韩 超

大庆油田采油六厂

转油站加热炉区三维工艺设计

韩 超

大庆油田采油六厂

某新建转油站加热炉区主要设备有1.74 MW卧式圆筒炉2台、1.16 MW卧式圆筒炉1台、d=600 mm×1 216 mm天然气排水器1台。三维工艺设计使图纸的绘制、优化更容易，提高设计精度；同时，三维工艺设计能更加准确地统计安装材料、编制采购计划，减少盲目性，提高现场安装施工的质量与进度，减少20%～30%的人力和其他投入，整体设计效率比传统CAD绘图模式提高2～4倍。

转油站；加热炉；工艺；三维设计

1 三维设计在加热炉区的应用

某新建转油站加热炉区主要设备有1.74 MW卧式圆筒炉2台、1.16MW卧式圆筒炉1台、d=600mm× 1 216 mm天然气排水器1台，在设计施工图阶段，应用三维技术进行设备建模和工艺配管。

1.1 设备建模

根据加热炉区卧式圆筒炉和天然气排水器的规格和型号，查阅设备的二维结构图纸，按照图中标注的设备各个部件的尺寸，应用三维设计软件，开展设备建模。与二维设备图纸相比，三维设备模型使设计成果更具有立体效果和质量感，增强真实性，为后期配管工作奠定了基础。将已建的三维模型储备起来，可为后期相同模型的应用节省建模时间。

1.2 配管

在二维管道设计中，需要构思管道的走向，设想各管道、管件之间的距离是否合理，在表达的过程中对于投影以后的重叠管线需要遵循规范，用打断线将管线层层打断。对于投影后阀门、大小头等管件，需要打断一定的轮廓线表达管件与阀门之间关系，复杂的相关线和截交线占据了设计人员很大一部分时间和精力。各个专业讨论时需不断讲解，才能达到沟通、融合设计的目的。

图1是转油站炉区三维设计图，从图1中可以很直观地看出从一个设备到另一个设备的管道走向、结构，以及各条管道之间相互的连接结构，对整个炉区的布置更是一目了然。三维设计使图纸的绘制、优化更容易，可提高设计精度；同时，三维工艺设计能更加准确地统计安装材料、编制采购计划，减少盲目性，提高现场安装施工的质量与进度，可减少20%～30%的人力和其他投入，整体设计效率比传统CAD绘图模式提高2～4倍。

图1 转油站加热炉区三维设计

2 三维技术应用的局限性

2.1 三维技术设计标准不健全

三维设计软件代表着一种全新的设计思想，是一种必然的发展趋势，但目前三维软件还处于发展之中，尚不够完善。工程制图国家标准体系基本上还是从手工制图标准中改进而来的，与3D设计时代的发展存在巨大差异，《机械制图》国家标准以及国家质量技术监督局2000—10—17发布的《CAD工程制图规则（GB/T18229—2000）》均规定用2D视图来表达图样。工程图样作为一根纽带将设计、施工两个环节联系起来，离开工程图样要进行整个设计应用是不可能的。就是在目前的标准形式和应用普及程度的约束下，三维设计的最终不得不再次生成平面投影图。

2.2 三维软件提取二维图纸的功能不健全

一般来讲，完整的二维工程图包括图框、标题栏、明细表、焊接符号等众多内容。然而三维CAD系统的工作重点不在二维工程图功能上，其二维工程图模块一般只提供了基本的工程图生成功能，尽管三维CAD包含了各种二维工程图应具备的图素，但是相应的功能较简单，不易完成实际的工程制图工作。由三维CAD生成的二维图，需通过二维方法完善。

2.3 非标准设备及管件模型库不健全

目前国内工业设计还没有统一的三维标准库，大多数正在应用的国际通用设备的标准库也是来源于国外市场。油田地面系统中的非标准设备及管件没有普及的标准库，在三维设计过程中给这些设备建模占据了很大的工作量，往往使得三维设计的时间延长，影响设计效率。

3 建议

（1）明确开展三维设计的重要性。现代设计技术要表达、交换、处理的信息量越来越大，交流更加频繁，随着工业现代化程度越来越高，对设计的周期、准确性的要求将越来越高。CAD三维设计的优势和三维技术的不断发展表明，设计三维化将是未来工业设计发展的必然趋势。

（2）建立油田设备、材料三维模型库的必要性。一张完整的设计图除布置的主体设备外，还包括连接各相关设备的管道及法兰、弯头、变径等管道附件，还有阀门、仪表等。对于一些油田特殊的结构构件和非标设备，需要建立数据结构细致、针对性强的标准库。在三维设计过程中将建立好的设计模型插入图形文件中，可大大提高效率，并便于修改；同时标准库的建立也为三维设计在油田地面工程系统中的普及提供了必要的设计基础。

（3）确定三维设计的应用范围。目前三维设计不能完全替代现有的二维图纸功能，但可合理应用三维设计提供直观、形象的辅助功能，有助于设计人员进行详细、精确设计，在现场施工中便于施工人员对图纸的理解，以快速掌握图纸重要数据，提高安装的速度和准确率。

（4）加大三维设计的开发力度。在油田地面工程系统设计中，可以将主体专业的设计人员构思设计草图后生成文件放在局域网上，其他专业设计人员直接在局域网上自行编辑部分文件，根据设计参数将其细化。每天在总图上就可以看见每个人的设计进度，从而动态地了解整个设计的设计过程。

三维设计软件除了带有设计本身的一些功能，其他相关功能还有待于开发和应用，诸如上述协同设计功能。在油田地面系统三维设计实现的过程中，还应不断加大开发力度，研发出更多适合油田地面系统的功能软件，从本质上完善油田地面系统的三维设计。

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.8.029