Quy trình triển khai thiết kế, dự toán phần điện-tự động cho dự án nhà máy

Hỗ trợ kỹ thuật
27/12/2021 15:24
Trong quá trình triển khai các dự án nhà máy, thường các bạn kỹ sư điện - tự động hoá chuyên bảo trì nhà máy sẽ được giao nhiệm vụ chủ trì mảng điện tự động hoá. Tuy nhiên, nếu các bạn chưa từng được tham gia vào các dự án tư vấn thiết kế, việc chạy một dự án cụ thể cho mảng này sẽ rất dễ gây ngộp, dễ bị các nhà cung cấp, nhà thầu và nhà tư vấn dắt mũi không thương tiếc.
aa

Trong quá trình triển khai các dự án nhà máy, thường các bạn kỹ sư điện – tự động hoá chuyên bảo trì nhà máy sẽ được giao nhiệm vụ chủ trì mảng điện tự động hoá. Tuy nhiên, nếu các bạn chưa từng được tham gia vào các dự án tư vấn thiết kế, việc chạy một dự án cụ thể cho mảng này sẽ rất dễ gây ngộp, dễ bị các nhà cung cấp, nhà thầu và nhà tư vấn dắt mũi không thương tiếc.

• 5 nền tảng cơ bản của bảo trì và ứng dụng trong bảo trì điện – tự động
• Lời khuyên để lập biểu dự án tự động hóa hiệu quả

Trong bài viết này, mình sẽ cố gắng chia ra các giai đoạn thiết kế các bạn cần để lập được dự toán và đấu thầu được một dự án điện tự động với cỡ khoảng trên dưới 1 triệu USD. Các dự án cỡ lớn hơn thường sẽ cần một ban quản lý dự án lớn và sẽ có các nhóm thiết kế chuyên trách. Bài viết này sẽ không đề cập đến gói phần mềm ERP hoặc MES, do 2 gói này có yêu cầu đặc thù riêng, được dự toán độc lập với phần điện – tự động hoá thông thường.

Bước 0: Chuẩn bị thiết kế nền tảng
Trong bước chuẩn bị thiết kế nền tảng, bạn cần phải có được trong tay 2 tài liệu tối quan trọng của dự án:

  • General Arrangement (GA) – Layout (thiết kế xây dựng vị trí tổng thể): quyết định quy hoạch vị trí của tất cả trang thiết bị, máy móc, phòng ốc.
  • Process Flow Diagram (PFD) (Quy trình công nghệ): tài liệu này sẽ quyết định toàn bộ thiết kế công nghệ, hướng đi của nguyên vật liệu/năng lượng và các máy móc cần thiết trong quy trình, tuy nhiên mới dừng ở việc công nghệ tổng thể mà thôi.

Thiếu bất kì tài liệu nào trong 2 tài liệu nền tảng này thì bạn nên quay ngược lại từ điểm này để bắt đầu. Ở bước này, nếu từ PFD, nhóm công nghệ tự triển khai được Piping & Instrument Diagram (Bản vẽ đường ống và đo lường) thì sẽ là tuyệt vời nhất.

Ngoài 2 tài liệu cơ bản này, trong thiết kế nền tảng, bạn cần chuẩn bị bản mô tả kĩ thuật (specifications) cho từng loại thiết bị. Thường với các công ty lớn sẽ có sẵn bản mô tả này do các kỹ sư chủ chốt làm từ trước, và sẽ chỉ cần cập nhật lại theo công nghệ. Đối với dự án mới hoàn toàn, trong lúc mọi người tập trung làm GA và PFD thì bạn cần hoàn thiện bản mô tả kỹ thuật.
Ví dụ về các bản mô tả cần thiết:

  • General Instrument Spec – Thiết bị đo lường
  • Electrical spec – Thiết bị điện động lực
  • Cable spec – Dây cáp các loại
  • Control system spec – hệ thống điều khiển
  • Installation spec – lắp đặt

Các tài liệu về bản mô tả sẽ là kim chỉ nam cho toàn bộ thiết kế về sau này, và cần kỹ sư có nhiều kinh nghiệm về lĩnh vực đó viết. Trong quá trình viết bản mô tả kỹ thuật, có 2 lựa chọn về cách viết:

  • Hướng hoàn toàn về yêu cầu kỹ thuật, không quan tâm về thương hiệu sản phẩm: đấu thầu nhiều ắt sẽ có giá tốt. Tuy nhiên sẽ có tình trạng trong một nhà máy có thể có rất nhiều thiết bị khác nhau cho cùng một kiểu, vận hành bảo trì sẽ rất oải
  • Hướng về lựa chọn thiết bị của thương hiệu nào đó: giá cao hơn, nhưng tin tưởng hoàn toàn về chất lượng và hiệu quả, cũng tiêu chuẩn hoá được các loại thiết bị cho vận hành bảo trì sau này.

