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工程设计中的问题研讨5篇

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(一)

一、化工工程设计中安全问题的基本理念

化工工程设计中的安全问题就是指可能导致生产过程中发生事故的主要条件与不安全因素。一般来说,化工工程设计中安全事故主要有以下几种:阀门管线泄漏、仪表电器失灵、反映失控、自然灾害等。导致这些安全问题的典型原因及重要因素主要有:化工工程设计程序复杂,管道投资大、电器设备与管道多且处理物料复杂,特别是一些化工工程规模的大小不一,有时会出现为了较快地占领经济市场以及缩短化工工程的建设周期为节约投资而打破常规的设计周期与标准的现象,从而出现安全隐患。这些因素的存在会给化工工程设计带来极大的安全隐患,因此,在设计过程中应重视安全设计,对化工工程设计中存在的安全隐患因素有一定的了解和认识,正确评价化工工程设计中各种潜在的危险问题,并针对这些问题采取相应措施。倡导安全是在各行业中都应备受重视的问题。作为化工设计的前提环节,化工工程的设计也决定工程的质量。因此,在化工工程的设计中为确保工程顺利实施和完成,要不断增强危险识别意识,要以满足安全要求为原则,应重视各部分、环节安全设计,严格以标准及相关的规范制度为基础,做到安全设计理念渗透到各细节中,积极控制事故隐患,并不断完善安全管理体系度。同时,根据化工工程的各个阶段和不同部分的需求,不断提高工艺安全高效运转的措施及建议,做到有针对性、有区别的进行工程设计。为满足工程中安全需要,要在实施阶段根据客观情况不断的调整和优化,相应的安全对策和方案,做到对工程全程进行安全设计,确保工程的安全顺利进行。

二、预防化工工程设计中主要安全问题的策略

2.1提高化工工程设计中管道的安全措施

化工管道是化工生产装置中不可缺少的组成部分,它是用来连接生产过程的各种设备及相关辅助设施以及输送各类流体介质的通道。化工管道质量、管理安全与化工工程安全有着密切的关系。具有不同工艺功能的各种化工设备可以通过管道相互贯通构成一个整体,甚至在某些情况下管道本身也同化工设备一样能完成某些化工过程。管道系统接点多,连接着各种设备,特别是输送可燃介质的管道的火灾爆炸事故发生率高,则会对生产设备、厂房等建筑物以及人的生命造成严重的威胁破坏。因此,管道的全安设计问题尤为重要。如在设计中管道的结构、管件与阀门的连接形式不合理,螺纹制式不一致,或未考虑管道受热膨胀问题都有可能造成严重工程事故。因此,管道的选材、设计要科学合理。在设计过程中,要选用合适的管道材料,不得使用存有缺陷的管材,正确判断管道材料在工作环境中的适应性,不可随意选用代材或误用,严格遵守相关的规定。同时,要严格按照工艺设计要求设计管道,例如,直径的设计值应尽量大些,弯曲和变径处应缓慢;管道穿墙、楼板和屋面时,应加套管、防火肩、防水帽等装置;焊缝、法兰等接头均应避开墙和楼板。

2.2提高化工工程设计中塔设备的安全措施

根据行业的不同,化工装置中塔设备所占投资的比例也不等。塔设备具有生产能力强、传质效率高、操作性能良好等特点。因此,塔设备的单台规模也随着化工装置向大型化发展而变大,(直径10m以上的板式塔时有出现)。但塔设备带有许多的危险因素,塔设备的安全性涉及塔的强度、刚度、抗震能力、抗风载能力等这些问题。例如,从安全角度来看,在设计时为防止在吸热放热的化学反应过程中爆裂引起的火灾或中毒事故,则要保证塔设备具备足够的结构强度及良好的密封性,制定切实可行的控制方案来应对塔设备内部进行的化学反应。

2.3提高化工工程设计中电气设备的安全措施

电气安全问题是化工工程建设中的一个重要问题,所以,加强化工工程设计中电气安全技术水平与安全管理是十分重要的。通常电气的工作环境多是高温、潮湿、多尘、腐蚀、爆炸性危险环境。电气设备的安全问题主要指防爆问题,因此,需选用防爆电器设备,可以从合理控制点燃源、合理控制释放源、合理控制爆炸浓度三个方面来合理设计电气设备。在设计过程中还要根据环境及介质的不同对电气设备的类型加以考虑,根据化工生产场所的危险区域来匹配电气设备。同时,要重视电器安全管理,将电器系统各环节都设立安全负责人,确保电气设备的安全问题切实落到实处。

