王大正:亲历我国自控设计的成长

2023/3/4 18:54:55 人评论 次浏览 分类:文化长廊  文章地址:http://yunrun.com.cn/community/4704.html

作者简介
王大正,1937年1月生于青岛,1952年入浙江省立温州高级工业学校机械专业,1954年秋毕业于杭州化工学校温州分校化工机械专业,分配在中央重工业部化工局化工设计公司机械科工作(现中国寰球工程公司),1955年改行过程自动化专业,1987年聘任高级工程师,1988年任主任工程师直至1997年2月退休。退休后被返聘继续工作至2009年底,现定居于北京。参与编写《工业自动化仪表手册》、《化工装置自控工程设计规定》、《化工暖通空调设备采购规定》,参与编译《实用自动控制设计指南》等。

一、化工设计公司的变迁

1954年时,我国重工业化工企业只有屈指可数的几家。民族企业家范旭东和著名化学家侯德榜创建的永利化学工业公司仅有三家工厂:永利宁厂、永利川厂和天津大沽碱厂,此外还有一个日军投降后留下的大连化工厂。那年秋天,我毕业于杭州化工学校温州分校化工机械专业。毕业前去南京永利宁厂实习,该厂生产很有名的化肥-三角牌硫铵,实习的岗位有硫铁矿焙烧、造气、水洗、酮洗、压缩、合成等工段,除造气工段有一台机械式自动机外,其余都是人工就地操作,工艺参数靠人工定时记录报表,操作工四班制,分三班倒。

我印象最深的是一位师傅坐在转子流量计前,边吃饭边盯着流量计的浮子,若发现流量有变化,便要调整阀门开度。这些温度、压力、流量、液位等检测仪表还都是从美国进口的基地式仪表,温度除玻璃水银温度计外,还有热电偶和摆在焙烧炉前桌上进行多点人工手动切换指示的二次仪表。

同年8月,我很幸运与20来位同学被统一分配到北京,我进了重工业部化工局化工设计公司机械科。

化工设计公司成立于1953年,是当时我国化工系统惟一一家中央直属设计单位,首任经理是开国大将黄克诚的夫人唐棣华,她后调任了中国社会科学院文学研究所副所长等职。我一直在这个单位工作到1997年退休,之后仍被继续返聘,直到2009年底才告老回家。


50余年来,公司经历多次机构调整、变迁、更名。在建国后的第一个五年计划中,开始配合苏联援建的吉林、太原和兰州等三个化工基地的建设。1955年2月更名为中央重工业部化学工业管理局化学工业设计院,第二、三任院长是冯伯华,他后升任化工部副部长,全院员工达到1000多人。


当时我国进行的社会主义建设,完全是按照苏联的计划经济模式,口号是:“计划就是法律,完不成计划就等于犯法”。基本建设工作按苏联模式分为甲方(筹建处或指挥部)、乙方(施工单位)和丙方(设计院)。

甲方:是建设单位的主体,在筹建期间还负责按施工图进行设备、电气、仪表和安装材料等采购工作;对施工质量进行监督;组织生产班子及对生产人员进行培训等。


乙方:按照施工图和施工规范负责安装和施工,对工程施工质量负责,配合甲方进行试车和试生产,并对此过程中出现的问题与设计代表一起负责处理。


丙方:则按国家计划下达的任务负责设计。设计分三个阶段,《初步设计》用于报上级主管部门审批,经批准后则作为第二阶段《技术设计》的依据。《技术设计》经有关技术部门组织专家审查,通过后方能进行第三阶段《施工图》设计,完成施工图后并将设计图纸发送给甲方。并派出各专业设计代表到现场处理施工和试车中的问题。


因此,项目建设的周期很长,如苏联援建的保定电影胶片厂就花了整整8年时间,冯伯华院长称之为八年抗战,给我留下很深的印象。


随着政府机构调整,化工设计院的隶属也随之改变,1970年8月化工部改为燃化部,1975年2月改为石化部,1978年2月又改回化工部。化工部取消后归属中央国务院国资委,现该公司归属中国石油天然气集团,目前是集团公司麾下的中国寰球工程公司。


