结构选择
对于上述工程的焦炭塔框架设备支承部分来说,为典型的塔型设备基础,即:两塔板式框架联合塔基础,一共有3层,高为27m,纵向连续两跨2.5m×2,横向为单跨12.5m,出焦井架标高为27~117m,属中心支撑钢结构框架。
3.2模型计算
在设计中,所使用的是有限元分析软件STRAT,在利用该软件进行计算过程中需由经验丰富的技术人员操作,以确保计算值的精准性。同时,在焦炭框架选择上,选择高耸组合结构,在建模分析过程中,有必要对下部混凝土框架和上部钢结构的共同作用充分考虑,以此有效模拟结构的具体情况。对于完整的焦炭塔框架模型来说,需具备:①混凝土框架柱;②井架钢结构梁;③混凝土框架梁。此外,利用厚壳单元模拟混凝土顶板,利用薄壳单元模拟设备塔体。
4荷载组合与截面设计
4.1荷载组合分析
根据相关设计规范要求,对焦炭塔框架设计需根据承载能力极限状态最不利的效应组合加以设计。因此,两塔结构设计时的荷载组合为:(1)正常操作工况下:1.2永久荷载+1.0×1.3×(介质荷载+活荷载)+1.4×风荷载;(2)停产之前:1.2永久荷载+1.0×1.3×(介质荷载+活荷载)+1.4×风荷载;(3)停产检修工况下:1.2永久荷载+1.0×1.3×活荷载+1.4×风荷载;(4)地震作用下:1.2×[永久荷载+0.5×(介质荷载+活荷载)]+1.3×水平地震荷载+1.4×0.2×风荷载[3]。总之,需合理分析荷载组合,以此为进一步截面设计以及计算结果的准确性提供保障。
4.2截面设计分析
截面框架柱、框架梁的设计内容如下:1)框架柱设计。在设计初始阶段,如果外在条件全部一致,为了使框架柱截面的尺寸得到有效保证,可选择2种框架柱截面尺寸,通常会选择1个大柱尺寸,即:2500mm×2500mm规模;同时选取1个小柱尺寸,即:1800mm×1800mm规模,根据计算结果,采取对比的方法最终选择适合本工程结构的合理尺寸。在外在条件一致时,大柱和小柱模型需采取分别进行计算的方法。由于会受到框架柱截面尺寸差异的影响,进而使结构刚度存在很大的差异。针对此类情况,需要利用地震组合工况控制好设计结构。从实际经验来看,小柱模型在刚度上偏小,在柔性上较好,基于同样风载或者地震条件作用之下,结构内力偏小,便于为构件截面设计提供有利的条件。2)框架梁设计。对于框架梁来说,因受到工艺设计需求的影响,加之标高相对明确,使得调整的空间偏小。在梁截面上,一般选取为1500mm×2500mm。在对梁截面刚度进行合理增多的条件下,能够使框架柱的反弯点位置得到有效控制,进而使框架梁设计弯矩的要求得到有效满足。基于框架梁内部对H型钢进行设计,能够和框架柱内型钢柱之间组合成为内框架体系,从而使结构的整体性得到有效提升[4]。此外,框架顶板属于设备的支座层,起到承载塔体荷载的作用,在顶板中间部位需设置型钢斜梁,并采取STRAT计算结果提取内力,对厚板配筋进行计算。总结起来,在设置斜梁的条件下,能够使顶板的受力得到有效改善,同时使传力路线得到有效简化。
5结语
本次研究结合实际工程案例,对型钢混凝土在石油化工结构设计中的应用进行了探讨。在了解工程实例的条件下,需选择合理的型钢混凝土结构,并通过模型的计算,进一步分析荷载组合,然后在截面设计过程中,注重框架柱的设计和框架梁的设计。总之,对于型钢混凝土结构来说,对型钢和混凝同受力的特性加以应用的条件下,使混凝土的抗压性能以及型钢的抗弯性能得到有效展现,进而使结构的延展性得到有效提升。此外,在合理应用型钢混凝土结构的条件下,能够提升结构空间的利用效率,进而使实际生产需求得到有效满足。
作者:冉艳华 单位:中海油山东化学工程有限责任公司
【参考文献】
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2化工企业工艺设计安全控制对策
2.1化工反应过程的安全控制
化工反应作为化工工艺生产的主要流程,化工原材料在通过化工反应得到化工产物时,往往会出现安全问题,严重时可能发生安全事故。对此,在选取化工反应设备过程中,一定要科学、合理分析。同时各种化工原材料相关化学反应存在一定差异,加大了化工反应稳定、安全控制的难度,从而使化工反应常常出现反应失控安全问题,因此化工企业工艺设计必须严格控制相应化工原材料热效应以及反应速度。在进行化工企业工艺设计时,应该加大冷却能力或是进行多级化工反应,例如设置外循环冷却器,严格控制化工原材料的加热速度,在一定程度上减小化工反应的进料量等。除此之外,化工反应器在工作时,常常会因为超压产生变形,严重时会损坏,所以应该在化工反应器中设置压力检测和报警等相关设备。
2.2加大工艺物料安全控制
对于化工工艺生产过程中的原材料和中间产品以及产品等相关物资而言,应该以相应的状态存放,也就是固态、气态和液态。同时这些物质都具备独特的物理性质和化学性质,在某种状态下会造成危害。对此,针对一定要掌握此种物质的独特危害性,并且不断提升物质稳定性和化学反应以及毒性等方面的识别意识,从而可以科学进行评价与分析,避免或是减小危害的出现。
2.3加强管道的安全问题控制
一般情况下,管道输送的物料是易燃和易爆或是存在毒性的物品,若是管道某个环节发生泄漏,就会造成有毒有害物质流出,不但对大气环境造成严重污染,还对化工生产造成严重安全问题。对此,在进行管道设计时,一定要综合考虑与分析管道材料选取和设置以及应力等问题,比如管径和材料质量等的科学选取,一定要高度重视管道连接位置与拐弯位置的弯头材料与管径科学选取。不管是在室外或是室内,管道一定要安全、可靠的和地面进行连接。
2.4合理控制化工工艺路线
化工企业工艺设计常常存在许多工艺路线,在进行设计时一定要选择更为安全和可靠的工艺生产路线,从而在一定程度上有效减小化工生产危险性。对此在进行化工生产时必须深入考虑化工设备和生产条件以及物料应用,综合考虑化工危险物质的应用量,尽可能应用低危险性或是无害化工物料,对化工生产条件进行优化,有效缓解化工材料的激烈化学反应,大力引进新技术与新设备,降低废气、废液以及废固的排放,强化三废可回收和循环应用,在一定程度上降低对大气环境的污染。
上海现有的几百家服务于消费类的工业设计公司中,大都不具备具有国际竞争力的自主研发新产品的能力,多数仅停留在简单的仿制和改进阶段。原因是这些公司规模小,研发投入经费有限,产品设计单一,缺乏独立技术支撑的能力,因而始终脱离不了在低价位上挣扎、竞争。现实证明要改变这些状况,因为一般意义上的产学研合作模式已力不从心。产学研合作的高级阶段是产学研联盟,联盟的重要目标之一是合作各方主体在平台合作的基础上构建战略性合作伙伴关系,创造并转移新知识。新知识转移既是合作成果的直接体现,也是产学研合作各方主体的主观要求,其最终目的是实现知识和技术的转化,提升各自的知识和信息水平,提高产学研联盟的合作绩效,实现合作创新。构建上海创意设计公共服务平台的目的就是重点依托高新技术创意产业集聚和高校多学科协同创意的技术力量优势,围绕“联合国创意城市•设计之都”的建设,充分发挥产学研合作联盟的整体优势,在促进创意设计成果转化的同时培养创意设计人才。
