Milan KOLOMAZNÍK 1 Abstrakt PROJEKTOVÁ DOKUMENTACE Článek pojednává obecně o projektové dokumentaci a jejích hlavních částech v souvislosti s nutnými znalostmi procesního inženýra, který se chce zabývat projekční činností. Hlavní důraz je kladen na pojednání o zpracování dokumentace, která se týká úvodního a prováděcího projektu a schémat, která s těmito dokumenty souvisí jako: blokové schéma, technologické schéma a schéma potrubí a instrumentace. Klíčová slova Projektová dokumentace, blokové schéma, technologické schéma, schéma potrubí a instrumentace. 1 ÚVOD Tento článek byl vytvořen na základě spolupráce mezi VUT v Brně, Moravského Energetického Klastru a firmy UNIS, kde jsem absolvoval pracovní stáž. Spolupráce s průmyslovým sektorem je pro studenty technických škol jednou z důležitých součástí osvojení si znalostí nabytých při studiu na universitě. Výhoda spolupráce s firemním sektorem již při studiu spočívá v možnosti získat lepší představu o studované problematice, prvotní kontakt s trhem práce a potencionálním zaměstnavatelem a v neposlední řadě získání praktických zkušeností z mnoha sfér oboru procesního inženýrství ať už se jedná o počáteční procesy projektování a navrhování, tvorbu dokumentace a výkresů nebo podpora při samotném najíždění dané technologie přímo v terénu. Toto jsou hlavní činnosti projektanta. Obr.1: Sídlo firmy Unis 1 Bc. Ing. Milan Kolomazník, Ústav procesního a ekologického inženýrství, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně, Technická 2896/2, 616 69 Brno, e-mail: y126116@stud.fme.vutbr.cz. 1
2 PROJEKTOVÁ DOKUMENTACE Projektování jako takovému předchází jednání mezi investorem, který má zájem o určitý produkt nebo dílo a managementem firmy která mu nabízí určité konkrétní řešení. Projektanti pak mají za úkol postupně vytvořit a zpracovat spoustu různých podkladů, výkresů a dokumentace. Vše směřuje k vytvoření prováděcího projektu tzv. Detail designu na základě, kterého je možné realizovat záměr investora. Tvorba takových projektů proto vyžaduje komplexní znalost dané problematiky a dobrou přípravu. Projektová dokumentace tedy prochází určitým vývojem. Každý projekt stavby je zpracováván v několika po sobě navazujících krocích, které se liší účelem a podrobností zpracování. Obecně pro projektovou dokumentaci na stavbách platí, že v prvopočátku se zabýváme různými stupni projektu. Po úspěšném jednání mezi investorem a projekční firmou a podepsání smlouvy přichází na řadu dokumentace pro územní řízení, v které se posuzuje například vliv na životní prostředí v případě, že provádíme stavbu tzv. na zelené louce. S tím souvisí také projektová dokumentace pro ohlášení stavby a projektová dokumentace pro stavební povolení, která obsahuje základní informace o projektu v rozsahu potřebném pro úřední povolení stavby, obsahuje vyjádření dotčených orgánů (hygiena, hasiči atd.). Následují práce na tzv. Basic designu, pro který je také potřeba vytvořit velké množství podkladů. V tomto úvodním projektu se rozpracovává celá technologie v různých úrovních podrobnosti. Na základě těchto úrovní podrobnosti vznikají různá schémata jako jednoduché blokové, složitější technologické nebo podrobnější PID schémata. Dostáváme se k velmi důležitému kroku a to je vytvoření projektové dokumentace pro provádění stavby (prováděcí projekt), která slouží jak pro potřeby zadavatele (investora) tak i zhotovitele stavby. Tato dokumentace slouží pro kontrolní prohlídky staveb a celé technologie (kontrolní dny), resp. pro stavební a montážní dozor investora. Poslední a závěrečnou částí projektu je dokumentace skutečného provedení stavby, která zachycuje veškeré změny (revize) v průběhu realizace stavby, je jedním z podkladů pro kolaudaci. 2.1 Základní schémata Pozice, na které jsem pracoval, se zabývala tvorbou a kontrolou PID schémat a na jejich základě pak vytváření equipment listů. Na začátek ale uvedeme základní rozdělení těchto schémat: blokové schéma, technologické schéma (Flow diagram), schéma potrubí a instrumentace (PID), dispoziční výkresy, výkresy aparátů, ocelových konstrukcí, elektro aj. Schémata se tedy používají pro reprezentaci a vysvětlení funkcí technologie nebo pro podklad pro konkrétní specifikaci a návrh. Takováto schémata pak dle způsobu podrobnosti obsahují různá značení. Konkrétně se jedná o značení aparátů, zařízení, proudů, potrubí, armatur, polní instrumentace a také propojení s MAR (měřením a regulací). 2