作者:陈艳单位:沧州大化集团聚海分公司

(二)

一、高层建筑给排水工程设计

1.1高层建筑的给水方式

经济合理、可靠安全和技术先进是高层建筑给水系统设计和应用中应该遵循的基本原则,笔者对我国当下的高层建筑给水方式稍作总结,大概有一下四种给水方式:

1.1.1气压罐给水

气压罐给水系统中需要利用到气压罐和离心水泵两种设备,整个过程就是利用气压罐内的空气压缩性来贮存并调节水量的高度,而再结合水泵机组的软启动和循序启动来实现建筑给水。该给水方式中不需要安设水箱或者水塔,使得建筑物的荷载和基建投资有所节省,密封式的罐装储水又可以避免水资源遭到污染。该给水方式中,缺陷就是容水量较小,给水压力不够稳定,给水的可靠性不能够得以满足,水泵启动的频繁使用,也缩短了其使用寿命,进而使得维护设备的经费会有所增加。

1.1.2减压分区给水

顾名思义,所谓减压分区给水就是利用减压阀或减压水箱来进行解减压。水直接通过水泵注入最高处的水箱,然后按照楼层顺序依次向下面的水箱供水,又或者是在上下区间装置减压阀来替代水箱,进而起到减压的作用。相比较于其他给水方式来说,气压罐给水的设备和管道设计都较为简单,安装成本低并且方便维修管理。然而因为下去的供水需要较大的压力供应,因此在能源消耗方面水泵的耗费会更大一点。

1.1.3变频泵无水箱给水

在这种给水方式中,水压和流量都是可以自行控制的,因此在节能方面的效果十分显著,电机转速的运行还可以随着用水量的变化而做出调整,运行可靠性得到保障的同时也延长的设备的使用寿命。然而变频器的市场价格较为高昂,而设备的运行方面对工作环境的要求也十分严格,容易受到外界的干扰而影响运行效果,因此,费用消耗大是其最大的缺陷。

1.1.4高位水箱给水

与减压分区给水方式较为相似的是,高位水箱给水中所需要的设备也有水箱和水泵,水箱中所储存的水在泵房离心泵的作用下进行供给,高位水箱则是用来储存并调节区域水量和水压稳定。高位水箱给水方式中,水箱的存水量较大,水泵的启动方面也没有那么频繁,所以在供水保障方面比较可靠,运行费用也不像其他给水方式那么高。但是高位水箱给水方式中,水资源比较容易受到污染,并且水箱的安装设定也会占用一部分的建筑面积使得建筑的结构变得复杂化。上述四类给水方式是我国当前较为常见的,每一种给水方式都存在一定的优缺点,高层建筑在设计给水方式时,应该结合建筑物的实际状况和地理环境,将一系列所涉及到的设计因素进行全面分析后,再制定出适宜的设计方案,有必要时可以将这几种给水方式进行组合,一切都以适宜建筑给水系统运行为宗旨。

1.2生活热水供应系统

高层建筑的给排水系统中,热水供应系统是存在问题较多的一个环节,局部热水供应系统和集中热水供应系统是高层建筑热水供应系统的两大组成部分,给排水设计时可以根据用户业主的需求来选择适宜的生活热水供应系统。一下是笔者认为生活热水供应系统中所存在的一些问题。

1.2.1水垢处理问题

热水供应系统中,结垢是较为目前较为严峻的问题,基本都是采用软化、控制热水温度以及磁水器应用等措施来加以控制。据笔者了解所知,我国绝大多数的高层建筑都是通过软化法来处理水垢的,然而该处理方法需要大量的盐,实施起来不仅费用消耗很大,而且管理起来也不是很方便。磁水器在运用时,热水的温度控制在四十摄氏度到六十摄氏度之间,是运用物理方法将水垢打散后进行处理一种方式。

1.2.2排气问题

高层建筑中,负责给水加热的设备一般设置在地层,因此设备在向上供水时,溶于热水中的气体会随着压力的变小而逐步析出或分离,整体水压呈现为下底上高的状态,这样的状况对于供热管道的质量考验很大,因此在高层建筑的热水供给系统中,排气方面的问题需要及时得到解决。