2工业设计产学研合作联盟——上海创意设计公共服务平台的建设方案
上海创意设计公共服务平台是集人才培养、产学交流、展示评比、项目合作、成果转化等为一体的新型工业设计产学研合作联盟,体现出以创意转化为主导的产学研联盟特点,是一个面向工业设计(生活消费品等)为主线的以创意转化为主导的创意设计教学和研发机构。上海创意设计公共服务平台具体由教学平台、研发平台和产业化平台组成。
2.1教学平台主要体现在整合高校资源来推动原始创新、集成创新和协同创新,多学科协同创新教学模式是它的主要特色,可以提升创意设计的内涵,实现创意设计的商品化。创意转化的切入点聚焦在创意产品设计及专利产品的开发和研制上。创意过程中分为二个层次:①发散创意思维,是“量”的体现;②深化创意设计,是“质”的飞跃。在第一层次,以集聚各高校为主参与和搭建各类设计竞赛活动。依托上海国际文化创意产业博览会、上海工业博览会打造上海工业设计领域具有权威、价值、产业形态的国际化设计展示、评比的交流赛事,即设立“上海国际工业设计创意设计大赛”,使其成为国内外工业设计领域学术和设计作品交流的国际舞台,成为具有影响力的规模化、产业化并在设计界、产业界具有盛誉的赛事活动,成为上海海纳百川创意都市的名片。在第二层次,以提升产品的创意设计核心竞争力为主,以取得设计发明专利为目的。集聚高校资源,在毕业设计环节,结合高校多学科优势,设立多学科协作的毕业设计联动机制,联合成立由多校专家和业内专家组成的专家指导委员会。指导委员会可根据市场需求和竞赛获奖作品的二次开发,有针对性的毕业设计选题,各相关学科都可根据本学科涉及到的内容展开课题研究,这种并非虚拟的毕业设计研究课题具有非常高的实用价值。在这个过程中,多学科的互补与碰撞,非常容易产生创意灵感的火花,一些概念性设计也可在多学科协同开发下实现其功能,经过整合就极有可能诞生具有市场价值的创意设计专利产品。
2.2研发平台主要体现在以市场需求为导向,集成行业资源,开展创意产品的研发,提升创意设计的价值与作用,引领行业的发展潮流。平台将借鉴发达国家在功能技术产业服务上的建设经验,协调整合上海科技资源,积极展示和提供包括设计、工艺、产品、材料、市场等方面的功能技术产业服务,将平台打造成为各具行业特色的工艺技术检测中心、产品设计论证中心、设计功能体验中心、创意设计展示中心,使其成为技术研发机构、设计机构、设计师、产业管理者、产品制造企业、技术需求企业、产业园区、创意集聚区以及高校的产学研合作平台,这一平台既可服务于高校的实践教学又可服务于广大的社会生产企业,尤其是改变目前中小企业重模仿、轻研发的现状,从整体上提升他们的产品质量和经营内涵,形成系统化的产业服务功能,服务于上海、长三角和全国的产业发展。
2.3产业化平台主要体现在与企业、行业和产业园对接,促使技术转移和创意产品的直接转化。通过成果和展示,向地区辐射。根据上海各高校创意设计类专业的定位,先行联合上海交通大学、同济大学、东华大学、华东理工大学、上海工程技术大学、上海第二工业大学等在工业设计、建筑设计、时尚、服饰、会展、包装设计方面已经具有一定品牌和优势的高校为核心,对接一批行业知名度高的企业。先行试点,积累经验,逐步扩大。平台将建立工业设计工艺技术检测资源数据库,鼓励设计机构和制造企业提供设计产品、建立检测目录。依托张江科技园区和高校联合成立创意产业技术应用中心,参与建立工业产品设计技术标准,引领上海各具行业特色的创意产业技术应用中心的建立和发展;依托上海图书馆建立上海工业设计大型数据存储托管平台;依托上海文化产权交易所建立原创设计交易平台。结合高校文化创意产学发展需求,探索提供网络数据检索的服务。扩大与兄弟省市产业集群的战略合作,集中区域产业资源优势、高校人才优势、行业引领优势、大师工作室品牌优势,为促进设计产业与制造业的结合、功能技术与设计服务水平的提升、实现产业增值提供一个技术特色明显、辐射效应显著的产业服务平台。
2企业建设之初要严把技术设计关
目前,我国有很多企业使用的化工设计都是从国外购进的,很多指标都是根据外国的生产的情况而制定的,但是这些设计到了中国之后,中国的设计院却发现这些设计在中国的企业实际生产中并不适用,以污水排放来举例,从国外购买的设计显示,项目建成后的污水COD在3000mg/L左右,但是在中国的实际情况却是,企业投入生产之后,发现实际生产所需的COD是20000~35000mg/L,外国的设计根本不适合这些企业的实际情况,在两者差距过大的情况之下,企业就只能投资资金重新进行改进,这样既耗时耗力,又耽误了企业的生产,为企业造成了很大的损失,有些甚至因为处理不当,还对我们的环境造成了污染,所以企业在建设之初,一定要先对项目装置设计进行仔细而详细地审核,若是发现设计有缺陷的地方,一定要及时改正,有缺陷的对环保有危害的施工设计一定不能让它开建。否则一旦造成了环境的污染,将得不偿失,任何利益都不能建立在环境被污染之上。
3充分利用生产废物将其变为资源
中国已经开始注重对生产产生的废物再利用,目前主要针对的是对污水的处理回收,并且在这部分已经取得一些成就,在其它固体和气体废物处理方面,中国还略有不足,不过也有一些企业和科研机构在积极地探索这些废物的解决办法,比如某些石灰厂用他们生产所产生的废料粉煤灰来制作化肥,用煤灰作为主要原料,向其中加入一些微量元素,这就制成了一种特殊的化肥,化肥和传统的化肥相比,使用效果并没有太大的差别,还有的则是利用这些煤灰来吸附污水中的COD,把这两种生产废料混合在一起,这样不仅解决了煤灰的问题,还净化了污水,可谓是一举两得。还有人曾经构想过把经过处理的污水排入氧化塘中降解,然后在向其中投放适当的生物,从而构建成一个生物链。在生产生活中,还有很多诸如此类的例子,通过以上的方法,不仅可以解决企业污染物难以处理的问题,而且还把它们变成了可利用的资源,为社会创造了财富,减少了污染,这是化工废物最理想的处理方法,非常值得我们社会的提倡和各地化工企业学习。
4把先进的科研成果真正运用到治理污染之中
社会不断进步,人们对于保护环境的重要性认知也有了很大提高,普通大众也开始关心环境治理问题,而科研机构也是一直都在研究环境治理新技术,目前,已经有很多的高新科技成果被研制出来,它们很多在理论上是可行的,而且治理效果预期也是要远比传统的方法好,但是因为成本太高,又或是实际应用不方便,这些高新科研成果在企业的生产中并没有得到实际的使用,这是极大的浪费,科研人员应该根据企业生产中实际情况,来制定出合理有效的方案,这些科研成果加以改进,使其能够真正运用到实际的生产之中。新科技可以大大提高生产废物解决效率,这样不仅解决了企业所遇到的实际问题,也为环境保护做出了很大贡献。
