張瀟月(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655)

0 引言

P&ID是Piping and Instrument Diagram的縮寫(xiě)，中文譯為管道及儀表流程圖。P&ID是對(duì)工藝流程的操作和控制方案的圖文版闡述。體現(xiàn)了工藝專(zhuān)業(yè)對(duì)此工程的管道設(shè)計(jì)、安裝的要求，大到所有的設(shè)備、管線(xiàn)(包括主要和次要管線(xiàn))，小到每一個(gè)閥門(mén)，都要在P&ID中清楚表達(dá)[1]。SmartPlant P&ID 是P&ID設(shè)計(jì)交互軟件，簡(jiǎn)稱(chēng)SPPID。它是一種智能化繪制P&ID并和Smart 3D相互交驗(yàn)的軟件。在繪制P&ID時(shí)，我們不僅需要調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的帶有參數(shù)的圖例符號(hào)，而且輸入管道、設(shè)備、儀表的工藝數(shù)據(jù)，如管道尺寸、級(jí)別、溫度、壓力等，從而生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。同時(shí)，該軟件可以與工程設(shè)計(jì)軟件Smart 3D實(shí)現(xiàn)交互，實(shí)現(xiàn)上、下游專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)傳遞，如工藝數(shù)據(jù)傳遞到管道、設(shè)備、儀表專(zhuān)業(yè)，避免數(shù)據(jù)重復(fù)輸入；也可實(shí)現(xiàn)不同專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)的相互交驗(yàn)，從而提高了整體設(shè)計(jì)效率[2]。

1 簡(jiǎn)單介紹SPP&ID工作流程

1.1 初步設(shè)置

選擇相應(yīng)圖紙所在分區(qū)，并點(diǎn)擊File>New Drawing 命令，或者鼠標(biāo)右鍵單擊所在分區(qū)，快捷菜單選取New Drawing。輸入Name、Drawing Number、Title 和Template，點(diǎn)擊Ok。其中的name和template是必填項(xiàng)。(1)注意TEMPLATE TYPE選取項(xiàng)目專(zhuān)用圖框。(2)后期如果專(zhuān)用圖簽丟失，可以通過(guò)Editinsert-object-選取相應(yīng)圖簽文件。

1.2 繪制管道及其附件

1.2.1 點(diǎn)擊新建流程圖，進(jìn)入流程圖編輯頁(yè)面添加管線(xiàn)

點(diǎn)擊View>Display>Catalog Explorer或者快捷按鈕打開(kāi)和關(guān)閉Catalog Explorer ，點(diǎn)擊piping-routing-process piping 在小窗口里選擇主物料管線(xiàn)，次物料管線(xiàn)，公用工程管線(xiàn)等。點(diǎn)擊primary piping后，在編輯頁(yè)面畫(huà)主管線(xiàn)。主要管線(xiàn)輸送的是主要工藝物流，如主要反應(yīng)的反應(yīng)物，次要管線(xiàn)輸送的是次要原料，如反應(yīng)用的催化劑，公用工程管線(xiàn)是輸送公用工程的。

1.2.2 輸入并添加管線(xiàn)編號(hào)

在View>Display>Properties Window中，打開(kāi)屬性標(biāo)記窗口。選擇piping-labels-piping segments，點(diǎn)選line number后拖到所畫(huà)管線(xiàn)上，顯示管線(xiàn)號(hào)。點(diǎn)擊管線(xiàn)或者管線(xiàn)號(hào)，在Properties Window窗口中輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)或者在下拉列表中選擇，如輸入正確的管線(xiàn)號(hào)，介質(zhì)流向、伴熱、隔熱、公稱(chēng)直徑和材料等級(jí)，操作溫度、壓力，設(shè)計(jì)溫度、壓力等屬性。完成后，管線(xiàn)編號(hào)就在圖紙中顯示并傳遞到將部分管線(xiàn)屬性傳遞到分支管道上。放空管道表示方法：選擇Piping-fittings-end components選擇end of line terminator ，選擇不同放空管道的末端安裝。

1.2.3 給管線(xiàn)添加閥門(mén)、或者相應(yīng)閥件，并添加閥件的相應(yīng)屬性

選擇piping-valve選擇不用的閥門(mén)類(lèi)型，如：2通、3通閥門(mén)，然后選擇不同的閥體，如球閥、截止閥。找到合適閥門(mén)，點(diǎn)擊添加，再點(diǎn)擊管線(xiàn)上的添加的位置。以添加閥門(mén)的常開(kāi)常關(guān)屬性為例。選擇Catalog Explorer下Piping-label-piping component 選擇opening action 拖到相應(yīng)閥門(mén)，然后在Properties Window屬性窗口的opening action 的下拉菜單里選擇NO、NC等代號(hào)，給閥門(mén)添加NO、NC 標(biāo)記。