Cả hai cách làm trên đều tốt. Cách 1 thường thấy ở các ngành công nghiệp nặng (dầu khí, hoá chất), cách 2 phổ biến ở công nghiệp nhẹ (consumer goods) và tùy định hướng của công ty để quyết định.

Bước 1: Thiết kế cơ sở (Basic Design) – dự toán +/- 20%
1.1 Thiết kế điện công nghiệp

Từ bản vẽ GA và PFD, bạn có thể chuẩn bị được danh sách tải, vị trí tải và công suất dự kiến của các tải. Các tài liệu bạn cần chuẩn bị và thiết kế gồm:
Single Line Diagram (SLD): Sơ đồ đơn tuyến. Quyết định số tủ, số tải trong tủ, các thiết bị đóng cắt cần thiết, cấp bảo vệ, quy hoạch nguồn cấp và ưu tiên tải.

Load list: danh sách tải và các nguồn cấp. Danh sách sẽ giúp việc quản lý danh sách tải cũng như tính toán về thiết bị cấp điện nhanh và rõ ràng hơn rất nhiều. Trong danh sách tải cần phân rõ các tải sử dụng nguồn nào (1P hay 3P, 24V sạch hay 24V bẩn, UPS hay không UPS), đấu từ đâu tới đâu. Thông tin từ danh sách tải cũng sẽ phải được cập nhật song song lên SLD. Danh sách tải cũng sẽ quyết định thiết kế của các thiết bị trong toàn bộ hệ thống điện.

  • Electrical room/cabinet layout: vị trí phòng điện/tủ điện. Nội dung này bạn vẽ đè lên trên GA trong một lớp (layer) mới trên AutoCAD. Vị trí phòng điện và tủ càng được làm sớm thì càng tốt, vì càng ở các bước sau của quy trình thiết kế, không gian đặt tủ càng hạn chế và sẽ gây ảnh hưởng rất lớn tới việc đặt tủ của bạn.
  • Nếu bạn phải làm cả điện nhẹ và chiếu sáng, thì phần điện nhẹ cũng sẽ cần được lên bản thiết kế và SLD để tính toán phân bố tải cũng như đóng cắt.

1.2 Thiết kế tự động
Từ bản vẽ PFD, bạn cần chuẩn bị:

  • Piping & Instrument Diagram P&ID – Bản vẽ đường ống và thiết bị đo lường. Đây là bản vẽ chi tiết của hệ thống. Nếu PFD quan tâm về khối thiết bị, luồng đi của nguyên vật liệu và năng lượng, thì P&ID quan tâm về việc lắp đặt đường ống, thiết bị đo lường, thiết bị thực thi như thế nào để vận hành từng phần một. Phần quan trọng nhất với kỹ sư tự động, đó là có các thiết bị đo lường và thực thi như thế nào, vận hành phối hợp với nhau ra làm sao, cụm chức năng thế nào sẽ được thể hiện rõ trong P&ID. Ngoài ra, trong P&ID nên có chia phạm vi công việc (ví dụ đường ống công nghệ tới đâu thuộc trách nhiệm của đội tự động hoá, tới đâu là trách nhiệm của đội đường ống), bản vẽ lắp đặt điển hình để ở bước thiết kế chi tiết sẽ dễ dàng hơn.
  • Control System Architecture: – thiết kế kiến trúc hệ thống điều khiển. Hệ thống điều khiển gồm bao nhiêu cụm; chia PLC/DCS thành bao nhiêu nhóm, có bao nhiêu cụm thiết bị, truyền thông giữa các cụm với nhau ra sao; SCADA có mấy server, mấy màn hình điều khiển, có màn hình điều khiển tại cụm thiết bị hay không. Bản vẽ này rất quan trọng trong việc định hình hệ thống, đặt biệt là đối với các hệ thống lớn thì càng rõ ràng về thiết kế kiến trúc hệ thống thì càng dễ để các nhà thầu triển khai báo giá.
  • Instrument List + I/O list: danh sách thiết bị đo lường/thực thi và danh sách I/O. Danh sách thiết bị được lấy ra từ P&ID, và I/O sẽ được phát triển từ trên danh sách thiết bị này. Trong danh sách sẽ có dán nhãn, miêu tả thiết bị, hệ thống được lắp, miêu tả vị trí lắp đặt, còn trong danh sách I/O sẽ tách ra từng thiết bị sẽ có I/O nào, dạng I/O là gì, cấu hình trên thiết bị như thế nào và cấu hình trên PLC sẽ như thế nào. Khi đã có danh sách I/O và thiết kế kiến trúc, các nhà cung cấp hệ thống điều khiển có thể đưa ra giá dự toán cho toàn bộ hệ thống.
  • Instrument Layout/Control room layout: Tương tự với bản vẽ phòng điện, bản vẽ hệ thống điều khiển cũng nên được vẽ đè lên bản vẽ GA.

