浅谈大型乙烯交钥匙总承包（LSTK）项目设计管理

2010-09-07解民中国寰球工程公司北京100028

石油化工建设 2010年3期

关键词：施工图承包商乙烯

■解民中国寰球工程公司北京100028

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介绍大型乙烯项目交钥匙总承包项目各设计阶段主要工作内容，设计体系组织结构，关键审查点，设计与采购、施工、材料管理的关系，设计的质量保证和控制程序。

乙烯装置交钥匙总承包管理模式设计管理

乙烯的生产状况是衡量一个国家石化工业发展水平的重要标志。近年来，我国乙烯工业发展迅猛，已经建成和正在建设的大型乙烯项目有：中国石油5套，分别是新疆独山子100万t/a乙烯、四川彭州80万t/a乙烯、大庆120万t/a改扩建乙烯工程和抚顺80万t/a乙烯、兰州70万t/a乙烯改造工程；中国石化4套，分别是天津100万t/a乙烯、福建80万t/a乙烯、镇海炼化100万t/a乙烯和武汉80万t/a乙烯；以及中海油南海壳牌95万t/a乙烯等。参与工程建设的工程公司积累了丰富的工程经验并培养了大批技术和管理人才。笔者曾经参与新疆独山子100万t/a乙烯的设计工作并正在参与四川彭州80万t/a乙烯的项目管理工作，希望这篇文章能为以后的乙烯总承包管理模式的设计管理提供一些参考。

1 交钥匙总承包管理模式定义

交钥匙总承包管理模式（LSTK—LumpSumTurnKey）是指总承包商负责工程项目的设计、采购、施工安装和试运行服务的全过程，向业主交付具备使用条件的工程。成功应用这种模式能达到缩短工期、降低投资、优化资源配置、充分发挥大承包商所具有的较强技术力量、管理能力和经验丰富的优势，可以为确保工程质量和进度提供有利的保障。

设计工作在整个项目起着龙头的作用，直接影响项目的质量、HSE、进度和成本。精心制定设计策略、组织项目设计、实施设计方案将是保证项目整体顺利实施的关键。

2 设计管理介绍

2.1 设计阶段划分

2.1.1 第一阶段：设计准备阶段

设计准备阶段主要完成设计策划工作，是设计过程最为关键的阶段。此过程主要完成设计基础资料包括设计标准、设计原则、设计计划、设计组织机构等的制定工作。交钥匙总承包项目在设计准备阶段，总承包商设计组的主要人员要参与审查工作，对关键的工艺系统计算进行验证；检查工厂设计是否符合中国国家、行业的规范和标准；对专利商的设计提出优化建议；讨论确定国内标准材料代用原则和方案。在此期间与专利商相关人员就工艺方案、工厂设计、工程规定等方面问题要进行充分沟通，全面理解专利商的工艺设计包内容以保证将工艺包设计顺利传递到基础设计和详细设计。

2.1.2 第二阶段:完成项目的初步设计和基础设计

基础设计是对工艺包的深化和具体化，主要工作是按照设计准备阶段的计划结合建设单位及总体设计院提供的资料，完成项目基础设计文件，包括设计说明，工程规定，各专业发布的初步设计图纸表格，安全、环保、职业卫生、节能、概算的相关内容。此阶段重点进行优化设计，比选设计重大方案（如图1所示），制定项目执行计划，同时为配合项目的采购工作，在基础设计逐步深入的同时，完成关键设备及长周期设备的技术文件，陆续完成海外采购长周期转动机械及设备数据表和请购文件。

2.1.3 第三阶段：详细设计阶段

详细设计阶段主要是按照现场地质、水文特点，结合项目执行计划，考虑施工工序、大件设备吊装方案（如图2所示）等，陆续完成桩位图、地管干线施工图、静电接地图、主要设备和建筑物的基础图、装置主管廊钢结构施工图、炉体总装图大部分设备制造图、设备梯子平台图、所有建筑物的上部结构图、钢结构施工图、部分需要提前发布的管道轴侧图，建筑物的设计图纸，结构支架、地墩土建图纸、仪表电气专业施工图。

2.1.4 第四阶段：现场技术服务阶段

在此阶段之前，设计现场服务工作已根据施工现场的需要逐步进驻现场。详细设计工作完成之后，设计工作将全面转移到现场，提供技术服务并负责完成项目的竣工图纸文件和竣工模型。在施工开始前，组织施工图设计交底，与施工分包商充分沟通，使其理解设计意图和设计要求，以保证施工质量。在施工结束后，现场设计组负责完成装置的竣工图和竣工模型。

2.2 设计体系组织结构

建议选用有大型乙烯经验的设计、校核、审核及模型操作人员作为项目的骨干人员，以保证项目设计的顺利实施。设计管理人员组织结构如图1所示。

2.3 设计工作主要审查点

为了实现项目的所有设计目标，确保项目的设计质量和设计本质安全，需为项目策划如下的设计评审会议，实施全过程的控制。

2.3.1 工艺包审查会

总承包商管理部门与业主组成审查小组，对专利商提供的工艺包设计进行审查。目的是讨论和确定重大的设计原则，审查工艺包设计的合理性，检查工艺包设计是否符合中国的规范、规定，优化设计方案和布置，同时通过工艺包审查，实现设计先期介入，以保证工艺包设计的顺利交接。

2.3.2 HAZOP评审（HAZOP，危险与可操作性分析，即HazardandOperabilityAnalysis）

初版的P&ID文件（P&ID，管道及仪表流程图，Piping&InstrumentDiagram）发布之后即召开HAZOP评审，HAZOP评审由专利商组织聘请安全专家实施，业主和总承包商组成技术专家组参加，审查会发布HAZOP报告。专利商负责修改工艺包的设计关闭需要工艺设计整改的问题。工艺专业人员负责细化在基础设计和详细设计中需要整改的措施。专利商跟踪并确认，必要时为总承包商提供技术支持，保证设计的安全。