即计划、设计和实施三个阶段,先从相关的学科理论上分析设计是否可行,再经过逐步的工程试验,最后把设计落实到工程中去,应用于实际的生产,化工工程设计与其他的工程有着不同的特点,化工工程的技术含量在工程行业位居前列,且工艺流程与其他工程大不相同。化工工程的内容包含了设备的遴选、设计工艺线路、绘制成图以及对周围环境进行可行性评估,这些设计最重要的是落实到图纸上形成规范性的图件,即化学工程工艺流程图、化工预算、化工工程设备布局图等。化工工程设计是化工工程进行的首要也是重要的环节,要考虑到诸多方面的因素,解决安全问题也要由此开始,在设计时,设计人员要考虑到化学工程的安全性,诸如化学设备的选用,设备如何布局才能避免安全事故发生等等。
2)化工工程设计中的安全问题。
化工工程的设计也比传统的工程设计复杂许多,其中需要进行大量的运算,包括数学、力学、化学反应方程式等等,需要多学科综合。化工设计中需要用到很多参数,参数的难把握性和可靠性又是设计人员面临的又一大挑战。在工程的设计完成阶段,设计人员必须对完成的设计图纸进行反复的实验并进行修改优化,以防止安全事故的发生,其中需要耗费工作人员大量的精力。在化工工程设计阶段,安全问题是设计的重点,应该把化工安全设计摆在一个十分重要的位置,我国化工行业主要存在以下几点问题:
a.设备的安全隐患。
前文提到,化工工程需要的设备往往是与众不同的,有的设备甚至需要定做才能满足需求,一个工艺流程中需要数个,甚至数十个设备彼此连接,所需要的设备型号也是各不相同,由此带来的型号不相互匹配,造成化工工程安全隐患。
b.设计所用资料不详实。
我国现阶段的化工工程不发达,在设计阶段所用的基本资料也并未进行严格的实验,其来自于一些中小型企业,可靠性不强,数据权威性不强,未经过大规模生产,因而在设计中使用这些数据会给安全生产埋下隐患。
c.设计中安全因素考虑不到位。
化学工程需要的化工设备纷繁多样,管道彼此交织,资金投入较大。安全因素考虑不到位分为两个方面:其一是设备过多,又限于设计人员水平有限,许多安全因素考虑不到位;其二是由于化工企业感觉投入已经过高,再花费过多进行安全设计会降低企业的收益,因而放弃了工程的质量。有些企业过于追求工程进度,导致工程粗糙,安全隐患层出不穷。
2化工工程设计安全观
工程安全在如今阶段已经备受重视,这是近年来安全事故频发以后总结的经验教训,工程事故给企业带来了严重的损失,给人们的生命安全带来了极大的威胁,近些年经济发展使工厂如春笋般涌现,但是频发的安全事故给人们心中留下了一道不可抹去的伤疤。化工工程的事故率较之其他工程更高,因而在设计阶段必须做好事故防范工作。在设计阶段要满足安全要求,重视每个生产环节的安全生产设计,严格遵守相关部门的安全标准,把安全的理念深入到设计中的每个细节中去,以主动的姿态防范安全事故的发生,设计人员严格遵守安全设计的制度,把制度作为安全的保障。根据化工工程不同阶段和不同部分的要求,注入安全运行的新元素,把安全设计深入到每个环节和每一个部分。同时对于化工工程的安全设计要有针对性,抓重点,有区别的对待不同的工艺流程。在工程设计完毕以后,要对设计完成的方案进行复议,对每个环节进行模拟实验,逐个排除其中的不安全因素,对设计好的图纸进行修改和优化,力求做到万无一失。
3化工工程设计中相关问题的解决方案
1)化工厂的选址问题以及场内布局。
化工工程的设计要从化工厂的选址开始,做好化工厂的选址工作并且做好厂内布局直接关系着化工工程的安全。按照以往的设计理念,化工厂要建在水源充足、原料供应充足、交通便捷的位置,这样的选址有利于产品的销售使用,减少运输路途,减少不安全因素,产、销、用区域化。其次,厂址的选择应该以人为本,化工厂不应该选择人口稠密、风景秀丽的地区,也不应该设立在上风向,避免有害气体扩散至人口稠密区,影响人们的日常生活,厂址的选择也要符合可持续发展的生态理念,化工厂在建立之前应该对周围进行环境影响评价,尽量少的破坏原有的生态环境,做到人与社会和谐共处,做到可持续发展。其次是厂内的布局,厂内的布局是指化工厂内部各组件之间的设置问题,化工厂中的各个设备要为物资的投入以及人员的工作提供便利,对设备中的永久性管件进行设计保护,将危险性较高的设备和危险性较低的设备分成不同的区域,并对危险性较高的设备进行专门的保护设计以及应急设计,一些可能接触发生反应的设备要隔离开。
2)管道的安全控制。
管道设计是化工工程设计中最为重要的一部分,管道担负着运送液体的任务,也是设备相互连接的通道,在化工生产过程中,管道中的液体一般具有可燃性和较强的腐蚀性,部分液体的毒性还比较强,管道安全是整个化工工程设计的关键,有的管道使用不久便会腐蚀掉,发生漏液等,进而发生危险,机械损坏也是最为常见的问题之一。因而在进行管线的设计过程中,要选用合适的金属材料,金属管道的连接处要做相应的安全处理。
2GB21748—2008《教学仪器设备安全要求仪
器和零部件的基本要求》中对教学仪器设备的机械性能提出了相应的附加要求阀门的安全要求阀门的选材必须以现行的国家标准为依据,从而保证材料和结构形式的可靠性。为保障阀门在长期使用过程中的旋转灵活和开关可靠,应对阀门的旋转部件做好防护。涉及对压力需严格控制的化工教学设备,相关设备上应设置安全阀、减压阀等泄压装置,且安全阀、减压阀等安全装置的安全设定值应定期进行校验,保证此类阀门调节功能的有效性。设备外观、设备布置和管线配管的安全要求在人员可能接近的金属制件、控制柜、抽屉、结构和组件上不应有锐角、凸出部位、锐角边、刺、粗糙的表面和飞边等,在设备制造的技术要求中须明确毛刺、锐角、毛边的处理措施。化工实训类教学装置一般都需要进行与化工厂类似的设备布置和管线配管设计,故而在设备布置和管线配管时,一方面要考虑设备布置和管线安装的稳固性,另一方面也要考虑人员进入操作区域的安全性,减少外伸和凸出的部件或尽量将外伸和凸出的部件布置在不会对人员造成伤害的区域。配管在考虑工艺流程走向的同时,也要考虑避免对人员行进和操作的干扰,降低人员与管线发生碰撞、刮擦的可能性。在无法避免上述可能的危险情况时,应在产品的操作说明书中要求操作人员穿戴安全帽、防滑工作鞋等安全防护用品。转动设备防护装置的安全要求机械产品上高速运转的传动机构,应使用使人体不能直接进入危险区的防护罩。对于设备上外露的齿轮、风扇、皮带、支撑架或其他往复运动的、旋转的、传动和活动的部件都应设有充分的安全防护罩。在易产生碎片或尘埃和可能有飞甩物存在的情况下,应设有防护罩(网)、吸尘装置及回跳保险,防护罩的密度应能使飞甩物不能通过。紧固件的安全要求化工实训类教学设备中法兰、阀门、设备支撑件等以螺栓连接为主,螺栓、螺母等紧固件的选择应尽可能选用标准件。按照GB21748—2008《教学仪器设备安全要求仪器和零部件的基本要求》的规定,化工实训类教学设备中紧固件的防松方式一般选用弹簧垫圈、锁紧垫圈和锁紧螺母。对于预期不会经常拆卸的地方选用锁紧螺母代替弹簧垫圈,需要经常拆卸且带螺母的地方弹簧垫圈使用较多,而对于有螺栓或螺钉且不使用螺母的地方多用弹簧垫圈和锁紧垫圈。在一般应用中,螺钉或螺栓的最少旋入量要等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径;在高应力状态下应用时,螺钉或螺栓的最少选入量应等于螺杆上部带螺纹部分的名义直径的1.5倍。