Bước 2 : Thiết kế chi tiết (Detailed design) – dự toán +/- 10%
2.1. Thiết kế điện công nghiệp

  • Routing Layout: Bản vẽ định tuyến. Dây cáp không bao giờ được kéo thẳng từ điểm A tới điểm B, mà sẽ được gom lại trên các tuyến thang máng cáp. Bản vẽ định tuyến sẽ giúp bạn quy hoạch các đường dây sao cho gọn nhất có thể, cũng như chuẩn bị cho việc thiết kế kích thước từng đoạn thang máng cáp sao cho phù hợp nhất có thể. Bản vẽ này là cơ sở thiết kế cũng như cơ sở để công trường thi công các tuyến dây.
  • Cable schedule: bảng kế hoạch dây: Từ bảng danh sách tải và bản vẽ định tuyến, bạn có thể làm thành một bảng kế hoạch dây, trong đó dây cáp tuỳ theo tải sẽ chọn loại dây có kích thước và chuẩn phù hợp và tùy theo định tuyến sẽ có độ dài được quy hoạch trước. Nếu có bảng kế hoạch dây đúng, cáp sẽ được cắt trước khi mang vào công trường và quy hoạch theo cuộn trước, giảm tải lãng phí cáp vụn (chiếm khoảng 5-10% chi phí cáp). Từ bảng kế hoạch dây, bạn có thể ra được dự toán về chi phí dây cũng như chi phí thi công dây.
  • Cable Tray/ladder schedule: bảng kế hoạch thang máng cáp: từ bản vẽ định tuyến dây, các loại thang máng cáp có thể được vẽ định tuyến, từ đó khối lượng vật tư có thể dự toán được. Từ bảng kế hoạch thang máng cáp, bạn có thể có được báo giá cho phần thang máng cáp
  • Equipment datasheet: bảng yêu cầu kỹ thuật cho thiết bị: Các thiết bị được trình bày trong SLD, dựa trên mô tả kỹ thuật sẽ được viết thành Datasheet (bảng yêu cầu kỹ thuật cụ thể). Khi toàn bộ yêu cầu kỹ thuật cụ thể được hoàn thành thì bạn có thể gửi cho các nhà cung cấp và có thể nhận được báo giá cho thiết bị điện.