1.2.3热水循环水泵承压问题

处于建筑底层的热交换器,其循环水泵需要承受的静压力十分巨大,所以一般水泵的密封性能和泵壳强度都不能满足高层建筑的供水要求,一般都需要去专门的厂商订货。

二、高层建筑合理的给排水设计

2.1建筑废污水的排放及管道铺设

技术和经济是决定高层建筑污废水是采用分流制还是和合流制的关键因素,通常情况下,民用高层建筑的生活废污水与雨水之间是采取的分流制排放方法,公用高层建筑方面则结合其使用偏好来决定其排水方式。在管道布置方面,建筑内部已使用过的污水所通过的排管长度应该尽量短小,在布置的过程中尽量不要经过变形缝,以便于管道的维护和清理。在对管道进行铺设时,管道与墙壁之间需要预留一定的间距。若管道需要穿过楼板、墙壁或是楼基时,需要在建设的期间就预留出洞孔,排水立管与排水管端相连的部分要采用弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头或两个45°的弯头来进行连接。

2.2通气管道设置

高层建筑的排水管道系统要设置专用的通气立管,在排水管系统的正负压得到释放和补充时,可保证排水系统的正负压调整较为灵活,除此以外,还可以使得排水管内的一些有害气体得到稀释,进而保证用户和业主的健康。

三、总结

综上所述,随着我国社会和经济的不断发展,高层建筑已经成为了地方建筑的首选类型,而对高层建筑进行给排水设计的过程中,应该充分考虑到由于建筑高度而带来的给水、排水等问题,继而保证整体建筑的正常运行。本文结合自身的工作实践经验,针对高层建筑的给排水设计问题提出了自己看法和思考。

作者:王长林单位:哈尔滨辰能工大环保科技股份有限公司

(三)

一、水处理工艺选择

根据水源特点,通过净水工艺比选,提出水厂合理的净水工艺流程和净水设施形式,明确主要设计参数,列出净水工艺流程图。

1.1净水工艺选择前,宜收集掌握下列资料

(1)原水水质的历史资料。

(2)污染物的形成及发展趋势:对产生污染物的原因进行分析,寻找污染源。对潜在的污染影响和今后发展趋势做出分析和判断。

(3)当地或者相类似水源净水处理的实践。

(4)操作人员的经验和管理水平:应尽量选择符合当地习惯和使用要求的净水工艺。

(5)场地的建设条件:不同处理工艺对占地或地基承载等要求不同。

(6)经济条件:有些工艺对水质提高有较好的效果,但由于投资或运行费用较高,因此应结合经济条件考虑。

1.2地下水水源净水工艺

(1)原水水质符合《地下水质量标准》时,可只进行消毒处理。

(2)铁、锰超标的地下水应采用氧化、过滤、消毒的净水工艺。

(3)氟超标的地下水可采用吸附过滤法、混凝沉淀法或反渗透法等净水工艺。

(4)砷超标的地下水可采用复合多介质过滤法或混凝沉淀法等净水工艺。

(5)苦咸水淡化可采用电渗析或反渗透等处理工艺。

1.3地表水水源净水工艺

(1)当原水水质符合文献要求时:①原水浊度长期不超过20NTU、瞬间不超过60NTU时,可采用慢滤加消毒或接触过滤加消毒的净水工艺。②原水浊度长期低于500NTU、瞬间不超过1000NTU时,可采用混凝沉淀(或澄清)、过滤加消毒的常规净水工艺。③原水含沙量变化较大或浊度经常超过500NTU时,可在常规净水工艺前采取预沉措施;高浊度水应按文献的要求进行净化。

(2)微污染地表水可采用强化常规净水工艺,或在常规净水工艺前增加生物预处理或化学氧化处理,也可采用滤后深度处理。

(3)含藻水宜在常规净水工艺中增加气浮工艺,并符合文献的要求。

二、工程构筑物与工程设计

农村饮水安全工程在具体的设计阶段依赖和参考的主要规范为文献及其他相关的主要规范,不过对于用水的具体标准和构筑物本身在进行测算的时候,一定要结合工程本身的实际情况予以具体的调整。尤其对于山区的农村饮水安全工程,分散、规模小是其主要特点,这些特点抬升了投资成本,管道为主要的投资项目,对管道有很大的制约性影响的因素是地形,地形本身也不能够很简单的调整和改变,不过一个主要的因素为管径的具体大小,这将极大的影响到输水量,所以,对工程整体的投资而言,对水量进行科学正确的计算是关键。第二点,工程的建设不能固定化,要结合地区本身的具体特性,比如经济发展情况进行具体的设定和选择。在整个工程中,核心的也是最主要的建筑物就是构筑物,按照文献,Ⅴ等供水工程对构筑物的调节可以依据最高日用水量的40%~60%进行具体的计算,不过在供水很小的时候,这种计算方法就不能够满足需求,所以如果用水较小的单位,对调节构筑物应该给予适当的变通和调整。

