東華工程科技股份有限公司 合肥 230024

SmartPlant 3D自控設(shè)計(jì)在項(xiàng)目中的應(yīng)用

江旭*
東華工程科技股份有限公司 合肥 230024

隨著化工裝置逐步大型化，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量及進(jìn)度控制越來越嚴(yán)格?；ぱb置和模塊化工廠技術(shù)的發(fā)展，工藝管道越來越復(fù)雜，如何有效地協(xié)調(diào)布置自控橋架與管道，已成為行業(yè)面臨的一個(gè)共同難題。SmartPlant 3D軟件旨在為化工裝置設(shè)計(jì)提供有效的三維設(shè)計(jì)平臺；自控專業(yè)的建模設(shè)計(jì)已成功在化工裝置中應(yīng)用。

工程設(shè)計(jì) 工程應(yīng)用 模型

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中，儀表位置圖、電纜橋架平面布置圖主要以AutoCAD為設(shè)計(jì)工具，僅簡略表示儀表位置、橋架及電纜的路徑。隨著時(shí)代的發(fā)展，化工裝置逐步大型化，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)難度越來越大、質(zhì)量及進(jìn)度控制越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)已很難滿足要求。SmartPlant 3D軟件可以實(shí)現(xiàn)工廠的三維建模，不僅能直觀、精確的定位模型，也能多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，最終直接生成設(shè)計(jì)文件，準(zhǔn)確的表現(xiàn)出設(shè)計(jì)意圖。

1 SmartPlant 3D簡介

SmartPlant 3D軟件是近二十年來出現(xiàn)的最先進(jìn)的工廠設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)[1,4]之一，這套由鷹圖INTERGRAPH工廠設(shè)計(jì)和信息管理軟件公司推出的新一代、面向數(shù)據(jù)、規(guī)則驅(qū)動的軟件，主要是為了簡化工程設(shè)計(jì)過程，同時(shí)更加有效地使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)。

SmartPlant 3D采用全新的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，提高了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)水平；能夠形象化的表達(dá)設(shè)計(jì)對象和設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高企業(yè)競爭力；采用積木式的模型建立過程相對二維設(shè)計(jì)更便捷，設(shè)計(jì)效率更高；涵蓋了結(jié)構(gòu)、建筑、管道、設(shè)備、電氣、儀表等專業(yè)的建模，是完整的工廠協(xié)同設(shè)計(jì)平臺。

本公司已有多年的SmartPlant 3D開發(fā)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[2,6]，目前已成功在多個(gè)項(xiàng)目中應(yīng)用[3]。

2 SmartPlant 3D在項(xiàng)目中的應(yīng)用

目前自控專業(yè)在SmartPlant 3D中主要應(yīng)用包括：橋架、接線箱、變送器等的建模，以及最終橋架材料的統(tǒng)計(jì)。本文以Smartplant3D在某化工裝置的應(yīng)用為例介紹自控設(shè)計(jì)在項(xiàng)目中的應(yīng)用。該裝置的特點(diǎn)：裝置小、流程多、工藝管道復(fù)雜，具體的裝置模型見圖1，對自控專業(yè)橋架的敷設(shè)帶來了極大的挑戰(zhàn)。該項(xiàng)目所有儀表及儀表設(shè)備都在SmartPlant 3D上建模，最終高質(zhì)高效地完成了儀表設(shè)備布置及儀表橋架敷設(shè)的設(shè)計(jì)，減輕了現(xiàn)場施工的負(fù)擔(dān)[5,7]。

圖1 裝置模型界面

2.1 儀表設(shè)備的建模

儀表變送器、接線箱、保溫箱等需在SmartPlant 3D中建模。在變送器建模前，需找到對應(yīng)取源點(diǎn)位置，SmartPlant 3D能通過搜索取源點(diǎn)位號即可立即定位該取源點(diǎn)，見圖2，但要求搜索的位號與布置管道建立的位號必須一致，因此在給布置管道提配管條件時(shí)，應(yīng)增加相應(yīng)的建點(diǎn)位號，見圖3。同時(shí)，也能直觀的在模型中看出空間是否夠，位置是否合理。在所有儀表設(shè)備建模完成后，可直接通過Drawing and Reports生成位置圖，見圖4。

圖2 取源點(diǎn)搜索界面

圖3 提建點(diǎn)位號條件

圖4 儀表位置界面

2.2 儀表橋架建模

在儀表橋架建模前，需由SmartPlant 3D專業(yè)人員對項(xiàng)目搭建平臺，定制符合項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)定的橋架數(shù)據(jù)庫[2]。在橋架建模時(shí)，應(yīng)遵循規(guī)范要求：① 電纜應(yīng)按較短的路徑敷設(shè)，避開熱源、潮濕、振動；② 不宜平行敷設(shè)在高溫工藝管道和設(shè)備的上方，或有腐蝕性液體的工藝管道和設(shè)備下方；③ 不應(yīng)影響操作、妨礙設(shè)備維修。在SmartPlant 3D模型中，能清楚的看到塔、泵、換熱器等設(shè)備的布置，也能辨別出各類管道的類型。在儀表橋架敷設(shè)建模時(shí)，可避開這些場所，當(dāng)空間布置緊張時(shí)，可自己先查詢管道屬性及提出修改方案，然后與布置管道人員溝通討論，調(diào)整布局。

