轉油站加熱爐區三維工藝設計

韓 超

大慶油田采油六廠

轉油站加熱爐區三維工藝設計

韓 超

大慶油田采油六廠

某新建轉油站加熱爐區主要設備有1.74 MW臥式圓筒爐2臺、1.16 MW臥式圓筒爐1臺、d=600 mm×1 216 mm天然氣排水器1臺。三維工藝設計使圖紙的繪制、優化更容易，提高設計精度；同時，三維工藝設計能更加準確地統計安裝材料、編制采購計劃，減少盲目性，提高現場安裝施工的質量與進度，減少20%～30%的人力和其他投入，整體設計效率比傳統CAD繪圖模式提高2～4倍。

轉油站；加熱爐；工藝；三維設計

1 三維設計在加熱爐區的應用

某新建轉油站加熱爐區主要設備有1.74 MW臥式圓筒爐2臺、1.16MW臥式圓筒爐1臺、d=600mm× 1 216 mm天然氣排水器1臺，在設計施工圖階段，應用三維技術進行設備建模和工藝配管。

1.1 設備建模

根據加熱爐區臥式圓筒爐和天然氣排水器的規格和型號，查閱設備的二維結構圖紙，按照圖中標注的設備各個部件的尺寸，應用三維設計軟件，開展設備建模。與二維設備圖紙相比，三維設備模型使設計成果更具有立體效果和質量感，增強真實性，為后期配管工作奠定了基礎。將已建的三維模型儲備起來，可為后期相同模型的應用節省建模時間。

1.2 配管

在二維管道設計中，需要構思管道的走向，設想各管道、管件之間的距離是否合理，在表達的過程中對于投影以后的重疊管線需要遵循規范，用打斷線將管線層層打斷。對于投影后閥門、大小頭等管件，需要打斷一定的輪廓線表達管件與閥門之間關系，復雜的相關線和截交線占據了設計人員很大一部分時間和精力。各個專業討論時需不斷講解，才能達到溝通、融合設計的目的。

圖1是轉油站爐區三維設計圖，從圖1中可以很直觀地看出從一個設備到另一個設備的管道走向、結構，以及各條管道之間相互的連接結構，對整個爐區的布置更是一目了然。三維設計使圖紙的繪制、優化更容易，可提高設計精度；同時，三維工藝設計能更加準確地統計安裝材料、編制采購計劃，減少盲目性，提高現場安裝施工的質量與進度，可減少20%～30%的人力和其他投入，整體設計效率比傳統CAD繪圖模式提高2～4倍。

圖1 轉油站加熱爐區三維設計

2 三維技術應用的局限性

2.1 三維技術設計標準不健全

三維設計軟件代表著一種全新的設計思想，是一種必然的發展趨勢，但目前三維軟件還處于發展之中，尚不夠完善。工程制圖國家標準體系基本上還是從手工制圖標準中改進而來的，與3D設計時代的發展存在巨大差異，《機械制圖》國家標準以及國家質量技術監督局2000—10—17發布的《CAD工程制圖規則（GB/T18229—2000）》均規定用2D視圖來表達圖樣。工程圖樣作為一根紐帶將設計、施工兩個環節聯系起來，離開工程圖樣要進行整個設計應用是不可能的。就是在目前的標準形式和應用普及程度的約束下，三維設計的最終不得不再次生成平面投影圖。

2.2 三維軟件提取二維圖紙的功能不健全

一般來講，完整的二維工程圖包括圖框、標題欄、明細表、焊接符號等眾多內容。然而三維CAD系統的工作重點不在二維工程圖功能上，其二維工程圖模塊一般只提供了基本的工程圖生成功能，盡管三維CAD包含了各種二維工程圖應具備的圖素，但是相應的功能較簡單，不易完成實際的工程制圖工作。由三維CAD生成的二維圖，需通過二維方法完善。

2.3 非標準設備及管件模型庫不健全

目前國內工業設計還沒有統一的三維標準庫，大多數正在應用的國際通用設備的標準庫也是來源于國外市場。油田地面系統中的非標準設備及管件沒有普及的標準庫，在三維設計過程中給這些設備建模占據了很大的工作量，往往使得三維設計的時間延長，影響設計效率。

3 建議

（1）明確開展三維設計的重要性。現代設計技術要表達、交換、處理的信息量越來越大，交流更加頻繁，隨著工業現代化程度越來越高，對設計的周期、準確性的要求將越來越高。CAD三維設計的優勢和三維技術的不斷發展表明，設計三維化將是未來工業設計發展的必然趨勢。

（2）建立油田設備、材料三維模型庫的必要性。一張完整的設計圖除布置的主體設備外，還包括連接各相關設備的管道及法蘭、彎頭、變徑等管道附件，還有閥門、儀表等。對于一些油田特殊的結構構件和非標設備，需要建立數據結構細致、針對性強的標準庫。在三維設計過程中將建立好的設計模型插入圖形文件中，可大大提高效率，并便于修改；同時標準庫的建立也為三維設計在油田地面工程系統中的普及提供了必要的設計基礎。

（3）確定三維設計的應用范圍。目前三維設計不能完全替代現有的二維圖紙功能，但可合理應用三維設計提供直觀、形象的輔助功能，有助于設計人員進行詳細、精確設計，在現場施工中便于施工人員對圖紙的理解，以快速掌握圖紙重要數據，提高安裝的速度和準確率。

（4）加大三維設計的開發力度。在油田地面工程系統設計中，可以將主體專業的設計人員構思設計草圖后生成文件放在局域網上，其他專業設計人員直接在局域網上自行編輯部分文件，根據設計參數將其細化。每天在總圖上就可以看見每個人的設計進度，從而動態地了解整個設計的設計過程。

三維設計軟件除了帶有設計本身的一些功能，其他相關功能還有待于開發和應用，諸如上述協同設計功能。在油田地面系統三維設計實現的過程中，還應不斷加大開發力度，研發出更多適合油田地面系統的功能軟件，從本質上完善油田地面系統的三維設計。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.8.029