三、结语

综上所述,农村饮水安全工程存在规模较小,水源条件多样化,村民居住较分散以及地形较复杂等特点,这些特点使得设计过程中需要全面分析、综合考虑,针对每个具体的农村饮水安全项目,分析其特点,研究其独特性,使得工程的设计方案更加的科学、合理、经济,使得农村饮水安全工程在社会主义新农村建设过程中发挥出更加重要的意义。

作者:王跃国单位:安徽省农村饮水管理总站

(四)

一、影响边坡稳定性的各种因素

对于路基边坡而言,失稳情况通常可以分为两种,如下所述。

(1)在修建铁路、公路等工程时,施工人员对边坡进行切割,使边坡应力重分布的人为因素,当边坡的应力在调整过程中,由于某条滑移线上的应力达不到新的平衡,边坡岩土体会发生破坏或屈服,使路基边坡出现失稳情况;如果在调整过程中,应力可以达到新的平衡,路基边坡便可以处于稳定状态。

(2)路基边坡受到外界因素或自然因素而产生的变形,当这些变形有了一定界限后,发生大规模的边坡变形而导致的非人为因素造成的边坡失稳。除此之外,地下水同样可以对路基边坡造成直接影响。当地下水渗入进岩土之后,岩土的自身质量会逐渐变大,由于受到软化作用,其抗剪能力大大降低,岩土体质的孔隙水压力逐渐升高,因此逐渐加大了边坡失稳概率。外部环境的变化也会直接影响到路基边坡的稳定性,例如人为开挖、切割、地震引起的边坡破坏或洪水因素造成的边坡破坏等等。小部分的边坡会在外界环境因素的作用下对平衡力进行重新分配。

二、路基边坡变形和破坏的防治措施

1.出现变形的原因

路基边坡岩体出现变形的原因通常可以有三种情况,首先是因为压裂、压碎以及跟踵的相互促进,使路基边坡整体破裂。其次路基边坡上层为硬脆性坡体二元结构边坡,下部基座相对较软。由于这种边坡的下部基座流变性能强,软基座的力学强度小,而且抗风化能力极差,再加上属于受力最大处,让整个坡体处于薄弱部位。所以,当这种边坡出现变形情况时,通常都会先以软弱基座为突破口,让这种变形在上部坡体相继发展,从而让软弱基座出现整体失稳。最后一种变形情况是由于风化、卸荷以及坡体应力的长期作用,导致软弱基座岩体产生粘性流动变形的压缩变流而导致的变形。

2.路基边坡的损坏和变形的机理分析

当路基边坡出现变形或损害时,通常是由于内部因素和外部因素构成的,其中内部因素主要有:其边坡应力会发生较强变化,出现应力重分布以及应力集中等情况。边坡为了可以适应这种变化,会产生不同形式、不同范围的变形破坏。而外部因素则有:自然因素或人类工程活动使边坡外部以及内部结构出现的变形,在自然因素或人类工程每一次活动中,都会对边坡产生一定应力,这些应力同样会让边坡出现外部变形,通常情况有地震、降雨以及人工卸载等。

3.对可能失稳边坡的分析

当我们在判定可能失稳边坡时,可以通过以下几种方式。

(1)边坡自身并未出现失稳现象,可边坡周围和边坡相类似的土质出现了滑动、坍塌等不同地质灾害,通过这方面可以判断出该边坡可能出现失稳情况。

(2)在边坡上部,曾经出现过开裂以及坍塌情况,通过使边坡坡度放缓以及对排水设施的不断改进,虽然没有彻底排除问题,但边坡的失稳情况基本消失,在对路基边坡进行加固保护之前,边坡上坍塌、破裂以及滑动等情况基本消失,并未出现失稳情况。

(3)边坡自身没有太过明显的失稳现象,可周边的地质情况较差,经过充分的调查和分析,天然边坡早已处于平衡状态极限或者在降雨影响下可能让边坡出现失稳状态。

(4)由于地下水的渗入,或者岩体的风化以及降低边坡稳定性的各种因素出现之后,路基边坡极有可能出现滑动、垮塌以及掉落等不同情况地质灾害,使其边坡失稳。

4.防护措施

为了尽可能避免上述原因的出现,要排除边坡岩层的地下水,确保边坡不会受到软化以及腐蚀;同时还应当设置一套良好的排水系统,对地表裂缝进行封堵,确保雨水不会渗入;使用锚固方法对整体的边坡进行加固,对强卸荷岩体减载。