2现代化小农水工程设计的规划布局
项目区建设规划设计布局起点高,突出实效性。根据水资源现状,广泛征求群众意见和建议,优化工程设计,优选灌溉模式,全部采用管道输水方式。以管代渠、节水节地。水源依据是“靠河建站,不靠河打井”的原则,精心布局、细化设计。达到工程设计“三十年不落后,五十年还能用”的目标要求。共建成高效节水灌溉面积19.25万亩;铺设UPVC管道700km,新挖疏浚河道172km,新修建生产路83km,新建、改建桥涵闸等建筑物302座,新打和配套改造机井943眼,新建泵站泵房36座,配套水泵、架设变压器、安装变频供水设备36台套。新建土壤墒情自动测报系统4处。设计实现“旱能浇、涝能排”的现代化农田管网工程系统。36座泵站采用变频自动化控制,高效节能,943眼机井采用一泵多卡管道灌溉模式,节水省电、方便操作及管护。
3工程设计模式
泵站工程模式:“一泵、一网、一卡两表多栓、一带、一畦田”。机井工程模式:“一井、一网、一卡、一表、一栓、一畦田”。一泵指泵站,控制灌溉面积3000亩左右。选用单级双吸中开离心泵,扬程24m,功率22~185kW,流量每小时500~1866m3。泵站配置拦污栅网、闸阀、压力表、真空泵、变频柜、高低压配电设施等。系统运行自动控制,体现了新技术应用和高标准设计应用。泵室为钢筋砼结构,泵房为砖混结构,钢木套装门、塑钢窗、花园式院落。“一井”指配套机电井。为混凝土砂管井。井深60~70m,单井出水量40~60m3,设出水口(给水栓)10~20个,单井控制灌溉面积80亩左右。“一网”指输配水管网系统,从泵站、机井到田间出水口均用管网输水。“以管网代沟渠”、灌排水分设,实现田间自来水无死角无盲区。因管网系统较大,设计管道直径从Φ110~Φ500mm均用UPVC管件。系统设进气、排气阀、泄水阀、闸阀等配套设施。泵站出水口设计安置磁流量计和插入式数字流量计两种计水量器具,给水栓配备移动水表和小白龙输水软管。“一卡”指智能控制卡。用于泵站、机井启动,控制一座泵站、一眼机井灌溉。一泵一井多卡,依卡缴费,刷卡取水,实现计量用水缴费,促进了群众节水意识。“两表”或“一表”,是系统中的固定水表和移动水表。固定水表安装于泵站灌区干管首端,由水管员管理。作为泵站计量用水收费依据。移动水表是将固定水表计量分配到用水户的延伸和依据。水表起止码由水管员记录,用水户确认。机井灌区仅在井池出水口设固定水表。“多栓”或“一栓”,指泵站或机井系统的给水栓。泵站系统设多栓,机井设一栓用水灌溉。大田灌溉给水栓设计采用是先进的自动排气系统,解决了原来给水栓排气困难的问题。由一体式改为分体式安装,有自动关闭功能,节水高效。由地上变为地下深埋,便于机耕,用水泥浇筑,有防盗、防晒、防老化、不易损坏的优点。一带是田间出水口以下连接小白龙输水带。给水栓通过输水带用快速接头连接向畦田内灌溉,使用方便。畦田是田间畦块。传统长畦200~300m,宽8~10m,灌溉时间长,浪费水电。设计田间支管间距100m左右,出水口间距50m左右,畦田大变小,加大了田间节水效果。泵站灌区和机井灌区核定水价为0.21元/m3和0.22元/m3,亩次灌溉成本10元左右,比传统灌溉模式节省50%.
4工程设计综合效益分析
4.1创新了灌溉模式,优化了水资源配置
项目区实现了高效节水管网化管道灌溉模式,通过现代化先进的管网工程进行农田输水灌溉。以生产路为框架,在田间铺设了纵横交织的封闭式压力管网。乡镇灌溉用水协会根据各村灌溉面积,农作物种植季节、生长情况、土壤墒情、旱情选择配水,实现了水资源优化配置和高效节水灌溉的目标。
4.2为优化产业结构调整,保障了水利支撑
小型农田水利建设现代化高效节水省电灌溉工程系统,全面解决了以往存在的“最后一公里”问题,优化了农村产业结构调整,先进科学的灌溉技术和充足的水源条件,使粮食及其它特色产业规模快速发展,项目区出现了一大批种粮大户,特色优质瓜果蔬菜等经济作物种植大户,形成了特色产业经济强镇、强村、增加了农民经济收入。
4.3实现了高标准现代化农田基础建设
小农水工程的设计,实现了耕地灌区节水化,工程运行科学化、长效化、灌区路网化、工程管网化。同时实现了灌溉自动化,控制智能化。建成“旱能浇,涝能排”高标准农田近20万亩。用水成本由以前每亩次30元左右降至10元左右,节水节电,达到设计要求。
4.4农民得实惠,政府得民心
业务的增长及网络的复杂化,使工程设计不仅更为复杂,而且设计工作量剧增。通常采用CAD绘图已经难以描绘这么复杂的网络。例如中国移动省际干线六期工程某个大站已经使用A2延长2倍(相当于4张A2)的图纸来画系统连接图了。这样的图纸不但难以绘制出版,施工非常不方便,核对修改也困难。因此,设计院在省际骨干传送网设计过程中开始尝试表格化设计工作,复杂的设计图纸采用EXCEL表格进行表达。设计表格化使得设计电子化成为可能,工程设计的电子化也迈出第一步。
1.2资源管理方面
随着中国移动省际传送网规模越来越大,网络资源管理的问题越来越突出,集团公司一方面加紧制定“综合资源管理系统”,另一方面,要求资源管理数据填写前移,要求设计院在设计过程中提供更多数据。在上述形势下,集团公司要求设计院开发设计资源数据管理系统,同时进行设计电子化考核。总之,从上层应用和下层表达都对工程设计提出了新的要求,面对新的需求,CAD辅助设计已经力不从心,开辟新的领域,工程设计电子化成为工程设计发展的必然。
2工程设计电子化的含义
工程设计电子化,就是围绕结构化的数据库进行的一系列工程服务,包括项目规划、工程勘察、可研、设计等主要过程采用信息化工具。工程设计的数据不但能方便地指导施工,还能为项目管理系统、资源管理系统、资产管理系统、综合网管系统等各种运营支撑管理系统服务,为今后的项目规划、可研和后期设计直接提供数据和支撑。工程设计电子化,使工程设计不仅服务于施工和预算编制,而且在电信资源全生命周期发挥作用,在整个规划、可研、设计、施工、运行维护、资源管理调度、退网等过程中提供服务。由于省际骨干传送网的规模容量和重要性,其工程设计电子化尤为迫切,需要支撑的项目管理系统、资源管理系统、资产管理系统、综合网管系统都是大型数据库系统。设计文件中海量的数据也只有数据库系统才能承载,因此工程设计电子化就意味着工程设计必须以大量结构化数据为基础,必须能提供可被数据库系统“阅读”和处理的数据,同时要能利用这些数据进行设计并开发应用。