由于1955年苏联援建三大化工基地,并派专家来指导工作。1966年又派来大批专家,并向我国提供了大量的工厂设计图纸,这些图纸和专家分别来自苏联氮肥设计院、基本化学设计院和合成橡胶设计院。为了与苏联专家对口,化工设计院分成氮肥设计院、基本化学设计院和有机化学设计院,各院人员均也达到1000余人。我被分到有机院,因组长蒋怀笑分到氮肥院,我也被借去工作。


1958年,苏联专家撤走后,三个院又合并成一个院,恢复为化工设计院,员工人数达到3000多人。随后,便开始人员下放,成立了八个分院。氮肥院自控专业首批下放的有5人,组长蒋怀笑去兰州,陈旭明、王树雍去四川,我是有机院的而留下未被下放。设计院只留下了1000余人。

氮肥科自控专业欢送下放干部留影
氮肥科自控专业欢送下放干部留影


1965年,化工部决定将化工设计院更名为化工部第一设计院,下放太原的分院改为化工部第二设计院,淮南分院为第三设计院,武汉分院为第四设计院,兰州分院为第五设计院;化工部第六设计院先在北京,后来去了咸阳;南京分院为第七设计院,成都分院为第八设计院,吉林分院为第九设计院;还有一部分人去上海,成立上海医药工业设计院。1969年10月,根据林彪的1号命令,化工部第一设计院从北京迁到山西娘子关程家大队。

在程家大队召开的第一设计院首届三代会
在程家大队召开的第一设计院首届三代会


1971年6月,在文革的“斗、批、改”中,徐今强部长指示我们院的改革方向是:“撒一批、捆一把、留一手。”。


撒一批:小部分人在北京成立化工规划设计院,小部分人去天津市化工设计院,50 多人去山东成立齐鲁设计院;


捆一把:大部分去北京房山燕化,成立北京燕化设计院;


留一手:余下300多人留在娘子关程家大队,隶属燃化部第十二化建公司,更名为燃化部十二化建公司石油化工设计所。


1972年5月,与原化工部北京橡胶设计研究院部分留京人员合并,恢复为燃料化学工业部化工设计院,在北京过渡,选址建院,施增琦为第六任院长。


1973年3月,燃化部决定第九化建公司设计所(贵州清镇)归并到燃化部化工设计院。


1975年2月,燃料化学工业部分为煤炭工业部和石油化学工业部。再更名为石油化学工业部化工设计院。


1977年6月,石油化学工业部决定,将其中原北京橡胶设计院人员与橡胶研究院重新合并,组成北京橡胶设计研究院;在程家时为解决两地分居而调入的部分带外地户口家庭的人员和原九化建设计所人员在天津单独组院,使用“化工部第一设计院”名称;其余原石油化工设计所人员为大庆建设30万吨/年乙烯石油化工基地,从北京迁往大庆,与大庆设计院合并,组建大庆石油化工设计院。


1978年2月,五届“人大”决定恢复了化学工业部,化工部撤销了从化工部设计院抽调去大庆组建大庆石油化工设计院的决定,设计院在北京恢复改名化工设计公司,施增琦仍任经理。


1984年9月,更名为“中国寰球化学工程公司”,杨义邦为第九任总经理。


1990年8月,又更名为“中国寰球化工设计院”。


1991年7月,继续使用“中国寰球化学工程公司”。


2002年1月,汪世宏任中国寰球化学工程公司第十一任总经理,


2002年9月,国家工商行政管理总局正式批准我公司更名为“中国寰球工程公司”。


2005年6月,国资委进行机构调整,中国寰球工程公司由隶属国资委转而隶属中国石油天然气集团公司至今。


二、仪表安装标准图的诞生

1955年,苏联派仪表专家塞维叶夫到北京,当时设计院没有过程自动化专业,他建议由工艺、电气和机械三个专业抽调技术人员,在动力科计器组的基础上组建自动控制科,首任科长万学达。我和同学王树雍、陈旭明一起改行搞自控设计。我先是参加机械技术员朱忠恕负责的为三大基地建设服务的仪表安装图的翻译和描图工作。后来参加上海溶剂厂福尔马林和乌洛托品车间的设计画图工作。