1.2.4 給管線(xiàn)添加進(jìn)出流程圖OPC

選擇Piping-piping OPC ，選擇進(jìn)出圖紙或者進(jìn)出工區(qū)或者進(jìn)出界區(qū)。若是管線(xiàn)進(jìn)出圖紙，選擇off drawing 將圖標(biāo)放在要連接的管線(xiàn)上，在交點(diǎn)處停留一段時(shí)間，鼠標(biāo)尾部出現(xiàn)三個(gè)小圓點(diǎn)，選擇進(jìn)出方向，然后彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框，選擇要連接的圖后點(diǎn)擊ok。點(diǎn)選OPC，在Properties Window屬性窗口輸入進(jìn)出物料代碼和上下游的設(shè)備(管線(xiàn))。OPC、安全閥等有方向性的部件，需要通過(guò)停留一段時(shí)間，選取來(lái)改變方向。

1.2.5 打斷管線(xiàn)

如果輸入同一條管，不同管線(xiàn)號(hào)(或者同一條管，同管線(xiàn)號(hào)，不同管道等級(jí))，必須用break命令打斷所在點(diǎn)，這個(gè)所在點(diǎn)一般是閥件的前后。點(diǎn)選管線(xiàn)，彈出break routing對(duì)話(huà)框，選擇其中的break run快捷圖標(biāo)，在所需打斷處打斷。然后Pipingarea break標(biāo)注，分別加入相應(yīng)三腳打斷圖標(biāo)和不同屬性打斷圖標(biāo)。最后選擇Piping-annotation，添加屬性框顯示標(biāo)注并在Properties Window屬性窗口輸入屬性，例如：設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、管道等級(jí)等。當(dāng)相連的管線(xiàn)設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力不同時(shí)，可使用相應(yīng)打斷符斷開(kāi)，否則修改任何一側(cè)設(shè)計(jì)屬性，另一側(cè)都是隨之一同變動(dòng)。三腳打斷圖標(biāo)和不同屬性打斷圖標(biāo)如圖1所示。

圖1 三腳打斷圖標(biāo)和不同屬性打斷圖標(biāo)

(1)Break run是同一管線(xiàn)不同屬性打斷；join run是兩條管線(xiàn)改為同屬性管線(xiàn)，合并管線(xiàn)。(2)所有管線(xiàn)繪制好以，點(diǎn)擊Tools—Autogap，自動(dòng)打斷所有相交管線(xiàn)。

1.3 添加設(shè)備及附屬部件，輸入相應(yīng)屬性。

1.3.1 搭建設(shè)備，添加設(shè)備號(hào)

在equipment下選擇不同的設(shè)備或者設(shè)備部件“搭積木”。例如設(shè)備中的 TEMA 換熱器由三部分構(gòu)成：前封頭，殼體和后封頭。放置時(shí)我們要先放殼體，然后把前、后封頭放在殼體的兩端。首先在equipment-team shell & tube里分別添加shells，front ends和rear ends。通過(guò)捕捉點(diǎn)將前后分頭安裝到殼體的相應(yīng)位置。選擇 Equipment-label equipment 點(diǎn)擊Equipment ID，拖曳到相應(yīng)設(shè)備，然后在屬性欄輸入Eq. No，輸入設(shè)備編號(hào)。

1.3.2 添加管嘴

在Equipment component-nozzles里選擇添加管嘴類(lèi)型，如法蘭管嘴就要選fl anged nozzle，給管嘴添加編號(hào)。在Equipment component-label-equipment components 點(diǎn)擊 Eq. nozzle identifi cation。拖曳到相應(yīng)管口，出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)號(hào)。單擊管嘴，然后在屬性欄輸入Tag Seg No，修改管口編號(hào)。

1.3.3 給設(shè)備添加保溫標(biāo)記

在Equipment-label equipment 點(diǎn)擊insulation thickness 拖動(dòng)到相應(yīng)設(shè)備，點(diǎn)擊保溫標(biāo)記旁邊的問(wèn)可拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)保溫標(biāo)記的方向，再點(diǎn)擊左鍵，確認(rèn)保溫標(biāo)記放置位置。

1.4 在管線(xiàn)或者設(shè)備上添加儀表并標(biāo)注

在SPPID 軟件中稱(chēng)為在線(xiàn)儀表(Inline)，例如控制閥FV 直接安裝在管線(xiàn)上，沒(méi)有直接安裝在管線(xiàn)上儀表稱(chēng)為離線(xiàn)儀表(offl ine)。雖然TI 也是與管線(xiàn)相連的，但是它是通過(guò)引液管間接相連的，主體物料沒(méi)有通過(guò)它，因此屬于離線(xiàn)儀表。