2.2. Thiết kế điều khiển

  • Instrument Datasheet: bảng yêu cầu kỹ thuật. Từ danh sách thiết bị, chuẩn bị bảng yêu cầu kỹ thuật cho từng loại thiết bị để mua dựa trên đặc điểm kỹ thuật chuẩn bị ở bước 0.
  • Tương tự như với thiết kế điện, bản vẽ đi dây, bảng kế hoạch dây, bảng kế hoạch thang máng cáp cũng sẽ cần được chuẩn bị, và phần chi phí cũng sẽ được dự toán chính xác.
  • Tương tự như với thiết kế điện, nếu thiết bị có sử dụng khí nén/thuỷ lực để vận hành, bạn cần chuẩn bị bản vẽ định tuyến, kế hoạch đường ống và thiết kế chung với bảng kế hoạch thang máng cáp. Khối lượng vật tư và chi phí cũng có thể dự toán được từ bước này.3. Các công việc sau thiết kế chi tiết
    Thường sau khi thiết kế ở bước 2 (detailed design sẽ cho tổ chức đấu thầu dự án. Các phần công việc còn lại thường sẽ yêu cầu nhà thầu tự thiết kế gồm:
  • Installation detail – thiết kế lắp đặt chi tiết
  • Hook-up detail – thiết kế kết nối chi tiết
  • Equipment GA – thiết kế chi tiết của từng thiết bị
  • Material Take Off (MTO) – tổng khối lượng vật tư, đặc biệt cho các vật liệu nhỏ

Các phần công việc thiết kế còn lại ở phía chủ đầu tư vẫn còn, bao gồm:
FDS: functional design specification: Miêu tả các thiết bị tự động hoạt động như thế nào, từ đó nhà thầu sẽ phải triển khai cấu hình cho hệ thống điều khiển phù hợp theo FDS

  • 3D modeling: để quản lý rủi ro va chạm trong quá trình thi công
  • Shutdown hierarchy (hệ thống phân cấp tắt máy) – riêng đối với hệ thống có sử dụng process safety system (hệ thống an toàn quy trình).
  • Cause & Effect matrix (Bảng nguyên nhân – kết quả) – riêng đối với hệ thống có sử dụng hệ thống an toàn quy trình.

Khi bạn đã hoàn thành các thiết kế ở trên, bạn có thể tự tin hệ thống đã được thiết kế khá hoàn chỉnh và có thể tự tin rằng các nhà thầu có thể thi công và cung cấp dự án cho bạn. Từ lúc bạn gửi yêu cầu mua hàng tới khi thi công, có thể kéo dài 4-6 tháng. Trong thời gian này, bạn cần chuẩn bị các tài liệu cho quá trình thi công và nghiệm thu sau này. Các danh mục được chuẩn bị trong quá trình thiết kế sẽ hỗ trợ bạn chuẩn bị được tài liệu cho kiểm soát tiến độ thi công, cũng như kiểm soát tiến độ nghiệm thu và chuyển giao cho vận hành (hand-over).

Hoàng Kim Hùng – Sales Account Manager
Rockwell Automation Việt Nam

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Techcombank triển khai dịch vụ đổi ngoại tệ trực tuyến

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Techcombank triển khai dịch vụ đổi ngoại tệ trực tuyến

Tuần qua, nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng. VietinBank đặt mục tiêu tăng trưởng, chia cổ tức "khủng" bằng cổ phiếu trong năm 2025; MB hợp tác MISA, đẩy mạnh số hóa vay vốn cho doanh nghiệp SME; SeABank báo lãi quý I/2025 tăng mạnh 189%, vượt kế hoạch đề ra
Hợp tác công - tư là chìa khóa của phát triển bền vững

Hợp tác công - tư là chìa khóa của phát triển bền vững

Ngày 17/4, trong khuôn khổ Hội nghị Thượng đỉnh Đối tác vì Tăng trưởng xanh và Mục tiêu toàn cầu (P4G) lần thứ tư tại Hà Nội, đã diễn ra Phiên Đối thoại giữa các Nhà lãnh đạo với doanh nghiệp có chủ đề “Hợp tác công - tư vì đổi mới sáng tạo và bền vững”.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/4/2025: Tuổi Tỵ tin vui công việc, tuổi Hợi dễ gặp kẻ xấu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/4/2025: Tuổi Tỵ tin vui công việc, tuổi Hợi dễ gặp kẻ xấu

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 19/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 18/04: VN-Index giữ sắc xanh nhờ nhóm tài chính – công nghệ

Thị trường chứng khoán ngày 18/04: VN-Index giữ sắc xanh nhờ nhóm tài chính – công nghệ

Sau phiên sáng giao dịch tích cực, thị trường chứng khoán Việt Nam ghi nhận sự chững lại vào cuối phiên khi lực bán bất ngờ gia tăng, khiến VN-Index thu hẹp đáng kể đà tăng. Kết phiên, VN-Index tăng nhẹ 1,87 điểm (+0,15%) lên mức 1.219,12 điểm; HNX-Index tăng 3,52 điểm (+1,68%) đạt 213,1 điểm.
Thuế đối ứng Hoa Kỳ: phải nhìn nhận trong nguy có cơ