五十年代至六十年代初的工程设计,所选用的仪表,除玻璃水银温度计、弹簧管压力表、环室孔板等节流装置、玻璃转子流量计、U型玻璃管和双管差压计、水银浮子差压计等仪表外,热电阻、热电偶、基地式仪表以及调节阀,也都是我国仿苏产品,大都采用苏联标准和型号。设计参考的仪表手册也是俄文的,如长图记录仪эпп、圆图记录仪эпд、04型气动压力、差压调节器、04型浮筒液位调节器等都是苏联型号。后来六十年代只有太原化工厂硝酸车间由苏联提供了一套AYC气动单元组合仪表。


1956 年,主要针对一次仪表(检测仪表)在工艺管道上和设备上的安装详图进行标准化设计工作,在组长蒋怀笑指导下,由我负责,组织机械专业的马永福、王家太等五、六人,参照苏联提供的仪表安装图(中译版),结合我国材料和生产的实际情况,编制了一套《自控安装标准图》,于1957 年完成。由于当时已分成了三个设计院,故此套标准图的编号前冠以三个设计院的标识,即“B/D”氮肥院、“B/ч”基化院和“B/J”有机院,作为三个设计院各自专业的标准图使用。这为日后化工部成立化工自控中心站提供编制《化工自控安装图册》(即今日《炼油化工自控安装图册》)打下了基础。这也是我国最早的一套仪表专业安装标准图。


三、设计工作与时俱进

54年到设计公司后被分到机械科为实习生,半年后任助理技术员,开始的工作就是画图。每人领到的绘图工具有:2号图板、丁字尺、三棱比例尺、三角板、量角器、绘图仪(德国进口,内有:大、中、小鸭嘴笔;大、小圆规和大圆规伸长杆;大、小分规;大小圆规用的鸭嘴笔;两种改锥等共14件)、计算尺(日本进口)、中华牌绘图铅笔、橡皮、铅笔刀、刮图刀片、还有一把清洁图面的刷子,一应俱全。而绘图用的图纸也很讲究,橡皮擦后不容易起毛。完成一张简单的设计图,至少两级签字,即设计和校对;重要的设计图纸则三级签字,增加审核级;最关键的图纸则要四级签字,还要由总工程师审定。在白纸图上进行修改是必然的,经签字完成的白纸图,还要用描图纸用鸭嘴笔进行描图,比较复杂的图则由专职描图员来描图,返回描好的图则由设计者校描,发现有错,就得用刀片刮图,用鸭嘴笔修改,然后请有关人员在描好的图纸上再签字,此描好的设计图是设计者的成品即底图,然后送底图库入库,由完成科按蓝图申请单向底图库借出底图完成晒图。
德国进口14件绘图仪器

后来买进了一部分机械式绘图机,用来绘制0号大图,机上装有相互垂直的绘图尺,使用起来很方便。由于丁字尺使用不方便,后又有了改进,用长度与图板相同宽度的一根绘图尺子(一字尺),在一字尺两端装有两个滑轮,用两根弦线两端交叉固定在图版上、下、左、右两端中间通过滑轮使尺子在图板上上下平行移动,这比丁字尺用起来方便多了,这一字尺一直使用到用计算机绘图时才被淘汰。


1、1958 年设计革命

我从十三陵绿化队回来后也投入了设计革命,当时土建专业在搞活版设计。将毛玻璃切成小块用鸭嘴笔在其上面绘图,然后拼接成图。而我们专业的设计图若要使用活版拼接,我反复思考认为行不通。为了提高画图效率,我开始设计图形模版。利用锯条磨成刻刀,用分规在厚胶片上刻圆和弧形,我刻了几块从小圆到大圆的模版,还刻了几块画仪表盘布置图用的按仪表外形尺寸1:20比例的仪表外形尺寸图形方孔和画流程图用的仪表图例符号的图形模版。这几块模版很受组内同事们的欢迎,直到用计算机画图后才退出历史舞台,可惜没有保留下来,仅保留下还有使用价值的这一片曲线板。而活版设计在当时就根本就没有成功,浪费了大量的人力和物力。