2.3.3 初步设计内部审查会

在项目初步设计初版完成后，总承包商设计部门内部将召开初步设计内部审查会，由总承包商设计部门内部专家委员会成员组成审查组，对装置的初步设计进行全面审查并形成初步设计内部审查报告。总承包商将按照审查意见对初步设计进行修改。

2.3.4 初步设计审查会

在初步设计正式发布后，由业主组织专家，对总承包商提交的初步设计进行审查，形成对初步设计的批复意见。总承包商将对批复意见进行回复，并在详细设计中加以体现和实施。

2.3.5 PDS三维模型审查会（PDS，管道专业为建立模型用的软件，全称为PipingDesignSystem）

总承包商项目组在设计期间还应组织三次专门的PDS三维模型审查会，PDS三维模型审查会由总承包商组织，业主项目组主管设计、安全、施工和试车的负责人参加，专利商有关人员也将参加。

（1）第一次评审会（工艺包设计模型评审）

在扩大的工艺包模型设计完成后举行。由专利商组织，业主专业人员和总承包商专业人员组成审查组，对初步的装置模型进行审查。会后将发布模型评审报告，由专利商负责完成整改。

（2）第二次评审会（60%模型评审）

在60%的工艺大口径管线模型建立后举行，评审会主要检查设计布置的合理性，重要管道设计的正确性，操作通道、安全通道，设备、设施的安装和拆卸及确认是否满足工艺、操作要求和安全要求。总承包商组织会议，设计经理主持，各专业负责人参加。业主项目组主管设计、安全、施工和试车的负责人参加，根据需要业主可邀请专利商有关人员和技术专家参加。会后将发布60%模型评审报告，总承包商负责在后续工作中完成整改。

（3）第三次评审会（90%模型评审）

在90%模型电子模型建立完成时举行。主要检查上次评审会的意见是否已经得到整改，对次要工艺管线进行审查，确认三维模型是否达到发布施工图的要求。总承包商组织会议，设计经理主持，各专业负责人参加。业主项目组主管设计、安全、施工和试车的负责人参加。会后将发布90%模型评审报告，总承包商负责在施工图发布前完成整改。

2.3.6 专利商审查部分关键详细设计图纸文件

在初步/基础设计、详细设计阶段，应同专利商继续保持良好的沟通，保证设计顺利完成。由于专利商负责乙烯工厂的工艺性能保证，专利商将审查并批准部分详细设计文件，以保证专利性能的实现。具体文件将在下一步实施中落实。

2.4 设计与施工、采购、材料管理部门的关系

2.4.1 设计与施工的关系

施工图纸文件最好分区块分版次发布。由于设计与施工交叉作业，在设计阶段，将乙烯装置划分为若干个区块，根据施工计划，施工图纸文件将分区块分版次发布，以满足施工进度的要求。施工工作工序为先地下后地上，先发布桩位图、地管干线施工图，随后发布装置大型设备基础图、管廊的基础施工图，变配电站和机柜间的基础施工图；发布管廊基础施工图之后，发布管廊的上部结构施工图纸，以使装置管廊具备安装的条件。

2.4.2 设计与采购的关系

为满足整个项目的工期要求，设计必须与采购平行作业。乙烯项目超限设备多，设备制造难度大，制造周期长，潜在供货商少，生产负荷大，因而为保证项目进度，长周期设备必须在基础设计阶段和详细设计早期完成技术文件，并协助采购组完成设备的订货工作。

2.4.3 设计与材料控制的关系

在基础设计阶段，设计各专业要与材控人员充分接触，确定材料控制的编码，材料控制需要的各种信息等。在整个设计过程中，按照计划时间向材料控制部门提供必需的文件和信息并及时更新。

2.5 设计文件质量保证和控制措施

总承包商设计管理部门应具有完整的质量保证体系，设计人员应遵循设计管理部门质量体系的规定和要求开展设计工作，尤其应重视设计的过程控制，以确保项目的高质量设计。各专业应按设计管理部门质量控制程序文件规定执行，按本专业质量控制计划对不同版次设计交付文件进行验证。设计验证完成后，填写校审报告。过程控制措施程序如下。

2.5.1 设计输入

总承包商项目设计经理将组织相关人员编制项目工作范围和要求以明确项目组和各专业的工作范围、任务和要求，组织相关人员对项目设计的基础数据进行确认，并将编制项目基础数据文件，确保项目设计输入的正确性、完整性和适用性。各专业间的设计条件将以设计条件通知单的形式进行专业间的联系。设计条件通知单必须经过设计经理签发方能生效。设计条件以硬拷贝的形式进行发放。总承包商项目设计经理还应组织相关人员编制项目采用的标准规范，对各项目中采用的标准规范进行确认和规定。

2.5.2 设计输出

设计输出文件将包括用于采购、制造、施工和开车的设计图纸、数据表、工程规定、询价技术文件、程序文件以及手册或说明等文件。设计输出文件在发布前将按照要求进行评阅，评阅合格后才能正式发布。

2.5.3 设计评审

总承包商项目设计经理负责准备和申请召开本项目的总承包商内部设计评审工作，各专业负责人负责准备和申请召开本项目的部室级设计评审工作。设计评审工作将在方案设计阶段或设计工作开始初期进行。

2.5.4 设计验证

总承包商各专业设计文件将按照相关程序文件进行校审并签署，各专业负责人负责监督、管理本专业设计文件的校审工作。