三、结语

由于路基边坡特别容易出现失稳灾害,所以在对其进行加固处理的同时,要根据实际情况对失稳机理做出正确分析,对下滑力以及稳定性做出合理计算。在对路基边坡进行设计过程中,一定要掌握好当地地质、气候以及水文等各方面资料,避免过多的高填深挖,最好使用隧道或桥梁代替,这样可以有效减少对自然环境造成的损坏,减轻边坡防护问题。

作者:刘勇单位:中国中铁二院工程集团有限责任公司

(五)

一、排水工程设计中易忽略的细节

1.1回填设计

回填设计是排水工程中必不可少的环节,但设计师们在设计回填工程时比较容易忽略排水构筑物这一部分,尤其是行车道下面的排水构筑物。排水构筑物主要是指雨水口、井口以及其它一些附属构筑物。在施工完毕恢复道路通车一段时间后,若是行车道下排水构筑物回填不当,井环及井框四周可能会由于密实度未达标造成四周回填土产生不均匀的沉降,加上行车道上重型汽车的碾压受力过大,导致影响行车的安全性与平稳性。

1.2接口处理

在原有的排水渠箱中排入新建排水管通常使用接驳处理办法。就目前施工图纸来看,在接驳处理上,大多图纸只是在排水平面与纵面断面图上标明了管底标高、管径与坐标位置,对于如何处理好接驳口这个问题并没有做出详细说明。

1.3消力消能处理

随着城市建筑的不断发展,排水提升渠井的建造需求也相应增多。在城市大型行车隧道、过街隧道等立体设施逐渐发展的同时,通过设置排水提升渠井来提高排水系统的做法已不罕见。通过排水提升渠井,原有的在低点汇集、无法依靠重力来排放的排水系统将提升至强排高排位。

1.4排水涵洞的保护

排水涵洞中穿越新建排水管道是排水系统设置的常见做法,新建的排水管道在设计上有明确规定:“排水管道与明渠最底部的垂直净距离最小为0.5m,与涵洞基础底的垂直净距离最小为0.15m。”这里的排水涵洞指的是排水渠道与暗箱。

1.5设计参数取值

随着城市的发展,建筑用地不断增加,大面积土地的使用让原有的自然生态雨水排放系统失去了原有的有效性,导致一些城市“逢雨必涝”。究其原因,就是因为地下土层大面积硬化,暴雨时雨水水量陡然增大,地下一时难以排走过多雨水,大量地表水在地面汇集,造成“水浸街”的内涝灾害。这种现象一方面影响城市居民及车辆的正常生活;另一方面由于地表水越积越多,泥土浸水后松化溶于水中,导致地表水浑浊不清,若是居民在行进过程中误踩破损井盖,很可能会跌入排水井中造成生命危险。

二、市政排水工程设计中注意的问题

(1)严格规划管渠系统,对汇水流域的面积进行划分,以确定排水的流向以及出水口位置。

(2)控制点的高程要安排好。控制点应根据城市自身规划,沿道路竖向设计,以保障汇水面积水中的水都能够自行流出。

(3)对于污水排放标准量、地面水集水时间、设计降雨重现期、暴雨强度公式以及径流系数这些数据要严格把关,避免因数据失误造成工程返工。

(4)管道的埋深与坡度的设计应根据外部排水条件、道路纵坡情况与设计规范来确定,在能够满足排水量的前提下尽可能的减少管渠的埋深深度,方便定期维护。

(5)要注意远期与近期相结合的原则。排水工程是一项长期发展的工程,并且不适应于经常维修、更换。因此在设计时既要考虑到近期内城市建设的基本要求。又要规划好后期城市发展的道路变动情况以及上下游衔接排水情况。在管道的设计上也要注意远期与近期结合设计。在管道管径的考虑上,要事先对该地段的雨量、周边居民情况作出调查,居民生活污水的排放有时会参杂一些杂物,若是管径偏小会造成堵塞。对于管道的埋深,若是该地段日后会开挖或是修建建筑地基,就应先了解清楚具体情况,再综合考虑是将管道埋深还是改道。

三、结语

市政排水关系着城市居民的生活水平与出行安全,排水网络覆盖城市各个角落。现如今,城市居民越来越关心自己所处城市的排水优劣状况,尤其是暴雨洪涝时期,市政排水工作做得好不好一看便知。因此,政府在加强管理的同时必须注意施工中的细节问题,方方面面考虑周到,尽可能的对排水系统采取有效保护,保障城市居民生活质量。

作者:张俊单位:中国市政工程西南设计研究总院

工程设计中的问题研讨5篇责任编辑:陈老师    阅读:人次