SmartPlant 3D自控设计在项目中的应用

2017-11-10东华工程科技股份有限公司合肥230024

化工设计 2017年5期

东华工程科技股份有限公司合肥 230024

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。

1 SmartPlant 3D简介

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]。

2 SmartPlant 3D在项目中的应用

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。