2.2 Blokové schéma Nejméně podrobné ale také nejvíce používané pro základní představu o technologii jako celku je právě blokové schéma. Anglicky se často používá termín Block Diagram. Každý blok znázorňuje právě jeden technologický uzel, jednotkovou operaci jako například: sušení, destilace, separace atd. Blokové schéma tedy používáme, když děláme první kroky při tvorbě návrhu technologie, potřebujeme přehlednost a rychlou orientaci v problematice. Často jsou tyto schémata velmi dobře srozumitelné i pro různé obory (popř. laiky). Schémata by měly obsahovat základní uzly jednotkových operací, proudy látek vstupujících do procesu i z procesu vystupujících a množství látek jednotlivých proudů v patřičných jednotkách (kg/h, lb/h, m3/h). Obr.2: Ukázka blokového schématu 3
2.3 Technologické schéma Technologické schéma anglicky Process Flow Diagram nebo jednodušeji Flow Diagram zabíhá do více podrobností než schéma blokové. Zabývá se zobrazením materiálových a energetických bilancí. Jsou zde uvedeny veškeré aparáty a technologie nejdůležitější regulační a bezpečností armatury, nejdůležitější čerpadla, kompresory, atd. Všechny proudy i aparáty uvedené ve Flow diagramu již mají jedinečné číslování, které bude využíváno v navazujících PID diagramech. Tato schémata již musí mít přehledné zobrazení proudů a jejich napojení k aparátům, číslování proudů a aparátů, legendu aparátů, armatur a zařízení a také jednotlivé tabulky proudů. U proudů je kladen důraz na jejich popis, proto se zaměříme na to, co by každá tabulka měla obsahovat: jedinečná identifikace celkový průtok proudu (kg/h, lb/h, kmol/h, m3/h), chemické složení proudu (buď %, nebo průtok každé z látek), pracovní teplota, popřípadě i entalpie, provozní tlak. Obr.3: Ukázka technologického schématu 4
2.4 Schéma potrubí a instrumentace (PID) Často jednoduše označované jako PID jako zkratka anglického názvu: Piping and Instrumentation Diagram. Tyto schémata se již nezaměřují pouze na hlavní části a hlavní zařízení ale obsahují opravdu všechna zařízení. Jedná se v podstatě již o kompletní specifikace: armatur, potrubí, instrumentace. Nutné je být ve shodě s technologickými schématy a proto je zde uvedeno stejné číslování jako u předchozích Flow diagramů. Pro tvorbu PIDů je v české republice doporučena norma: ČSN ISO 3511. Obr.3: Ukázka schéma potrubí a instrumentace 5
Obr.4: Kompletní výkres schéma potrubí a instrumentace Pravidla tvorby PID Tyto pravidla pro tvorbu PIDů jsou nezávazná, protože norma ČSN 3511 je pouze doporučená. Je vhodné se jimi i přesto řídit, protože to velmi zjednoduší a usnadní komunikaci mezi profesemi, které přijdou při své projekční činnosti s těmito schématy do styku. Z důležitých pravidel respektive doporučení se jedná zejména o tyto: toky hlavních médií směřují vždy zleva doprava (nebo odspodu nahoru), ve schématech platí zákon gravitace, tzn. kapalina se v nádrži vyskytuje ve spodní části, popílek z dopravníku padá směrem dolů, horké plyny (pára, spaliny) stoupají vzhůru, dodržovat základní tvary zobrazovaných zařízení tak, aby jejich schématické vyjádření co možná nejlépe vystihovalo jejich tvar či funkci, pro většinu běžně používaných přístrojů lze nalézt schématické značky v normách, důležité je dodržovat směr toku média zařízením, při křížení čar důsledně vyznačit zda jde o směšovací uzel, nebo zda se potrubní trasy nezávisle míjejí. 6
