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油气田消防给排水设计应用

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《中国勘察设计杂志》2016年第三期

摘要:

三维集成设计已成为工程设计模式的主流发展方向,广泛应用于化工、石化、电力、海洋等各种工程领域。集成系统是鹰图PP&M开发的工厂设计系统,是目前智能工厂设计系统领域中的主流产品,各软件基于信息集成平台SmartPlantFoundation进行数据集成设计,可保证数据的准确性及唯一性,提高设计质量,为工程现场施工提供保障。实践证明,在油气田工程设计领域,采用集成设计软件进行消防给排水设计不但能提高效率,而且能够提高设计质量、优化设计,具有良好的应用推广价值。

关键词:

集成系统;消防给排水;材料库;定制;设计复用

1.引言

近年来,随着国内外对工程设计质量的要求不断提高,三维集成设计数字化工厂在电力、石化、海洋等行业得到了迅猛的发展。三维集成设计是以数据为核心,工艺配管、消防给排水、设备、结构、暖通、电气、自控等多专业在统一的平台上进行数据集成、协同设计,代表了全球三维数字化工厂的发展方向。在消防给排水设计时,采用设计集成系统软件Smart3D(S3D)建立真实的三维模型,能够在有限的空间里较好地实现管道布置,弥补二维设计的缺点,是精细化设计必不可少的工具。同时,不同于工艺上的压力管道设计,消防给排水集成设计还必须根据消防给排水专业的特点,进行集成系统开发,使之满足各类工程设计需要。

2.油气田消防给排水设计内容及设计集成系统软件简介

2.1油气田消防给排水设计内容油气田消防给排水设计主要涉及到长输管道站场(包括输气站和压气站)、海洋平台、天然气处理厂、联合站、油气田污水处理厂等工程项目。目前,集成系统设计已经广泛应用于上述工程领域并取得了很好的设计效果。油气田消防给排水设计内容主要包括油气田消防设计、给水排水设计、污水处理系统设计、循环冷却水系统设计。

2.2集成系统软件设计集成系统是鹰图PP&M的SmartPlantEnterprise(SPE)系列产品,主要包括SmartPlantReferenceData(SPRD)、SmartPlantFoundation(SPF)、SmartPlantP&ID(SPP&ID)、SmartPlantInstrumentation(SPI)、SmartPlantElectrical(SPEL)、S3D等,其中,SPRD用于创建、维护材料编码库、标准尺寸库、管道等级库;SPP&ID是智能P&ID设计软件,为下游专业软件提供可靠的工艺数据;S3D为三维设计软件,主要用于配管安装布置。它们都是基于信息集成平台(SPF),实现各专业数据共享、协同设计,以数据为核心,规则驱动设计。本文主要论述应用SPRD、S3D及SPP&ID进行消防给排水的设计。

3.集成系统在消防给排水设计中的应用

3.1材料库的建立现代科技的发展,使给水排水所用管材呈现多样化,管材种类繁多。在以往的传统设计中并无给排水管材库。目前,集成系统中钢管系列管材库的应用已相对成熟,为完善给排水用管材的建库工作奠定了基础。对不同工况下适用管材进行归纳整理,建立统一的给排水管材库,可以满足给排水专业集成设计的需求,也是实现标准化设计的必要组成部分。

3.1.1统一标准体系在油气田消防给排水设计中,我们归纳整理了设计中常用的管材,通过查阅相关的管材、管件标准,确定了管材的执行标准及应用范围。如表1所示。例如,在某项目中,根据现场条件,供水管线位于室外埋地环境,我们便可选择PE管,执行标准为GB/T13663《给水用聚乙烯(PE)管材、管件》,从而确定管材的外径、壁厚等数据信息。根据标准中的要求,将需要的数据在集成设计中进行定制,可满足材料开料、采购要求。在不同的项目应用中,可以根据上述标准体系来作出选择,只需核对标准的时效性,如标准更新,可以直接按新标准来更新集成系统材料库数据。

