东华工程科技股份有限公司 合肥 230024
SmartPlant 3D自控设计在项目中的应用
江旭*
东华工程科技股份有限公司 合肥 230024
随着化工装置逐步大型化,项目的设计质量及进度控制越来越严格。化工装置和模块化工厂技术的发展,工艺管道越来越复杂,如何有效地协调布置自控桥架与管道,已成为行业面临的一个共同难题。SmartPlant 3D软件旨在为化工装置设计提供有效的三维设计平台;自控专业的建模设计已成功在化工装置中应用。
工程设计 工程应用 模型
传统设计方法中,仪表位置图、电缆桥架平面布置图主要以AutoCAD为设计工具,仅简略表示仪表位置、桥架及电缆的路径。随着时代的发展,化工装置逐步大型化,项目的设计难度越来越大、质量及进度控制越来越严格,传统的二维设计已很难满足要求。SmartPlant 3D软件可以实现工厂的三维建模,不仅能直观、精确的定位模型,也能多专业协同设计,最终直接生成设计文件,准确的表现出设计意图。
SmartPlant 3D软件是近二十年来出现的最先进的工厂设计软件系统[1,4]之一,这套由鹰图INTERGRAPH工厂设计和信息管理软件公司推出的新一代、面向数据、规则驱动的软件,主要是为了简化工程设计过程,同时更加有效地使用现有数据。
SmartPlant 3D采用全新的设计方法和设计理念,提高了标准化设计水平;能够形象化的表达设计对象和设计内容,提高企业竞争力;采用积木式的模型建立过程相对二维设计更便捷,设计效率更高;涵盖了结构、建筑、管道、设备、电气、仪表等专业的建模,是完整的工厂协同设计平台。
本公司已有多年的SmartPlant 3D开发及应用经验[2,6],目前已成功在多个项目中应用[3]。
目前自控专业在SmartPlant 3D中主要应用包括:桥架、接线箱、变送器等的建模,以及最终桥架材料的统计。本文以Smartplant3D在某化工装置的应用为例介绍自控设计在项目中的应用。该装置的特点:装置小、流程多、工艺管道复杂,具体的装置模型见图1,对自控专业桥架的敷设带来了极大的挑战。该项目所有仪表及仪表设备都在SmartPlant 3D上建模,最终高质高效地完成了仪表设备布置及仪表桥架敷设的设计,减轻了现场施工的负担[5,7]。
图1 装置模型界面
2.1 仪表设备的建模
仪表变送器、接线箱、保温箱等需在SmartPlant 3D中建模。在变送器建模前,需找到对应取源点位置,SmartPlant 3D能通过搜索取源点位号即可立即定位该取源点,见图2,但要求搜索的位号与布置管道建立的位号必须一致,因此在给布置管道提配管条件时,应增加相应的建点位号,见图3。同时,也能直观的在模型中看出空间是否够,位置是否合理。在所有仪表设备建模完成后,可直接通过Drawing and Reports生成位置图,见图4。
图2 取源点搜索界面
图3 提建点位号条件
图4 仪表位置界面
2.2 仪表桥架建模
在仪表桥架建模前,需由SmartPlant 3D专业人员对项目搭建平台,定制符合项目统一规定的桥架数据库[2]。在桥架建模时,应遵循规范要求:① 电缆应按较短的路径敷设,避开热源、潮湿、振动;② 不宜平行敷设在高温工艺管道和设备的上方,或有腐蚀性液体的工艺管道和设备下方;③ 不应影响操作、妨碍设备维修。在SmartPlant 3D模型中,能清楚的看到塔、泵、换热器等设备的布置,也能辨别出各类管道的类型。在仪表桥架敷设建模时,可避开这些场所,当空间布置紧张时,可自己先查询管道属性及提出修改方案,然后与布置管道人员沟通讨论,调整布局。
在桥架的建模过程中,应规范化桥架的命名,方便于后续查找、修改及最后的桥架统计。如果桥架之间的连接件不正确,SmartPlant 3D会及时提示。SmartPlant 3D是基于多人、多专业的协同工作平台,自控专业的仪表及桥架建模期间,难免会有其他专业进行增加或者修改作业。一旦有修改,SmartPlant 3D能够及时在线更新,避免了返工或者遗忘而导致的碰撞。
在桥架建模期间,开启SmartPlant 3D的碰撞检查功能,可及时发现桥架与管道碰撞点,具体显示界面见图5,从而及时进行修改和调整。
图5 碰撞检查界面
在仪表以及桥架建模结束后,应在SmartPlant 3D的View窗口下选择To Do List功能模块,该模块是检查专业内部建模以及专业间模型问题的主要工具。选择该功能后,会弹出一个小窗口,显示出建模期间的所有问题,具体显示界面见图6。选中其中一个问题,再点击SmartPlant 3D的Fit功能,则可以迅速确定该问题的位置,在解决问题之后,该显示点则会消失。
图6 显示出建模期间的所有问题界面
在解决完To Do List列出的问题之后,通过划定抽图的空间区域,最后在Drawing and Reports模块中抽出仪表电缆桥架图纸,显示界面见图7。
图7 仪表电缆桥架图
2.3 材料统计
针对该项目,在Drawing and Reports模块已经定制了对桥架材料自动统计的生成表格,最终快速准确的完成了桥架材料的统计。
2.4 实际应用
SmartPlant 3D软件已成功在该装置应用。对于自控专业,首先,与布置管道专业协商主桥架位置,并在SmartPlant 3D模型中建立,以确保留有主桥架位置。然后,给布置管道专业提出配管条件,对于有取源点的仪表,需注明取源点的建点位号。在SmartPlant 3D模型中建立变送器等仪表设备。最后抽图生成仪表位置、桥架图,并且统计材料。
基于SmartPlant 3D建立的桥架,基本避免出现现场桥架与管道碰撞的现象,为施工奠定了良好的基础。
SmartPlant 3D软件在项目中应用良好,提高了设计效率及质量,减轻了现场施工的负担。SmartPlant 3D软件仍然存在诸多模块待后续开发及使用,随着不断的完善,SmartPlant 3D将会得到更广泛的使用。
1 姚华伟.浅谈SmartPlant 3D(智能工厂三维软件)与Tekla Structure异同[J].科技创新导报,2010(18):90-92.
2 郭 颖. SmartPlant 3D的工程化应用[J].信息化建设,2014(01): 89-91.
3 姚怡君, 张公明. SmartPlant 3D在桥架设计中的应用[J]. 化工设计, 2015, 25(4): 34-37.
4 刘 伟. SmartPlant 3D在自控设计中的应用[J]. 石油化工自动化,2014, 50(4):16-18.
5 薛 华. 谈3D模型在施工中的应用[J]. 计算机技术及应用,2013, 39(6):254-255.
6 汪世杰. 浅谈SmartPlant 3D软件在项目应用中的管理工作[J]. 中国化工贸易,212,(8):16-17.
7 耿晶晶. SmartPlant 3D概述及其在化工设计中的应用[J]. 石油化工建设,2011, 33(3).
*江 旭:助理工程师。2013年毕业于北京化工大学控制科学与工程专业。从事化工工程设计工作。联系电话:(0551)63697278,
E-mail:jiangxu1@chinaecec.com。
2017-04-12)