车间布置_车间布局
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《车间布置与管道设计》学习报告
一 车间布置简述
车间布置设计的目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排。车间布置设计是车间工艺设计的两个重要环节之一，它还是工艺专业向其他专业提供开展车间设计的基础资料之一。成功的车间布置将会使车间内的人、设备和物料在空间上实现最合理的组合，以降低劳动成本，减少事故发生，增加地面可用空间，提高材料利用率，改善工作条件，促进生产发展。一个布置不合理的车间，基建时工程造价高，施工安装不便；车间建成后又会带来生产和管理问题，造成人流和物流紊乱，设备维护和检修不便等问题，同时也埋下了较大的安全隐患。因此，车间布置设计时应遵守设计程序，按照布置设计的基本原则，进行细致而周密的考虑。
制药工业包括原料药工业和制剂工业。原料药工业包括化学合成药、抗生素、中草药和生物药品的生产。原料药作为精细化学品，属于化学工业范畴，在车间布置设计上与一般化工车间具有共同特点。但制药产品（原料药及制剂）是一种防治人类疾病、增强人体体质的特殊商品，必须保证药品的质量。所以，原料药生产的成品工序（精、烘、包工序）与制剂生产的罐封、制粒、干燥、压片等工序一样，它的新建、改造必须符合《药品生产质量管理规范》的要求，这是药品生产特殊性的方面。
车间一般由生产部分（一般生产区及洁净区）、辅助生产部分和行政生活部分组成。
二 车间布置设计的内容和步骤
车间布置设计的内容：第一是确定车间的火灾危险类别、爆炸与火灾危险性场所等级及卫生标准；第二是确定车间建筑（构筑）物和露天场所的主要尺寸，并对车间的生产、辅助生产和行政生活区域位置作出安排；第三是确定全部工艺设备的空间位置。车间布置设计按二段设计进行。初步设计阶段
初步设计阶段车间布置设计是在工艺流程设计、物料衡算、热量衡算和工艺设备设计之后进行的。车间设计需要首先具备一定的车间外部和内部资料。外部资料主要包括设计任务书；设计基础资料，如气象、水文和地质资料；本车间与其他生产车间和辅助车间等之间的关系；工厂总平面图和厂内交通运输等。车间内部资料主要包括生产工艺流程图；物料计算资料，包括原料、半成品、成品的数量和性质，废水、废物的数量和性质等资料；设备设计资料，包括设备简图（形状和尺寸）及其操作条件，设备一览表（包括设备编号、名称、规格型式、材料、数量、设备空重和装料总重，配用电机大小、支撑要求等），物料流程图和动力（水、电、汽等）消耗等资料；工艺设计说明书和工艺操作规程等等其它资料。施工图设计阶段
初步设计经审查通过后，需对初步设计进行修改和深化，进行施工图设计。它与初步设计有下列不同之处。车间布置设计涉及面广，它是以工艺专业为主导，在总图、土建、设备安装、设备、电力照明、采暖通风、自控仪表和外管等专业密切配合下由工艺人员完成的。因此，在进行车间布置设计时，工艺设计人员要集中各方面的意见，采取多方案比较，经过认真分析，选取最佳方案。
三 车间的总体布置
车间布置设计既要考虑车间内部的生产、辅助生产、管理和生活的协调，又要考虑车间与厂区供水、供电、供热和管理部分的呼应，使之成为一个有机整体。
1从厂房形式上来看，厂房组成形式有集中式和单体式。“集中式”是指组成车间的生产、辅助生产和生活鄄 行政部分集中安排在一栋厂房中；“单体式”是指组成车间的一部分或几部分相互分离并分散布置在几栋厂房中。生产规模较小，车间中各工段联系紧密，生产特点（主要指防火、防爆等级和生产毒害程度等）无显著差异，厂区面积小，地势平坦，在符合建筑设计防火规范和工业企业设计卫生标准的前提下，可采取集中式。生产规模较大，车间各工段生产特点差异显著，厂区地形平坦面积较小，可采用单体式。