3工程设计电子化的进程
工程设计电子化是工程设计的重大变革,需要经过长期的过程。电子化设计与传统设计差异很大,从传统设计到电子化设计必然经过多个阶段。
3.1传统设计与电子化设计的差异
调研前期网络资料,收集前期图纸;进行网络规划和系统设计;然后进行现场勘察;再进行局站设计;最后输出设计文件;经施工后进入网管系统和其他资源管理系统。这个过程是分散的、单向的,是以个人为中心的设计。很明显,当设计较小规模的网络、涉及相关网络较少时,这个流程非常有效。电子化设计是以建立在设计资源数据库基础上的电子化工程系统为核心,设计过程是全集中的过程。从综合资源管理系统和网管系统上直接导入网络资料,在设计系统中进行设计,然后再进行现场勘查核对数据,最后将结果导入到设计系统中,设计系统直接输出设计文件,并导出到综合资源管理、网管系统等其他系统。在大型复杂网络中,这样的系统是必须的,能够综合较多的力量,高效地进行。对于简单的工程,涉及较少网络数据时,传统设计非常有效。但像中国移动省际骨干传送网络这样的大工程,面对百万级别的数据,传统设计越来越力不从心,电子化工程设计将成为必然。当然,电子化设计也不可能脱离传统设计,电子化设计也需要经历多个过程。
3.2局部设计数据结构化
电子化设计的基础是设计数据的结构化。传统设计采用CAD进行制图,CAD图形直观、易读,便于进行施工,但是难以产生结构化数据,无法呈现大规模网络数据,难以对资源进行统计和管理。工程设计电子化的首要过程是对传统设计数据进行结构化处理。事实上,由于目前设计量大且复杂,在以CAD为主的设计中EXECEL表格经常作为辅助工具来使用,如勘察表格、局站信息表格、国内配套表格等。此外,EXCEL也是共享数据的最广泛的工具。因此,数据结构化首先选择EXCEL表格。
3.3建立设计资源数据库
设计资源数据库,包含海量设计图纸有效信息的集中型数据库。其表达的是和设计图纸一样的信息,但更加容易存储、继承和处理。设计资源数据库可以将分散的设计数据集中在一起,并将连续多期的设计资源数据累积起来,增加一些维护调整数据后,便能包含整个网络资源数据。对于未来网络维护调整、网络规划、后期工程可研、后期工程设计提供重要支撑。工程设计电子化后,由各个设计人员将大部分设计数据结构化,再进行标准化处理,就可以建立设计资源数据库了。
3.4以设计资源数据库为基础的电子化设计系统
以设计资源数据库为基础的电子化设计,可以基于设计资源数据库,根据设计需求开发电子化设计系统。系统设计可以先通过数据库查询网络现状,规划设计新的系统后,上传到数据库,借助数据进行通道通路安排,完成网络系统设计。局站设计方面,可以通过下载数据、现场核对、上传数据,然后由数据关联网络设计。最后由资源数据校对数据,根据施工需要输出相关图纸。对于网络比较稳定的设计,如省际骨干传送网设计,每期工程90%以上业务局站都是前期局站,涉及到前期设备和系统的工作量基本都超过60%以上,可以基于数据库查询网络现状,进行设计扩容扩建,指导新建,因此前期的设计资源数据库对于工程设计意义巨大。
3.5基于设计资源数据库的应用开发
设计资源数据建成之后,可以依据资源数据库,通过开发与其他资源管理系统的接口和部分应用,支撑其他系统。比如中国移动当前网络,可以输出到传输综合网管系统,以及正在建设的综合资源管理系统和项目管理系统,还可以进行紧急电路安排,资源统计、网络后评估、成本分析等多种应用开发。
3.6设计输入输出的电子化
当其他数据管理维护系统比较完善时,如中国移动集团公司建立了比较完善的资源管理系统,传输综合网管系统等系统时,可以直接开发对应适配接口,使得网络现状和资源数据直接输入到电子化设计系统中,设计结果数据也可以直接导出到其他系统中,这样能节省大量的人力物力,设计效率和准确性会有更大幅度的提高。
3.7资源的全生命周期的电子化
对于运营商的管理来说,最理想的是建立网络资源的全生命周期管理,从规划、可研到设计、施工,再到运行维护、调整,一直到退网,对所有活动进行有效管理。设计电子化将成为这个过程中非常重要的关键环节。这已经不仅是工程设计电子化的范畴,需要多个部门多个系统的的协同发展和配合。
4工程设计电子化的基础和要求
工程设计电子化是设计领域的重大变革,涉及工程的各个方面,设计方式、思维方式、管理模式等都需要进行调整,才能适应电子化的需求。
4.1资源标识的标准化、物理化
传统设计是用图纸表达相关对象的,当采用数据表示时,需要对资源进行全局统一,从局站名称到机房内机架位置、子架槽位单板端口位置等都必须进行统一标识,否则就需要辅助以图进行标识,如果都需要用图进行标识,设计电子化就难以提高效率。
4.2工程设计的标准化
设计标准化是指设计方式、设计中连接方式等需要标准化,大家遵守的是同一个标识方法,这样设计使用者掌握了标准就可以了,设计人员不需要特殊标识,使用者也不需要特殊去学习。如所有局站在终端ODF使用时都是“单收双发”,“单发双收”成为一个标准,都按照这个标准做,那么,收发就不需要标识了,这样才可以提高电子化的效率。
5工程设计电子化的实践和探索
工程设计电子化是一个长期的过程,中国移动省际骨干传送网在这方面做了脚踏实地的实践和有益的探索,走在了传送网设计电子化的前列。
5.1网络系统设计亟需表格化
中国移动省际骨干传送网工程处理世界上最大的传送网络,电路安排需要处理百万级的数据,工程设计广泛采用表格进行表达,网络设计产生了十几张表格,部分表格数据量巨大,数据行达到数万行,已经接近EXCEL处理极限,迫切需要数据库支持。
5.2统一化局站设计表格
中国移动省际骨干传送网七期就在部分复杂局站使用表格,以表格为基础进行设计,八期工程开始在统一在全网开始设计表格化方面开始尝试,九期工程中充分发挥设计人员的创造力,对表格化设计进行完善和革新,使得表格化进一步推广。省际骨干传送网十期设计充分总结了八期、九期表格化设计的经验和资源管数据理方面成果,充分考虑未来建立设计资源数据库、集团资源管理系统、传输综合网管系统的需求,从设计查勘开始就按照设计信息化、电子化和标准化的原则对设计各个阶段进行统一和规范,编制各个阶段统一指导文件,特别是对局站设计表格编制统一模板进行标准化,生成数百个EXCEL表格文件。
5.3开发设计电子化工具
省际骨干传送网工程组正在开发设计工具,将现有设计资源数据库化,以提高设计生产效率,更好支撑集团管理维护。
6工程设计电子化面临的问题和挑战
工程设计电子化是设计领域的重大变革,需要各方面配套进行,需要施工、维护等单位和部门大力配合。例如,施工时,由图纸变成表格,开始会不适应,但由于表格更切合实际、方便快捷,逐步会发现使用表格的优势,这需要一个过程。网络运行维护部门需要加强标准化工作,对网络标识等做好规范和统一。工程设计电子化是一个长期的过程,需要大量积累,逐步进行。