在橋架的建模過程中，應(yīng)規(guī)范化橋架的命名，方便于后續(xù)查找、修改及最后的橋架統(tǒng)計(jì)。如果橋架之間的連接件不正確，SmartPlant 3D會及時(shí)提示。SmartPlant 3D是基于多人、多專業(yè)的協(xié)同工作平臺，自控專業(yè)的儀表及橋架建模期間，難免會有其他專業(yè)進(jìn)行增加或者修改作業(yè)。一旦有修改，SmartPlant 3D能夠及時(shí)在線更新，避免了返工或者遺忘而導(dǎo)致的碰撞。

在橋架建模期間，開啟SmartPlant 3D的碰撞檢查功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋架與管道碰撞點(diǎn)，具體顯示界面見圖5，從而及時(shí)進(jìn)行修改和調(diào)整。

圖5 碰撞檢查界面

在儀表以及橋架建模結(jié)束后，應(yīng)在SmartPlant 3D的View窗口下選擇To Do List功能模塊，該模塊是檢查專業(yè)內(nèi)部建模以及專業(yè)間模型問題的主要工具。選擇該功能后，會彈出一個(gè)小窗口，顯示出建模期間的所有問題，具體顯示界面見圖6。選中其中一個(gè)問題，再點(diǎn)擊SmartPlant 3D的Fit功能，則可以迅速確定該問題的位置，在解決問題之后，該顯示點(diǎn)則會消失。

圖6 顯示出建模期間的所有問題界面

在解決完To Do List列出的問題之后，通過劃定抽圖的空間區(qū)域，最后在Drawing and Reports模塊中抽出儀表電纜橋架圖紙，顯示界面見圖7。

圖7 儀表電纜橋架圖

2.3 材料統(tǒng)計(jì)

針對該項(xiàng)目，在Drawing and Reports模塊已經(jīng)定制了對橋架材料自動統(tǒng)計(jì)的生成表格，最終快速準(zhǔn)確的完成了橋架材料的統(tǒng)計(jì)。

2.4 實(shí)際應(yīng)用

SmartPlant 3D軟件已成功在該裝置應(yīng)用。對于自控專業(yè)，首先，與布置管道專業(yè)協(xié)商主橋架位置，并在SmartPlant 3D模型中建立，以確保留有主橋架位置。然后，給布置管道專業(yè)提出配管條件，對于有取源點(diǎn)的儀表，需注明取源點(diǎn)的建點(diǎn)位號。在SmartPlant 3D模型中建立變送器等儀表設(shè)備。最后抽圖生成儀表位置、橋架圖，并且統(tǒng)計(jì)材料。

基于SmartPlant 3D建立的橋架，基本避免出現(xiàn)現(xiàn)場橋架與管道碰撞的現(xiàn)象，為施工奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

SmartPlant 3D軟件在項(xiàng)目中應(yīng)用良好，提高了設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量，減輕了現(xiàn)場施工的負(fù)擔(dān)。SmartPlant 3D軟件仍然存在諸多模塊待后續(xù)開發(fā)及使用，隨著不斷的完善，SmartPlant 3D將會得到更廣泛的使用。

1 姚華偉.淺談SmartPlant 3D(智能工廠三維軟件)與Tekla Structure異同[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(18):90-92.

2 郭 穎. SmartPlant 3D的工程化應(yīng)用[J].信息化建設(shè)，2014(01): 89-91.

3 姚怡君, 張公明. SmartPlant 3D在橋架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 化工設(shè)計(jì), 2015, 25(4)： 34-37.

4 劉 偉. SmartPlant 3D在自控設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 石油化工自動化，2014, 50(4):16-18.

5 薛 華. 談3D模型在施工中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用，2013, 39(6):254-255.

6 汪世杰. 淺談SmartPlant 3D軟件在項(xiàng)目應(yīng)用中的管理工作[J]. 中國化工貿(mào)易，212,(8)：16-17.

7 耿晶晶. SmartPlant 3D概述及其在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 石油化工建設(shè)，2011, 33(3).

*江 旭：助理工程師。2013年畢業(yè)于北京化工大學(xué)控制科學(xué)與工程專業(yè)。從事化工工程設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：(0551)63697278，

E-mail：jiangxu1@chinaecec.com。

2017-04-12)