工业厂房有单层、双层或单层和多层结合的形式。这几种形式主要根据工艺流程的需要综合考虑占地和工程造价，选择采用。厂房的高度，主要决定于工艺设备布置、安装和检修要求，同时也要考虑通风、采光和安全要求。每层高度尽量相同，不宜变化过多。
厂房的平面形状和长宽尺寸，既要满足工艺要求，又要考虑土建施工的可能性和合理性。厂房的平面应该力求简单，以利于建筑定型化和施工机械化。同时简单的厂房平面常常会使工艺设备的布置具有很多的可变性和灵活性。因此，车间的体型通常采用长方形、蕴形、栽形、酝形和 形，尤以长方形为多。这些形状，从工艺要求上看，有利于设备布置，能缩短管线，便于安装，有较多可供自然采光和通风的墙面；从土建上看，占地较节省，有利于建筑构件的定型化和机械化施工。同时，还有利于设计规范化。
厂房的宽度、长度和柱距，除非特殊要求，单层厂房应尽可能符合建筑模数制的要求，这样可利用建筑上的标准预制构件，节约建筑设计和施工力量，可加速设计和施工的进度。从厂房平面布置上来看，进行总平面布置时，必须依据国家的各项方针政策，结合厂区的具体条件和药品生产的特点及工艺要求，做到工艺流程合理、总体布置紧凑、厂区环境整洁，能满足制药生产的要求。课遵守一定懂得总平面布置的原则。从厂房里面布置上来看，在有高温及有毒害性气体的厂房中，要适当加高建筑物的层高或设置避风式气楼，以利于自然通风和散热。气楼中可布置多段蒸汽喷射泵、高位槽、冷凝器等，以充分利用厂房空间。有爆炸危险的车间宜采用单层厂房，其内设置多层操作台以满足工艺设备位差的要求。如必须设在多层厂房内，则应布置在厂房顶层。如整个厂房均有爆炸危险，则在每层楼板上设置一定面积的泄爆孔。这类厂房还应设置必要的轻质屋面、外墙及门窗泄压面积。泄压面积应布置合理，并应靠近爆炸部位，不应面对人员集中的地方和主要交通道路。车间内防爆区与非防爆区（生活、辅助及控制室等）间应设防爆墙分隔。如二个区域需要互通时，中间应设双门斗，即设二道弹簧门隔开。上下层防爆墙应尽可能设在同一轴线处，如布置有困难时，防爆区上层不布置非防爆区。有爆炸危险车间的楼梯间宜采用封闭式楼梯间。辅助车间和行政生活部分的布置（1）辅助车间
车间里除了各生产工段外，还有配电室等辅助车间，必须对这些辅助房间也做出合理的安排。在安排时，必须和非工艺设计人员取得密切联系，征求他们的意见，然后统筹考虑。一般来说自动控制室多设在生产厂房内，为了安全，对防爆车间，则需单独设置。机器动力间可设在厂房内或与办公、生活用室一起考虑。变电和配电间可分设在厂房中单独的房间内，机修间、通风用室也是如此。
（2）行政生活用室
由于行政生活用室的建筑结构与生产厂房不同，以及根据生产特点和总体布置，行政生活用室可采用单独式、毗连式或插入式，而以毗连式最为普遍。毗连式也有两种：横向毗连和纵向毗连。对于小型车间，厂区面积不大，为节约起见，可不在车间内单独设置办公、生活用室，而由全厂统一考虑。
四 设备布置的基本要求
制药车间设备的布置应满足生产、工艺、建筑、安装和检修、安全和卫生要求。每一点都有具体不同的要求。还应分情况考虑设备是否适合露天布置。
四 管道设计的基本内容
管道在制药车间起着输送物料及传热介质的重要作用，是制药生产中必不可少的重要部分。药厂管道犹如人体内的血管，规格多，数量大，在整个工程投资中占有重要的比例。因此，正确地设计管道和安装管道，对减少工厂基本建设投资以及维持日后的正常操作有着十分重要的意义。
在进行管道设计时，应具有如下基础资料：①施工流程图；②设备平、立面布置图；③设备施工图；④物料衡算和热量衡算；⑤工厂地质情况；⑥地区气候条件；⑦其他（如水源、锅炉房蒸汽压力和压缩空气压力等）。
管道设计的具体内容包括管径的计算和选择、地沟断面的选择、管道的配置、管道设计提出的资料以及编写管道施工安装说明书。