在化工生产的过程中,仪表数据的检测以及仪表数据的分析都要满足实际的生产要求,以确保化工装置能够安全和稳健运行,是石油化工装置安全仪表系统设计的重要原则之一。在进行相关仪表使用的设计中,设计人员要研究系统的基本情况,并且要熟悉生产的实际过程,这样能够准确对工作现场进行把握,确保设计仪表功能能够适应实际的需求,提高设计效率。
1.2确保仪表易于维护与扩展
由于石油化工行业本身具有一定的特殊性,仪表的日常保养和维护也是日常工作中非常重要的环节,因此所选用的仪表要便于维护,且在使用中要较为方便,保证安全运行时间较长,尽量减少仪表的安装数量,从而降低仪表在安装过程中的成本,提高企业的经济效益。同时,在未来的发展过程中,要给仪表预留适于的空间,以满足未来生产工艺的改进。
1.3确保仪表系统绝对安全
由于化工行业在生产过程中本身存在一定的危险,所选用的材料一般为危险的化学品,其产品也多为易燃易爆的物品,再加上生产操作温度较高,因此安全事故发生的概率较大。随着我国石油化工生产设备的自动化和信息化的水平越来越高,产品的精细化作业也越来越广泛,因此生产往往处于临界点,这样导致危险发生的风险会越来越大。在这样的情境下,化工仪表的使用对于系统安全的要求也越来越高,因此在仪表系统进行设计的过程中,要确保仪表的绝对安全,将整个仪表作业的风险降到最低。
2提高石油化工大型装置工艺仪表系统设计的措施
2.1可靠性设计的分析
只有确保安全仪表功能的顺利实现,确保其稳定性,才能有效促进日常石油化工生产环节的可持续发展。一般来说,安全仪表功能分为五大要素,分别是系统响应时间、执行元件、安全稳定性等级、传感器以及逻辑运算器等,在此过程中,任何一个环节出毛病,都可能导致整体系统的瘫痪。一直以来,人们更多地关注逻辑运算器的可靠性,但是对检测元件、执行元件等可靠性却忽略,造成整个安全仪表系统的可靠性能低,与降低设备风险的要求不相符。对于逻辑运算器的可靠性问题,必须优先符合安全仪表系统控制的安全等级。
2.2为了保证石油化工的工序正常进行
对于仪表选型,一般会针对不同的功能进行分类,一般而言,在安全仪表的系统设计中,我们可以采用编程技术,电子技术等各个环节对于仪表进行应用。对于安全仪表的运行过程中,可以采用电气技术模式,其设计的原理主要是按照媒介继电器的原理,通过各个环节直接的合作,在复杂的生产工艺中,保证其安全性。随着我国在生产的过程中对于安全的重视,PES技术已经逐渐得到了发展和运用,利用PES技术已经完成了系统安全的连锁功能,因此相关的设计人员可以参考PES技术对仪表设计进行针对性的设计。
3仪表系统的发展远景
随着我国经济的发展,石油化工企业的仪表也在不断的进行创新和更新,在发展方向上主要为以下几个方面:安全生产模块的发展、BPCS的集成以及自动化的控制。这些无疑都是未来石油化工企业重点的发展方向,这些方面的实现,有利于我国石油化工行业各个环节安全的运行,对于企业的综合效益有非常大的帮助。仪表采用计算机进行操作,有利于在日常工作中各种数据的收集,以及对安全和非安全区域的划分进行明确,目前已经在石油化工行业中尝试使用集成SIS和BPCS系统时,并且取得了一定的效果。
一、设计原则及建设目标
1.智能化系统设计与五星级酒店相匹配。
2.智能化系统设计应该是完整的、先进的、实用的、经济的。
3.智能化系统设计与工程项目建设地点的实际情况相适应。
4.智能化系统选用设备品牌是主流的、成熟的、安全的、可靠的。
5.按智能建筑甲级标准设计。
二、智能化子系统配置
根据实际需要,五星级酒店宜设置以下智能化子系统:
1.火灾自动报警及联动控制系统(由强电工种设计)
2.建筑设备监控系统
3.通信网络系统
4.计算机网络系统
5.酒店经营管理系统
6.综合布线系统
7.安全防范系统
8.智能一卡通系统
9.电子门锁管理系统
10.卫星接收及有线电视系统
11.VOD点播系统
12.公共广播系统
13.多媒体会议系统
14.卡拉OK点播系统
15.大屏幕显示及触摸式多媒体信息查询系统
16.智能照明控制系统
17.智能化集成系统
18.机房工程
19.UPS电源系统
20.防雷接地系统
三、各子系统设计要点
1.建筑设备监控系统
(1)由于五星级酒店一般均设置中央空调,为加强机电设备管理及节能,应该配置建筑设备监控系统。
(2)目前BA系统倾向于多采用通信接口(网关)形式,机电设备尽可能要求带通信接口,然后纳入BA系统管理。
(3)冷冻机房,包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机由专业公司实施监控(要求冷水机组带通信接口),然后纳入BA系统管理。
(4)热源锅炉系统自带通信接口,纳入BA系统监测,不控制。
(5)变配电设备要求高低压开关柜订货时带通信接口,采用Modbus总线,纳入BA系统监测。自备柴油发电机组、UPS电源系统应纳入BA系统管理。
(6)给水泵一般为变频泵,自带通信接口,纳入BA系统监控。
(7)排水设备自带液位控制器,由强电专业实施自成控制系统,高位开泵,低位停泵,一般不纳入BA系统。也可将高位报警信号接至BAS工作站。
(8)电梯设备要求订货时自带电梯远程监测装置,设置于BAS中控室内。
(9)照明分二部分,一部分纳入BA监控,如室外照明、公共通道、地下停车库等;另一部分重要场所,如大堂、宴会厅、大会议厅、多功能厅等宜采用智能照明控制系统。
(10)风机盘管一般不纳入BA系统管理。
(11)BA系统设备生产厂家众多,但基本上是国外产品一统天下,应选用主流产品,以确保系统正常可靠运行。
2.通信网络系统
(1)有线通信一般采用二种做法,一为虚拟技术,采用远端光传输设备、模块局(模块局可设于本工程,也可设于电信分局),另一为程控交换机。酒店宾馆一般设置程控交换机为多,但采用虚拟技术是发展趋势。有线通信系统一般采用综合布线。
(2)设置联通、移动、小灵通等移动通信盲区覆盖系统,主要为地下层、电梯轿厢等使用,设计时主要管线予埋,具体设置由各移动通信公司投资及实施。
(3)设置无线对讲,主要供工程部工作人员、保安使用,有利于安防。
3.计算机网络系统
(1)计算机网络系统必须设置,是酒店的重要子系统。
(2)计算机网络系统内外网问题,一般行政中心有内外网,且物理隔离,即有两套独立系统。对酒店来说一般为一套系统,局部单位(如财务等)组建内网,则采用软件隔离,但要注意安全可靠。
(3)有的酒店将客房计算机网络系统与其它部分,如办公、公共场所计算机网络系统分开,客房部分用途单一仅接因特网,为上网需要。其它部分则组建酒店局域网。
(4)千兆到楼层,百兆到桌面。采用千兆以太网技术。
(5)网络交换机品牌选择应为主流产品。
(6)网络IP电话根据具体情况适当局部使用。