Popis instrumentace Velmi důležitým prvkem v dokumentech potrubí a instrumentace je právě popis instrumentace. Děje se tak pomocí písmenného označení funkcí přístroje. Písmenné označení je výhodné zejména pro rychlou orientaci. Například průtok značíme F, hladinu L a tlak písmenem P. Důležité je také grafické znázornění instrumentace, měřících zařízení a snímačů, akčních členů a také funkcí řídícího počítače. Hlavními parametry v tomto grafickém označení pak je číslo snímače a jeho funkce, a zda se jedná o místní nebo vzdálený odečet. Pouhým okem pak například jednoduše rozeznáme, který snímač má dálkový odečet a který bude mít pouze odečet místní. Obr.5: Grafické znázornění a popis řidicích systémů 7
Obr.6: Písmenné označování funkce přístrojů 8
2.5 Montážní schéma Pro finální fázi projektu a tvorbu montážní dokumentace slouží velice dobře Plant Design Management System nebo-li PDMS, které umožňuje navrhnout 3D počítačový model technologických celků. V PDMS je možno během procesu zpracování dat zobrazit plně barevnou reprezentaci jednotlivých prvků v 3D modelu a tím aplikovat vysokou úroveň realismu do tradičních technik projektování. V 3D databázovém modelu lze ukládat obrovské množství údajů týkajících se polohy, velikosti, čísla dílů a také geometrické reprezentace pro jednotlivé komponenty. Takovýto 3D model je následně jediným zdrojem technických údajů pro všechny profese podílející se na projektu. PDMS ukládá všechny informace v databázích. Existuje mnoho různých výstupních kanálů z databází, jejichž prostřednictvím mohou být informace zpracovány a předány k dalšímu použití. PDMS umožňuje značné rozpětí druhů výstupů. Od standardních, jako jsou textové výstupy, přes tvorbu výkresů po plně barevné modely k vizualizaci kompletního 3D modelu, tak po uživatelsky definované sestavy. Stále ale výkresová dokumentace zůstává základní formou komunikace mezi projektantem a dodavatelem resp. výrobou nebo montáží. Bez technických výkresů by úkol, vybudovat technologické celky, bylo téměř nemožné splnit. PDMS je plně uzpůsobeno ke splnění tohoto požadavku v té nejvyšší kvalitě. Jako výstup lze produkovat mnoho typů výstupní dokumentace, od 3D výkresů složitých instalací, přes plně dimenzované a opoznámkované 2D výkresy až po potrubní isometrie. Obr.7: Ukázka práce v programu PDMS 9
4 ZÁVĚR Navrhování procesních celků v kanceláři projekčního inženýra zahrnuje různé činnosti a kontakt s různými profesemi (stojaři, elektro, stavaři ) v závislosti na tom v jaké fázi se projekt nachází. Projektant tak musí zvládnout jednoduchý náčrt a pochopení základního blokového schématu, tak i složitější Flow diagramy nebo PIDy až po vypracování dokumentace pro montáž v sofistikovaném programu PDMS, tak aby bylo dílo připraveno pro finální realizaci. Dovednost orientace v projektové dokumentaci je proto velmi důležitá a můžeme by se přirovnat k naučení nového cizího jazyka. Poděkování Příspěvek byl realizován za finančního přispění Evropské unie v rámci projektu Partnerství v oblasti energetiky, č. projektu: CZ.1.07/2.4.00/31.0080. Literatura [1] Podklady a osobní konzultace z pracovní stáže ve firmě UNIS [2] Přednášky a podklady z předmětu Projektování a řízení procesů [3] Přednášky a podklady z předmětu Realizace investičních záměrů [4] Použití PDMS v procesu multiprojekčního projektování. MAREK, Vlastimil. Ripra s.r.o. [online]. 2012 [cit. 2014-02-06]. Dostupné z: http://www.pdms.cz/news/pouziti-pdmsv-procesu-multiprojekcniho-projektovani [5] AVEVA PDMS delivers major new piping capabilities. AVEVA [online]. 2013 [cit. 2014-02-06]. Dostupné z: http://www.aveva.com/en/news-events/press- Releases/Press-Releases-2013/Corporate/AVEVA-PDMS-new-piping-functions.aspx CONTRIBUTION TITLE IN ENGLISH Keywords Project documentation, block diagram, process diagram, piping and instrumentation diagram. Summary The article discusses the general design documents and their main parts in connection with the necessary knowledge of the process engineer who wants to engage in design activities. The main emphasis is put on the discussion of document processing, which concerns the initial and implementing the project and schemes that these documents are related as: block diagram, process flow diagram and piping and instrumentation. 10