在初步设计阶段，设计带控制点工艺流程图时，首先要选择和确定管道、管件及阀件的规格和材料，并估算管道设计的投资；在施工图设计阶段，还需确定管沟的断面尺寸和位置，管道的支承间距和方式，管道的热补偿与保温，管道的平、立面位置及施工、安装、验收的基本要求。
五 管道、阀门和管件的选择管道的选择包括以下方面：
（1）装管工程的标准化
装管工程的标准化可使制造单位能进行零件的大量生产，使用单位可降低安装费用，减少日常的储备量，便利零件的互换，又方便了设计单位的工作。（2）公称压力 医药化工产品的种类繁多，即使是同一种产品，由于工艺方法的差异，对温度、压力和材料的要求就不相同。在不同温度下，同一种材料的管道所能承受的压力就不一样。为了使装管工程标准化，首先要有压力标准。压力标准是以公称压力为基准的。公称压力是管子、管件和阀门在规定温度下的最大许用工作压力（表压），此时工作压力等于公称压力，如高于这温度范围，工作压力就应低于公称压力。
(3)公称直径
公称直径是管子、管件和阀件的名义内直径，其尺寸可用公称直径 阅 晕表示。一般情况下，公称直径既非外径，亦非内径，而是小于管子外径的并与它相近的整数。管子的公称直径一定，其外径也就确定了，但内径随壁厚而变。某些情况下，如铸铁管的内径等于公称直径。管件和阀件的标准则规定了各种管件和阀件的外廓尺寸和装配尺寸。
(4)管径的计算和确定
管径的选择是管道设计中的一项重要内容，因为管径的选择和确定与管道的初始投费用和动力消耗费用有着直接的联系。管径越大，原始投资费用越大，但动力消耗费用可降低；相反，如果管径减小，则投资费用可减少，但动力消耗费用就增加。
(5)最佳经济管径的求取
制药厂输送的物料种类多，但一般输送量不大，每根管道直径都用数学计算方法求取很烦琐，要使求得的管径能使流体处于最佳经济的流速下运行。可利用流体速度计计算管径。一般说来，对于密度大的流体，流速值应取得小些，如液体的流速就比气体小得多。对于黏度较小的液体，可选用较大的流速，而对于黏度大的液体，如油类、浓酸、浓碱液等，则所取流速就应比水及稀溶液低。对含有固体杂质的流体，流速不宜太低，否则固体杂质在，输送时，容易沉积在管内。特殊的还有蒸汽管管径的计算。蒸汽是一种可压缩性气体，其管径计算十分复杂，为方便使用，通常将计算结果做成表格或算图。在制作表格及算图时，一般从两方面着手：一是选用适宜的压力降；二是取用一定的流速，如过热蒸汽的流速。（6）管壁厚度
根据管径和各种公称压力范围，查阅有关手册（如化工工艺设计手册等）可得管壁厚度。常用公称压力下的管道壁厚选用表。（7）管道的选材
制药工业生产用管子、阀门和管件材料的选择原则主要是依据输送介质的浓度、温度、压力、腐蚀情况、供应来源和价格等因素综合考虑决定。在化工医药生产中，管道压力事故较高，而事故之中，管道材料的设计选择错误往往占到了一定的比例，因此，必须引起高度重视。管道材料的选择可以遵守一定的原则。
（8）易燃易爆气体管道的安全设计
易燃易爆气体管道的安全设计是管道设计中的难点及重点，合理的设计关系到生命及财产的安全，可以通过选择合理的管径，限定气体的流速、防止形成爆炸性混合物等多种途径来确保易燃易爆气体管道的安全。阀门的选择
阀门是医药行业管道系统的重要组成部件，在制药车间生产中起着重要的作用。阀门可以控制流体在管内的流动，其功能有启闭、调节、节流、自控和保证安全等作用。其主要功能具体来说包括：接通和截断介质，防止介质倒流，调节介质压力、流量、分离、混合或分配介质，防止介质压力超过规定数值，以保证设备和管道安全运行等。在制药装置建设中，阀门的费用占据了装置管道工程总费用的相当大的一部分。因此，正确、合理地选用阀门是 管道设计中的重要问题。