2、模型设计

80年代为了解决化工装置中各专业错综复杂的管路敷设,为避免管路之间以及这些管路和建筑物的梁柱之间的碰撞问题,按1比20的比例制作设计模型,在此模型的基础上,工艺、水道等专业绘制配管图,电气、仪表专业绘制电缆桥架走向图,以提高设计质量。并将设计模型送到施工现场,更直观地指导施工人员进行施工。化工部为此成立了模型中心站,该中心站设在上海医药工业设计院,模型中心站对开展模型设计进行统一规定、指导和推广工作。

1985年我公司为大连化工厂引进的磷铵装置设计时,于1986年8月制作完成了设计模型,对设计和施工来说,确实取得了良好的效果。


一直到1993年,我公司从国外工程公司分包详细设计,应项目设计需要,从美国INTERGRAPH公司引进PDS三维绘图软件和从英国CADCENTRE公司引进PDMS三维绘图软件,用计算机进行三维的模型设计这才使设计模型寿终正寝。下图是当时为磷铵装置制作的设计模型的照片,是历史见证的记录。


3、计算机辅助设计

七十年代初,我院进了一台DJ-121晶体管计算机。机柜、穿孔机、操作台、输入机、磁鼓、磁带机还有打印机等,这一套设备整整布置了36平方米的一整房间。院领导要求各专业使用计算机进行计算工作,并举办了多期的ARGOL-60编程语言学习办。我74年3月结束了2348丙烯腈设计代表工作回京后,便参加了计算机学习班。对我们专业来说,需要计算的工作并不多,只有节流装置和调节阀需要计算。由于调节阀的计算公式比较简单,用不着花工夫去编程。而节流装置的计算比较复杂,计算过程中还要查图表,故我选定它为主攻对象。首先制定了计算程序框图,为了简化计算,还要把查图表改为用最小二乘法拟合成曲线。因此,在正式编节流装置计算程序前,我先完成《用最小二乘法将数据拟合成曲线》的程序,然后和夏 平、史俊杰、苏维团一起共同完成了《节流装置计算程序》。那时完成一个程序投入的工时相当多,好在当时没有设计任务,我们就一门心思编程。用ARGOL-60编程语言完成手写程序后,将0~9和A~Z以及标点、符号变成五位代码,用穿孔机穿成五位码的纸带,还要逐一核对纸带代码,如有错还得在纸带上修改剪贴。完成程序纸带后,预约上机时间,在登记指定的时间内通程序。通程序的过程是个漫长的过程,要反复许多次,有编写程序的错误,有纸带穿孔的错误,还有天气的原因使纸带受潮而使程序打不通,为了查找错误原因,很费神,夜里都睡不好觉。上机人多,计算站机时排不过来时,还不得不去良乡坨里核工业部401所去上机,因他们也有一台与我们同型号的计算机。我们花了大约一年多的时间完成了这两个程序,可使用时也很麻烦,还要将计算的数据穿成纸带和节流装置计算程序一起上机,很难普及。

80年代初,室里发给我们组一台德州仪器的TI-59袖珍计算机,可以用磁卡存储程序,我想用它计算调节阀口径。刚好万学达总工程师有一本FISHER调节阀计算程序说明书,供我参考。其中共有七个小程序卡的代码程序,是用惠普袖珍计算机的程序代码编程的,与TI-59袖珍计算机的编程代码不同,而我们没有惠普袖珍计算机,我只得利用业余时间去破解这七个小程序,将其移植到TI-59袖珍计算机进行计算。这工作比DJ121大计算机编程要容易得多了,也便于推广。此外,还按照山武霍尼威尔公司调节阀口径计算公式编制了计算程序,但由于调节阀计算实在太简单,大伙儿还是不愿意使用。


80年代室里又发给我们组一台夏普PC1500袖珍计算机,并带有打印机,内存可达16k,可以用 BASIC语言编程。我又自学了BASIC编程语言,将过去的ARGOL-60 程语言的《节流装置计算程序》重新用BASIC语言编程,程序的转换实现起来实在是太容易了。PC1500 袖珍计算机使用起来也非常方便,这才在组里获得了实际的应用。


