SmartPlant 3D在阿美燃气增压站设计中的应用

任灵超

摘 要：本文通过分析SmartPlant 3D（SP3D）软件的特点，介绍了软件应用于阿美油气站场项目时的三维建模流程。进一步应用SP3D软件对沙特阿美MGS扩建项目进行设计，包括：权限划分、数据库建立、协同设计、碰撞检查、图纸输出及材料统计等，并分析了其应用特点及为MGS项目带来的优化及便利。最后，总结了SP3D软件在本项目中应用时存在的不足之处，为后期SP3D软件应用于其他项目提供借鉴。

关键词：SP3D;阿美;增压站;三维设计

随着全球石油与天然气行业的不断快速发展，油气站场建设与扩建项目也越来越多，工艺也越来越复杂，这就对更大、更复杂油气站场的设计和建造提出了更高的要求。同时，也对工程公司提出了更大的挑战，需要工程公司具备更高的设计完整性水平，更好的设计质量和不断地设计创新。而SmartPlant 3D是目前业内公认的油气行业3D工厂设计解决方案的领跑软件，它已被众多世界一流EPC工程公司，如Fluor，Bechtel和Foster Wheeler在油气站场项目中广泛应用。

1 MGS扩建项目简介

沙特阿美MGS （Master Gas System）是世界上最大的天然气管网系统，沙特境内几乎所有的天然气输送机销售均来自于此管网系统，为了减少国家对石油的依赖，作为沙特2030年愿景计划的重要组成部分，MGS扩建项目主要包括新建多座燃气增压站（BGCS#1，#3和#5等）及输气管道，使MGS输气能力从84MMSCFD提高到125MMSCFD，以满足国家对天然气需求的日益增长。

2 SP3D软件在MGS燃气增压站设计中的应用

2.1 权限划分及数据库建立

SP3D项目管理员将MGS项目的压气站划分为不同区域、不同的模块，同时分配设计工程师角色及控制权限。每位专业工程师对于不同模块具有不同的权限，MGS项目BGCS#1增压站工程师权限分配如表1所示，从而确保项目数据的安全性。

2.2 多专业协同设计

MGS燃气增压站项目涉及工艺、管道、结构、电气仪表、通信及给排水等几乎所有工程设计专业，各专业之间接口错综复杂。如果采用二维平面设计软件，不仅费时、费力，而且容易出现较多设计错误。SP3D软件是基于设备元件数据库的多专业一体化设计平台，按照阿美相关设计标准制定好基础的设计规则后，可使工艺管道、设备、电气仪表和给排水等各专业在同一个平台中实时交互设计，各设计工程师可以实时的跟踪其他专业的设计修改，有效地避免设计偏差，如图1所示。如压缩机区域管道路由优化后，钢结构工程师可根据新的管道路由更改管廊结构，同时电气工程师可在最短的时间发现上述设计变更，并进行电缆敷设的设计修改，防止后期施工阶段安装时的碰撞。

2.3 碰撞检查

MGS扩建项目的设计过程中进行过多次设计优化及变更，由于设计专业众多，可能一处设计变更，会引起多专业的设计冲突，发生碰撞，而二维CAD软件中每个专业单独设计，碰撞问题很难避免。SP3D具有即时的局部碰撞检查功能，实时反映设计方案修改的可行性，将施工阶段的返工降到最低。对于不同区域、不同专业工程师的接口问题，以及较隐蔽的碰撞，亦可通过全面碰撞检查，根据碰撞检查报告进行协同调整及修改，形成完整合理的3D模型。

2.4 图纸输出

SP3D可以根据前期所建的图纸模版，快速生成施工所需要的管道平面布置图和单线图，并且可以进行不同类型的自动标注，大大的减少了不同图纸的制作过程，缩短了设计周期。SP3D中只需选相应的管线便可自动生成并输出相应管线的单线图，对于一张图纸放不下管道可自动分图到不同的图纸上。另外，图纸上材料表及管线上的相应标注均可自动生成，基本无需二次修改，如图2所示。

2.5 材料统计

MGS燃气增压站项目中需采购的材料涉及多个专业，且材料种类繁多，规格不一，采购成本占项目总成本的50%至60%。很明显，由无效的材料管理造成材料剩余，即使只有5%的水平，也可能导致平均成本增加数千万美元。而运用普通的二维设计软件，即使设计者很仔细，材料统计方面的错误仍无法避免。如果没有准确的材料管理和持续的材料跟踪，很难对采购进度及成本进行控制，进而造成项目进度延后，成本失控。

运用SP3D软件可以在三维建模的基础上，在MGS项目的全生命周期进行材料统计、跟踪，并实时的输出标准化的各种材料的MTO供采购使用。即可输出不同单元分区的材料统计，也可输出全局总材料，进而确保采购的准确性及时效性，现场材料实际采购量与设计量基本一致，剩余较少，有的小管件甚至仅多几个。

3 SP3D在MGS项目中应用时发现的问题

SP3D软件为MGS项目的设计、采购和施工均提供了巨大的便利，节省了项目成本，但在具体应用过程中仍发现一些不足。首先，SP3D软件复杂，对工程设计人员专业素质要求较高，既需要懂本专业的知识，同时还需对数据库结构，类型进行掌握;另外，数据库中模块类型较多，各种模块的功能及适用条件不尽相同，需设计人员花费大量的时间与精力进行相关的培训、学习。最后，SP3D价格昂贵，不同模块分别收费，只有具有一定经济实力的大型工程及设计公司能够承受SP3D的软件费用。

4 结论

①通过分析SP3D软件的特点，总结了软件应用于油气站场项目时的建模流程;②结合SP3D在沙特阿美MGS扩建项目设计中权限划分、数据库建立、协同设计、碰撞检查、图纸输出及材料统计等方面的应用，分析了SP3D为MGS项目带来的优化及便利;③总结了SP3D軟件在本项目中应用时存在的不足之处，为后期SP3D软件应用于其他项目提供借鉴。

参考文献：

[1]邓丽丽.SP3D软件在配管设计中的应用[J].山东化工， 2018，47（10）：141+147.

[2]张硕.浅谈Smart Plant3D软件在石油化工设计中的应用[J].石化技术，2016，23（07）：32+41.

[3]刘豫.析SP3D软件的ISO出图模板定制[J].办公自动化，2016，21（11）：38-39.