(7)无线局域网应设置。可在大堂、酒吧、宴会厅、会议厅、多功能厅等公共场所设置无线接入点,还可考虑在酒店高级管理层办公室、总统套房、豪华商务套房、商务楼层设置。其它普通客房内则不考虑设置。
4.酒店经营管理系统
该系统实际属应用软件配置,酒店应用软件取决于酒店管理集团的意愿。
由于酒店宽带上网的日渐普及,宽带计费运营管理系统嵌入在酒店管理系统中,完成自动开户、计费、管理、帐务处理和帐单输出等工作。
5.综合布线系统
(1)综合布线系统是计算机网络系统和通信网络系统的物理支撑,是信息系统的物理通道,在现代建筑中是必需的。
(2)布线系统是隐蔽工程,埋入楼板、墙内,不易检修及更换,为使较长期使用不落后,应采用现阶段可预见的先进技术和产品。
(3)随着02年6月6类布线标准的通过,6类布线系统在公建项目中普遍采
用,五星级酒店水平布线子系统应采用6类布线系统。
(4)配线间设置,对于办公楼,每层楼面信息点数较多的建筑物一般每层设一个配线间,放置1只19″标准机柜。对于酒店客房层来说,每层近20个客房,每个客房2个数据点,1个语音点(卫生间1个同线电话),每层约60个信息点,3层设一个配线间是合理的。水平布线子系统采用模块式配线架,语音垂直干线大对数铜缆采用卡接式配线架。
(5)垂直数据干线采用多模光缆,一台48口网络交换机配6芯室内多模光缆,每一个配线间用2根Cat6UTP8×0.5作备份;语音垂直干线采用5类25对大对数铜缆,每个语音信息点配主干线缆2对。
(6)部分公共场所如大堂、会议厅、多功能厅、宴会厅等及领导办公室设置少量光纤点(光纤到桌面),采用4芯室内多模光纤。
(7)布线品牌应采用主流产品。并要注意采用同一品牌同一产地的产品。
6.安全防范系统
(1)对五星级酒店来说保证宾客人身安全、财产安全是第一位的,所以五星级酒店安全防范系统是全方位的。
(2)安全防范系统包括闭路电视监控及防盗报警系统、门禁系统、电子巡更系统、无线对讲系统等。
(3)闭路电视监控系统主要设置于底层主要出入口,如公共场所、重要房间、楼层电梯厅通道、电梯轿厢、室外主干道路边及交叉口等处。主机采用矩阵主机加嵌入式数字硬盘录像机。
(4)防盗报警系统主要设置于财务、档案等重要房间。部分场所设置手动报警按钮。
(5)周边防范系统是否设置根据酒店周边是否有围墙或栅栏,如无则不设置。
(6)门禁系统设置于重要设备机房、财务、档案等重要房间。
(7)电子巡更系统一般采用离线式,设置于重要设备机房,电梯厅楼梯口等处。
(8)无线对讲用于保安使用,以便保安互相之间及时联系,提高事件发生时快速反应能力。
(9)各系统设备品牌选用技术成熟,性能稳定可靠的产品。
7.智能一卡通系统
一卡通系统用于门禁、停车场管理、消费、考勤等,可采用ID及Mifare复合卡。
8.电子门锁管理系统
(1)电子门锁用卡有的是用磁卡、有的IC卡,酒店大多用磁卡(工作人员用IC卡)。
(2)电子门锁建议采用安全可靠的门锁系统。
9.卫星接收及有线电视系统
(1)五星级酒店宜设置卫星接收系统,一颗星鑫诺一号。要经当地广电部门审批。
(2)有线电视系统引接自当地有线电视网,在一层设置有线电视机房(卫星电视兼用),接入线采用光缆,机房内设光节点。设置卫星接收系统,机房可设于顶层。
(3)有线电视插座设置于公共活动场所,如会议厅、多功能厅、酒吧、餐厅等,每个客房设一点,套房设2点,总统套房根据需要设置。
(4)考虑数字电视接收系统。
10.VOD点播系统
VOD点播系统主要用于客房,系统信号走大楼局域网。
11.公共广播系统
(1)背景音响与消防紧急广播兼容,但扬声器性能按背景音响要求配置。
(2)背景音响扬声器设置场所多于消防广播,部分场所仅当作背景音响的扬声器可与消防广播同线路也可另设专线视具体情况而定。
(3)要考虑室外背景音响。
(4)背景音响音源与消防广播音源分设,广播机房设于一层消控监控室。
(5)部分公共场所,如会议厅、多功能厅等要对背景音响设音量调节开关。
(6)背景音响与消防广播的切换在楼层消防广播联动模块实现。
12.多媒体会议系统
(1)大会议厅设置完善的会议系统,包括扩声、投影、摄录系统、集控系统、视频会议系统等。有的可考虑上同声传译系统。
(2)一般普通会议室上扩声、投影系统,少量会议室可考虑设置背投。
(3)电视电话会议系统可不上。
13.卡拉OK点播系统
在卡拉OK包厢区域设置卡拉OK系统小机房,组建卡拉OK专用局域网,每个包厢设置数据点。
14.大屏幕显示及触摸式多媒体信息查询系统
(1)大屏幕显示建议在酒店外设置一块双基色室外屏。
(2)酒店大堂设置一台触摸式多媒体信息查询机。
15.智能照明控制系统
(1)五星级酒店设置智能照明控制系统,主要设置于会议厅、多功能厅、宴会厅。
(2)智能照明控制系统带有通信接口,纳入BA系统。
(3)楼内公共通道照明控制采用BA系统DDC控制。
16.智能化集成系统
(1)五星级酒店应上智能化集成系统,但到BMS为止,不考虑IBMS。
(2)安全防范系统先行集成。
(3)在BAS基础上,消防系统通信接口,协议开放。实现BAS、安防、消防系统的集成。BMS工作站设于底层消控监控中心。
17.机房工程
(1)消控监控、广播、BAS、BMS机房,设置于一层,面积60㎡,采用防静电活动地板,架空200㎜。
(2)计算机网络中心通信总机房,设置于2、3层,面积80㎡,采用防静电活动地板,架空200㎜。
(3)电视机房:如设置卫星电视接收系统,卫星天线设在主楼屋面,则电视机房设在屋顶层;如不设置,则有线电视机房可设于一层,面积约20㎡。
18.UPS电源系统
(1)UPS电源设置有2种做法,集中式与分散式。集中式在一处设置UPS,供全酒店智能化系统使用;分散式即设于不同机房内,确定各UPS的供电范围。
(2)笔者认为宜采用分散式UPS,UPS主要设置于:
消控监控中心、广播、BAS、BMS机房,供电范围本机房及所有监控摄像机,防盗探测器等;
计算机网络中心电话总机房,供电范围本机房及楼层网络交换机。
(3)UPS不间断电源装置订货时要求带通信接口,以便纳入BA系统管理。
(4)UPS配置电池组,后备时间考虑2小时。UPS不考虑双机备份。
19.防雷接地系统
(1)弱电系统供电电源浪涌保护器由强电专业设置,弱电专业应考虑UPS后配电箱浪涌保护器设置。
(2)各信息系统需要设置信号避雷器。
(3)弱电系统接地系统要完整考虑,一般采用综合接地方式,其接地电阻值不大于1欧姆。
二、课程设计步骤
1.课程调研
目前,高职院校课程改革的难点就是核心载体不明确,课程开发过程不开放,主要是没有建立校企深度合作的课程开发机制、课程开发的主体是学校专任教师、行业、企业没有实质性介入课程开发等原因,那么通过下厂拍摄由企业人员讲解的教学录像可以较好地解决了由专任教师担任课程开发的问题,并且通过企业人员讲解可以更好地了解在具体工作情境和工作过程中的专业知识和操作技能,可以更好地抽取某一职业(或专业)最重要的专业能力和综合性的“典型工作任务”。