88年个人计算机还不普及,AUTOCAD绘图软件已经出现,化工自控中心站副站长宋之熊组织开发自控专业绘图软件—化工自控计算机辅助设计(CICAD)软件包。由化四院姚飞龙主任工程师牵头,化一院、化三院、化四院、化五院、化六院、化八院、化九院及寰球公司都派人参加,我们公司派了绳敏仙、陈红捷两位工程师参加,开始分头准备,89 年集中在化四院工作了5个月,最后由化四院整合完成。由于这套软件尚存在某些缺陷,大家还是乐意用AUTOCAD直接绘图。设计的其他文件则使用MICRO OFFICE的 WORD和EXCEL来完成。在个人计算机普及的今天,用AUTOCAD画图、WORD和EXCEL编写文件后,校审人员发现设计错误,进行修改也非常方便,设计的效率不知要提高了多少倍,彻底摆脱过去“面朝图板,背朝天”绘图的艰苦体力劳动,使设计工作真正成为了脑力劳动。


80年代初公司给计算站进口了一套PDP11/71计算机,又举办了FORTRAN编程语言学习班。这比DJ-121占用的空间小多了,操作也方便多了。后来计算站又进口一套APOLLO工作站,计算机辅助设计这才逐步展开,我没有时间再去学FORTRAN编程语言继续编程。


为了引进项目节省外汇和投资,在引进项目的同时,与国外工程公司合作返包详细设计。为此,93年从美国INTERGRAPH公司引进PDS三维绘图软件,又从英国CADCENTRE公司引进PDMS三维绘图软件。


从此三维配管图彻底解决了化工装置中各专业错综复杂的管路之间以及这些管路和建筑物的梁柱之间的碰撞问题, 三维管段图为工厂预制管段创造了必要条件,大大缩短了施工进度。


4、将采购工作纳入设计

1984 年 7 月我公司将采购工作纳入设计,组建工程采购部,负责工程设备、材料的采购工作。

1984年9月第九任总经理杨义邦进一步对设计进行改革,走国际工程公司的道路,将设计公司更名为工程公司。根据国家计委和化工部的要求,进行设计收费和事业单位企业化管理的试点。同时,按照国际上工程公司的通用模式,对设计体制、程序、方法和管理进行一系列改革,逐步由单一的设计院向以设计为主体的、具备咨询、设计、采购、施工管理、开车指导、项目管理等多功能的国际型工程公司过渡。这是我国设计体制改革上的一项重大突破。同年12月,公司签订第一项工程承包合同,即柳州化肥厂氨合成热能回收工程。


1988年12月承包顺义化肥厂尿素改建工程。


1994年,我公司与日本东洋工程公司合作,采用东洋的技术,中标世行贷款总承包的魏县尿素180吨/天项目。1997年4月一次开车成功。由于我们采用国际先进的EPC管理模式,采购工作是在设计过程中完成,不仅大大缩短了建设时间(通常一个大项目不超过36个月);而施工图是在设备(包括电气、仪表、阀门等)签定合同之后完成,避免了由于订货与设计不一致而造成的施工返工,确保了设计质量,也加快了施工进度,建设周期大大缩短。


1996年至1998年,日本制铁总承包深圳安华LPG贮运站项目,我公司返包详细设计和部分采购工作。1998年7月24日,石油气低温储存基地竣工试车,这是我国目前最大的液化石油气低温储罐基地,并且填补了我国液化石油气低温储存的技术空白。


1998年,我在斯里兰卡CPC石油公司灌区紧急修复项目中,主要负责仪表采购工作。采用询、报价模式,货比三家。其中关键的有四套系统(进油计量系统、罐表系统两套及油品发货系统。)的仪表,分成三个包发出询价。响应报价的有新加坡FISHER-ROSEMOUNT、美国SMITH METER和BROOKS,以及日本OVAL等,其中只有新加坡的报价最全,其价格超出概算很多。而澄清问题时响应非常之慢。后来英国宇航公司找到我,说他们有优势,一定要我给他一个机会。他们送来的报价确实不错,可惜没有罐表系统,这样我心里有了底数。


我首先邀请FISHER-ROSEMOUNT中国公司前来洽谈,我提了两个要求,一是与新加坡联系不方便,处理澄清问题速度太慢,要求与中国公司签署合同,以便及时沟通;二是三个系统打成大包,以三个报价的总价65%成交,否则仅签罐表系统一个包,我给他们一周时间考虑。