1.4.1 添加在線(xiàn)儀表

不同的在線(xiàn)儀表選擇不同的形式。以電磁流量計(jì)為例，在Instrumentation-Inline-fl ow instruments 選擇magnetic fl ow instrument，然后在Instrumentations-Labels-General Instrument-Tag Number with Balloon添加儀表位號(hào)，在Properties Window窗口中輸入編號(hào)?？装?FE)、調(diào)節(jié)閥(FV)、安全閥的標(biāo)識(shí)都可以用Tag Number with Balloon來(lái)添加。

1.4.2 添加自控閥門(mén)

在Catalog Explorer 選擇Instrumentation-Inline-valve里添加閥體。然后選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在Catalog Explorer 選擇Instrumentation-Inline-labels-in line instrument 選擇自控儀表標(biāo)號(hào)，從屬性欄中添加編號(hào)。在軟件中，儀表的閥門(mén)和管道的閥門(mén)可以從顏色上區(qū)分出來(lái)。

1.4.3 添加離線(xiàn)儀表

不同的離線(xiàn)儀表選擇不同的形式。以溫度計(jì)為例。(1)在Instrumentation-Offl ine-temperature選擇TI 添加到管線(xiàn)上，在Properties Window窗口中輸入編號(hào)(2)使用signal line-connect to process 將儀表和管道相連。如果離線(xiàn)儀表與工藝管線(xiàn)或設(shè)備直接相連，則引線(xiàn)選Connect to Process 信號(hào)線(xiàn)。如果離線(xiàn)儀表通過(guò)若干段引線(xiàn)，與工藝管線(xiàn)或設(shè)備間接相連，則與離線(xiàn)儀表相連的引線(xiàn)為Connect to Process 信號(hào)線(xiàn)，而與該信號(hào)線(xiàn)另外一端相連的引線(xiàn)通常為次要工藝管線(xiàn)，因?yàn)檫@段引線(xiàn)一般為儀表總管，屬于正常的工藝配管，不屬于儀表配管。

2 常見(jiàn)問(wèn)題匯總及解決方案

過(guò)濾器篩選功能在View>Display> Engineering Data Editor 命令可以打開(kāi)或關(guān)閉Engineering Data Editor 窗口。點(diǎn)擊英文下拉菜單，選擇已定義的篩選過(guò)濾器，例如：nozzle、pipe等過(guò)濾器。如果已有的過(guò)濾器和分類(lèi)不能滿(mǎn)足需要，可以點(diǎn)擊下拉菜單的左側(cè)按鈕，在下拉菜單中選擇Edit view-Advanced 按鈕打開(kāi)Advanced Table Properties，定制自己想要的屬性數(shù)據(jù)。點(diǎn)Layout ，通過(guò)insert 和delete 添加和刪除過(guò)濾器中顯示的屬性，通過(guò)up和down改變屬性排列順序。(1)選取Reports>Project Reports 或者M(jìn)y Reports 命令生成數(shù)據(jù)表?？奢o助Engineering Data Editor ，生成定制的數(shù)據(jù)表。(2)增加MIN距離標(biāo)記。在design-graphics選擇雙箭頭標(biāo)記即可，添加后可以調(diào)整大小。同時(shí)在design-labels-text在箭頭上添加文字MIN。(3)設(shè)備尺寸無(wú)法調(diào)節(jié)，可通過(guò)克隆實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)大小，例如填料塔的填料大小。(4)軟件出錯(cuò)。Recreate就會(huì)丟失圖簽?；騌ecreate后，出現(xiàn)外層圖框，PID內(nèi)容無(wú)法編輯修改。刪除圖框后insert，但是Insert-image .PID時(shí)報(bào)錯(cuò)。(5)如圖2所示，設(shè)備單一管口報(bào)錯(cuò)，可能是物料流向錯(cuò)誤。例如在換熱器冷凝水側(cè)管口處出報(bào)錯(cuò)，說(shuō)明流體方向不正確，冷凝水應(yīng)在此時(shí)下進(jìn)上出。

圖2 換熱器數(shù)據(jù)屬性不一致的典型事例

3 結(jié)語(yǔ)

為應(yīng)對(duì)國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境，智能P&ID 作為國(guó)內(nèi)化工設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。SPPID 具有成熟的應(yīng)用技術(shù)、強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)功能和良好的與其他相關(guān)軟件的交互接口。我們應(yīng)進(jìn)行軟件的二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用：匯編接口程序，將工藝計(jì)算軟件、水力學(xué)計(jì)算軟件、設(shè)備數(shù)據(jù)表、儀表數(shù)據(jù)表與SPPID 相關(guān)聯(lián)，減少設(shè)計(jì)人員手動(dòng)輸入的工作量，從而提高工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)工作效率和準(zhǔn)確性，加快項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度。