2.找出典型工作任务
首先要选择正确的方法如专家研讨会找出典型工作任务,其次通过归纳总结出学习领域,最后设计出适合学校具体情况的工作任务,逐渐明确教学内容;明确课程改革人员的参与情况,改革的不同阶段要由适当的人员参加,例如,第一阶段找出典型工作任务,一定要由企业的技术专家参与,而不是经理、厂长等这些行政人员等;明确课程改革的重点与难点,重点是找出正确的典型工作任务,这直接决定课程体系的成功与失败,难点就是如何设计出好的学习性工作任务这个载体,它直接决定着课程的教学效果。
3.课程内容确定
“化工自控系统运行与维护”学习领域的学习情境都以控制系统为载体,每个学习情境都可以反映出学习领域的学习内容,并且保证课程的实施总体呈递进和包容关系。学习情境设计兼顾控制系统简单和复杂投运方法的不同,包含物位、温度、流量、压力四大参数、针对控制系统维护的对象特性变化、检测系统问题和调节阀问题等三大问题,所以在进行学习情境设计时设计了六个学习情境,简单液位控制系统的运行与维护、简单温度控制系统的运行与维护、简单温压力控制系统的运行与维护、简单流量控制系统的运行与维护、串级控制系统的运行与维护、均匀控制系统的运行与维护,学时安排分别为12、12、8、8、12、8学时,共60学时。
4.制定教学课程计划
在整个教学过程,需要老师编写很多的教学资料,这些教学资料的编写直接决定着教学效果的好坏,所以通过学习怎样制订一个教学课程计划?可以得出教学内容和方法:第一阶段:准备工作:实验仪器有哪些?搜索相关信息,所要传授的知识是什么?确定实验主题及内容,现有设备能否满足实验?需要购买哪些新设备,了解学生准备的知识和状况:学生层次、所处培训阶段、所在职业群体;第二阶段:目标描述:学生应会什么?通过成功的经验,学生能够连接实验设备,并进行参数设置。第三阶段:分目标设计:通过什么方式,要达到什么目标,可以通过阅读机器操作手册,确定能够完成哪些实验内容(要考虑企业在使用该设备时的要求)读懂设备参数要求,并进行设计,向学生说明为什么这样设置,根据设备额定值去判断都可以采用哪些实验,并设定参数值,使用机器,编写过程文档。
5.教学方法
选择在教学法培训方面,不仅注重具体教学方法的理念与实施,还强调了教学法的概念、教学法行为和过程、宏观及微观教学法,这样对于选择更加恰当的教学方法,提供了理论支持。在具体的教学方法中,主要是教师根据课程内容来选择教学方法,学生没有选择的余地,如生产过程自动化技术专业,涉及技术方面的内容,因此,要选择适合技术方面的教学方法,如引导文或者项目教学法,那么在具体学习情境(传感器)中,选择引导文法,学生一边读引导文,一边看传感器,完成任务。通过引导文,学生自行认识具体型号的传感器。给学生设定时间限制。有些学生会先看引导文,然后研究传感器,有的学生先研究传感器,然后再看引导文,这并没有一定的限制。需要教师提前做好准备工作,需要知道学生在哪里该怎么样去获得信息。教师还需要制定工作计划,让学员以最快的方式获取知识。教师必须一直在场,监督学生完成自主学习的过程。
三、课程设计特点
1.课程内容来源于实际案例,将理论与实践相融合,有利于维护与检修技能的形成
主要以化工生产过程四大参数和控制系统为载体并进行分类,以生产过程中遇到的主要故障如对象特性的变化、检测系统有问题调节阀堵塞、腐蚀等会损坏阀座和阀芯等进行设计学习情境,融入相关的理论知识,转化为适合学生的教学内容。
2.课程内容与过程遵循教学规律和实际工作工程
将教学活动按照实际的控制系统维护和维修过程进行教学,根据故障现象进行分析和判读,选择正确工器具进行维护,突出职业能力的培养,学习情境的编排注重能力培养的递进关系,符合学生的认知规律。
3.采用六步法教学方法
编写课程实施方案,对教学内容以工作任务及其工作过程按照六步法实施,在引导文引导下,教师进行组织和安排,在理实一体的实训室实施教学做一体化的教学。本课程应在理实一体化的过程控制实训室进行,采用理实一体化教学法,按资讯、计划、决策、实施、检查、评价6步法完成,注重真实情景,密切结合化工仪表维修工中级工和高级工的考核要点实施,如:“某塔的液位测量中发现,浮筒液面计的指示为50%,而玻璃液面计的指示为满刻度”。
4.引入职业标准与行业规范,对学生职业能力培养和职业素养的养成起主要支撑作用。
四、资源库建设
专业建立资源中心,资源中心包括标准规范、合作企业、专业资源、课程资源、教学素材、社会服务。课程建立资源库,包括课程介绍、课程标准、课程内容描述、课堂实施方案、教学资料、教案、课件、教学录像和生产录像。资源库是支撑课程建设的主要内容,所以其内容的好坏起了很重要的作用。
1.课程标准
在学习领域描述、学习情境设计的基础上进行了学习标准的编写,对课程的教学条件、教学方法、教材和教学资源都进行了描述。
2.教学资料
(1)教学单元设计
在工作过程系统化课程中,教学内容体现为一个个的学习情境,所以学习情境设计的是否正确直接决定着课程的教学效果,学习情境作为完整的工作任务,一般较大,所以为了教学实施方便,进行了教学单元的设计,教学单元设计应尽可能小,以2-4学时为宜,避免出现一个单元十几个学时的情况。例如,简单液位控制系统的运行与维护共12学时,在实施上可以分为3个教学单元,分别为简单液位控制系统投运前准备、简单液位控制系统投运及参数整定和简单液位控制系统得维护,每个单元都按照资讯、计划、决策、实施、检查、评价六步法实施。
(2)任务书设计
任务书其实就是一个任务单,对所要完成的任务进行一定的描述,如果是一个完成的加工零件,任务书可以给出加工零件的结构和尺寸,如果任务是一系列的操作,任务书就要给出完成操作的具体描述,就是一种任务描述。“化工自控系统运行与维护”学习领域的任务书以学习情境为单位进行设计,就是一个完整的学习情境编写一个任务书,任务书的主要内容包括任务描述、已有知识和相关资料三项。
(3)引导文设计
引导文教学法是借助一种专门的教学文件(即引导文)引导学生独立学习和工作的教学方法。它的基本原则就是引导学生自主学习,促进学生独立工作能力的发展;引导文这种专门的教学文件,主要包括一系列难度不等的引导问题组成。学生通过阅读引导文,可以明确学习目标,清楚地了解应该完成什么工作、学会什么知识、掌握什么技能;在引导文的引导下,学生必须积极主动地查阅资料,获取有意义信息,解答引导问题、制订工作计划、实施工作计划、评估工作计划。
(4)课程实施方案
根据学院制定的课程实施方案的模板,结合“化工自控系统运行与维护”课程的特点,编写了60学时完整的课程实施方案,按照资讯、计划、决策、实施、检查与评价六个步骤实施,在每个步骤中又详细描述了学生和老师的工作任务,并对相关的知识点进行了列写。