各种阀门因结构形式与材质的不同，有不同的使用特性、适用场合和安装要求。选用阀门的原则是：①流体特性，如是否有腐蚀性、是否含有固体、黏度大小和流动时是否会产生相态的变化；②功能要求，按工艺要求，明确是切断还是调节流量等；③阀门尺寸，由流体流量和允许压力降决定；④阻力损失，按工艺允许的压力损失和功能要求选择；⑤温度、压力、由介质的温度和压力决定阀门使用的温度和压力等级；⑥材质，决定于阀门使用的温度和压力等级与流体特性。管件的选择
管件的作用是连接管道与管道，管道与设备或改变流向等。管件包括有弯头、活接头、三通、四通、异径管、丝堵、管接口、螺纹短节、视镜、阻火器、漏斗、过滤器、防雨帽等。
此外，管道连接的基本方法有螺纹连接、法兰连接、承插连接和焊接，还有卡套连接和卡箍连接等，在管道设计时要选择合适的连接。
六 管道设计的基本要求管道布置
在这部分，管道布置、洁净厂房内的管道设计、管道支吊架的选择及位置等都有各自不同的原则，实际应用时要遵循这些原则来选择。管道的热补偿
管道设计热补偿的目的是保证管道在使用条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等原因造成：①管道应力过大引起金属疲劳和管道推力过大造成支架破坏；②管道连接处产生泄漏；③管道推力或力矩过大，使与其连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行。为克服因温差（使用温度和安装温度之差）造成的热力管道胀缩和位移变化，设计上多采用以下 源种方式进行补偿：①管道（管件）的预热（预拉伸）；②自然补偿，设计柔性管件如弯头或在形弯管进行热补偿，这是采用较多的方式之一；③一次性补偿，设一次性补偿器，在安装试运行后焊死，此法国内外都有采用；④设补偿器，随介质温度变化，管道胀缩、补偿器对应缩伸、吸收应力和位移进行热补偿；⑤选用弹性支吊架。
其中，自然补偿就是在管道中设置柔性弯曲管段（如弯头、π 形弯及空间立体弯等）吸收管道热伸长变形。此方式优点是简单、可靠；缺点是产生横向位移，不单是在弯头处，在直线段也发生相应位移，其保温结构应做充分考虑和合理设计，遵循一定的原则。管道的保温
首先设计保温结构，按照不同的施工方法及使用不同的保温材料，保温结构可分为以下几种：胶泥结构、预制品结构、填充结构、包扎结构、缠绕结构和浇灌结构等。
其次计算保温层厚度，保温层厚度的计算方法有经济厚度法、直埋管道保温热力法、多层绝热层法和允许降温法等几种。
七 管道布置图
管道布置设计是在施工图设计阶段中进行的。在管道布置设计中，一般需绘制下列图样。（1）管道布置图要表达车间内管道空间位置的平、立面图样。
（2）管道轴测图要表达一个设备至另一个设备间的一段管道及其所附管件、阀门等具体布置情况的立体图样。
（3）管架图要表达管架的零部件图样。（4）管件图要表达管件的零部件图样。
管道布置图中，管道、阀门、管道、设备、等等不同的管件及连接都有自己的表示方法，也要按照一定的比例绘图，安排视图的配置。
管段图表示一个设备（或管道）到另一个设备（或管道）的整根管段。一般设计院都有统一的管段图绘制专业设计规定（包括常用缩写符号及代号；管道、管件、阀门及管道附件图形画法规定；常用工程名词术语；图幅、比例、线条及尺寸标注及通用图例符号规定等），但是根据每个工程的特点（业主的要求不同）最好由管道专业负责人制定项目管段图设计统一规定，所有管道专业的设计人员（包括工艺、环保、热工、给排水等）和校对审核人员将按项目统一规定工作。统一规定一般将对管段图的图面表示、尺寸标注、图形接续分界线、延续管道和管道等级分界、隔热分界、方位和偏差、装配用的特殊标记、管段图上材料表填写要求等方面进行详细阐述。
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