当时FISHER-ROSEMOUNT中国公司在国内仅销售仪表产品,只有销售人员,而未配备软件人员,没有条件完成合同。此时又正赶上东南亚金融风暴,经他们公司内部协调,FISHER-ROSEMOUNT新加坡公司只得答应我们的条件,由中国公司出面与我们签订合同,新加坡公司负责执行合同。

1998年5月28日,何立山总经理在孟加拉国正式签订了硅胶脱水项目合同, 2000年4月11日,孟加拉国硅胶脱水装置一次开车成功。


2000年8月14日,国际工程界公认的权威机构美国《工程新闻记录》(ENR)评选的1999年度全球最大的225家工程承包公司和1999年度全球最大的200家工程设计公司排名揭晓,中国寰球化学工程公司荣列第161位和162位。比1998年度的排名第191和194位分别前进了30位和32位。


2000年12月4日,公司与斯里兰卡锡兰石油公司签订炼厂改造一期工程(M灌区)合同,第一次由我国政府对外提供混合贷款,在寰球公司发展历史上,首次实现了开展国际融资业务的重大突破。这一创举,不仅开创我国政府对外提供混合贷款的先例,也为寰球公司今后在国际、国内两个市场的更大发展奠定了坚实的基础。


2001年4月10日,公司承包的斯里兰卡新增六台罐项目顺利交工。锡兰石油公司主席和李红凯副总经理出席了交工典礼。


2001年6月26日下午,湛江液氨罐区项目总承包合同签订,这是我公司迄今为止签订的境内最大的总承包项目。


2001年6月28日,中国政府批准了斯里兰卡财政部和中国进出口银行于2001年1月17日签署的“斯里兰卡MUTHURAJAWELA石油产品储运项目”混合贷款协议(NO.MCLA00002)。该协议的批准,标志着中国政府向该项目的实际付款进入可靠的实施阶段,使得我公司与锡兰石油公司签订的科伦坡城北大罐区项目可以正式启动,为公司承担更大型项目和持续发展提供了可靠保证。


2001年10月26日,公司正式收到斯里兰Katunayake机场油罐区项目(A0101)业主—斯里兰卡石油公司(CPC)的授标通知书。这一项目的中标标志着我公司作为一个真正的国际型工程公司,在国际市场上的竞争能力得到了进一步的加强和验证,标志着我公司的报价水平已经踏上新的台阶,也标志着我公司在占领斯里兰卡市场份额上又取得了新的进展,同时对我公司进入机场加油系统市场有着突破性的战略意义。


2003年9月9日,我公司承接的南海乙烯项目正式启动。南海乙烯项目是中海壳牌石化项目的一部分,年产乙烯80万吨,另外还包括汽油加氢装置、丁二烯抽提装置,建在广东惠州大亚湾。这套装置是中国目前外商投资最大的装置之一,计划在2004年完成详细设计,2005年投产。


2004年5月27日,斯里兰卡石油公司(CPC)在斯里兰卡 MUTHURAJAWELA罐区现场,举行了庄严而隆重的M罐区开业仪式。斯能源部部长、副部长、中国驻斯里兰卡大使、CPC主席、CEB主席、前能源部部长、前CPC主席出席开业仪式,公司副总裁王新革、项目经理尚长友代表中国寰球工程公司应邀参加了开业仪式。M罐区的顺利开业标志着作为公司目前为止规模最大的海外总承包项目——斯里兰卡M罐区项目,终于圆满的画上了句号。


此后,我公司还使用本公司的技术EPC总承包了缅甸两个化肥厂、大沽化工厂的3万立方米乙烯储罐项目、中油大连LNG接收站项目、江苏LNG接收站项目等;利用国外技术EPC总承包了越南化肥厂。从此由设计公司走向国际工程公司迈出了一大步在线气体分析技术的发展历程,也是分析仪器技术史的缩影。回顾这艰辛的创业史,至少可总结出以下经验:一是坚持技术创新和自主研发,二是坚持技术开放,三是坚持工程导向,四是要牢记分析仪及其系统应用的宗旨:物质成分量计量的准确度。

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