Thuế đối ứng Hoa Kỳ: phải nhìn nhận trong nguy có cơ

Quyết định tăng thuế nhập khẩu các ngành hàng sang Hoa Kỳ tới 46% của Tổng thống Hoa Kỳ, công bố hồi đầu tháng 4, đang trở thành mối lo ngại toàn cầu. Tuy nhiên, ngay trong giai đoạn 90 ngày lới lỏng, doanh nghiệp Việt Nam cần nhìn nhận việc tăng thuế vừa là thách thức, vừa là cơ hội.
Hội thảo khoa học Phát triển Giao thông xanh

Hội thảo khoa học Phát triển Giao thông xanh

Nhằm tạo một diễn đàn để các nhà khoa học, các doanh nghiệp và nhà quản lý trao đổi nhu cầu, giải pháp, kết quả ứng dụng Tự động hóa và Logistics trong hỗ trợ, phát triển Giao thông xanh, Trường Đại học Giao thông vận tải chủ trì, phối hợp với Hội Tự động hóa Việt Nam, Chi hội Tự động hóa Giao thông vận tải và Logistics, Tạp chí Tự động hóa Ngày nay cùng tổ chức "HỘI THẢO KHOA HỌC PHÁT TRIỂN GIAO THÔNG XANH".
Công nghệ logistics trong phát triển giao thông xanh: Vai trò, thách thức và khuyến nghị

Công nghệ logistics trong phát triển giao thông xanh: Vai trò, thách thức và khuyến nghị

Giao thông xanh gồm bốn thành phần chính: phương tiện giao thông thân thiện với môi trường; khả năng ứng dụng công nghệ và tự động hóa; cơ sở hạ tầng phát triển bền vững; thói quen di chuyển bền vững. Bốn thành phần này đặt ra những yêu cầu vừa hiện đại vừa phức tạp nếu muốn đảm bảo một hệ thống giao thông xanh hiệu quả và công nghệ logistics chính là một đáp án quan trọng cho những yêu cầu nói trên.
Ứng dụng AI trong lĩnh vực giao thông vận tải ở một số quốc gia và giá trị tham khảo cho Việt Nam.

Ứng dụng AI trong lĩnh vực giao thông vận tải ở một số quốc gia và giá trị tham khảo cho Việt Nam.

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) vào các lĩnh vực của đời sống xã hội, bao gồm lĩnh vực giao thông vận tải (GTVT) là xu hướng tất yếu ở nhiều quốc gia. Hoa Kỳ, Đức, Hà Lan, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc… là những quốc gia tiên phong triển khai và đã mang lại nhiều lợi ích cho người dân, doanh nghiệp và các cấp chính quyền.
Giải pháp sử dụng mã nguồn mở kết hợp AI Vision thu thập dữ liệu trong giả lập giao thông

Giải pháp sử dụng mã nguồn mở kết hợp AI Vision thu thập dữ liệu trong giả lập giao thông

Mô phỏng giao thông đô thị là công cụ quan trọng trong quy hoạch và quản lý hệ thống giao thông hiện đại. Tuy nhiên, các giải pháp thương mại hiện nay như VISSIM thường đòi hỏi chi phí đầu tư cao, trong khi nhiều bài toán giao thông không nhất thiết cần đến những công cụ phức tạp và đắt đỏ này.
Ứng dụng AI trong giao thông và đô thị xanh bền vững: Chính sách và xu hướng toàn cầu

Ứng dụng AI trong giao thông và đô thị xanh bền vững: Chính sách và xu hướng toàn cầu

AI đang trở thành xu thế toàn cầu, làm thay đổi mọi mặt đời sống xã hội, bao gồm lĩnh vực giao thông và đô thị xanh phát triển bền vững. Việc nắm bắt tổng quan các thông tin về chính sách, định hướng, sự ảnh hưởng và xu hướng ứng dụng AI trong các bài toán giao thông và đô thị thông minh trên thế giới là tham chiếu cần thiết để áp dụng vào Việt Nam.
siement
Quảng cáo
moxa