3.1.2统一等级编码给排水管材种类繁多,集成设计中必须有统一的等级编码,这是建立材料库的前提。我们作如下安排,相应含义如表2、表3、表4所示。

3.1.3管材等级建立在管材的标准体系和等级编码确定后,可以通过SPRD软件进行材料库的建立,通过项目创建,建立材料编码库、几何尺寸库、管材等级库等,完成集成设计材料等级的创建。材料等级创建完成后,导出含有材料等级数据的接口文件,通过此接口文件导入到S3D中,可实现由数据向三维可视化实物的转换。S3D给排水管道材料库的导入,满足了油气田工程设计的需要。图1是某一示例。

3.2智能P&ID的绘制

3.2.1图例符号的定制根据工程项目需求,结合设计规范的要求,对消防给排水专业常用图例符号进行整理,并在智能P&ID设计软件中定制,可保证消防给排水智能P&ID的绘制,形成消防给排水设计完备的图例符号库。

3.2.2数据字典的定制根据消防给排水专业特点,通过定制专用数据字典,可对专业属性进行定义,满足了不同项目应用中对消防给排水专业属性的应用要求。如图2所示。

3.3S3D应用定制在消防设计中,最常用的灭火设备为消火栓等,此类设备为定型产品,每个项目的消防设计都要用到,人工搭建模型费时费力。鹰图PP&M自带有定制完成的管道原件数据接口文件,在实际设计中,我们归纳整理了消火栓等的标准规范、国标图集等,根据自身设计需求,在鹰图PP&M自带管道原件数据接口文件基础上进行定制,完成了消火栓等特殊件的选用数据库。在给水排水系统中,排水管具有坡度,针对其特殊性,尤其是排水管件,应当定制U型弯、斜三通、斜四通等特殊管件,通过将鹰图PP&M定制完成的管道原件数据接口文件导入到S3D中,可实现给排水三维配管的真实性呈现。如图3所示。排水设计中,排水管是按照一定的坡度进行管道设计的,在管道的交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上,每隔一定距离需要设置检查井。检查井的规格为系列定型产品,国标图集中有明确的规定,因此,可在S3D中进行检查井定制,减少设备模型的重复搭建。

4.典型设计复用

4.1典型P&ID复用根据项目类型、设计内容对消防给排水典型P&ID进行归类、划分后,在同类工程中可以进行复用。在某一类项目中,消防给排水的工艺流程已经非常成熟,P&ID流程和图面信息基本相同。采用SPP&ID软件复用功能,可以直接复用以往项目的流程图,并在此基础上进行修改完善,可缩短P&ID的绘图时间,提高工作效率。典型P&ID分类如表5所示。

4.2三维模型复用消防给排水设计在同类项目中设备模型和安装基本相同,有些模块的配管安装都有固定的模式,已经达到标准化设计程度,可以直接复用,可极大地提高工作效率。图4为部分示例。

5.集成系统在消防给排水设计中的优势和结论

采用三维集成设计,以数据为核心,规则驱动设计,可实现配管可视化、开料精细化;应用集成系统,可以使多专业在同一平台进行协同设计,完成工程的三维模型建设;也可进行碰撞检查,避免现场施工中的错漏碰缺问题,为工程现场施工提供保障。采用集成系统进行消防给排水设计为确保工程质量奠定了基础。应用集成系统进行油气田消防给排水设计,能够实现图纸自动抽取、料表自动生成,且数据准确、信息量大,使于施工采购,可大大提高工作效率。

集成系统提供了通用的工程设计解决方案,可满足工程设计中绝大部分的需要,有助实现快速部署、快速使用。需要注意的是,消防给排水集成设计需要根据消防给排水专业的特点,针对实际工程项目中的特定需求,以提高三维模型设计效率、扩展三维模型设计范围、提高三维模型设计自动化程度为目标,对其功能进行相应的研究及用户化开发、定制,以提高工程适用性。

作者:邵珠江 单位:中石化石油工程设计有限公司

中国勘察设计杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次