SmartPlant 3D自控設計在項目中的應用

東華工程科技股份有限公司 合肥 230024

SmartPlant 3D自控設計在項目中的應用

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，項目的設計質量及進度控制越來越嚴格。化工裝置和模塊化工廠技術的發展，工藝管道越來越復雜，如何有效地協調布置自控橋架與管道，已成為行業面臨的一個共同難題。SmartPlant 3D軟件旨在為化工裝置設計提供有效的三維設計平臺；自控專業的建模設計已成功在化工裝置中應用。

工程設計 工程應用 模型

傳統設計方法中，儀表位置圖、電纜橋架平面布置圖主要以AutoCAD為設計工具，僅簡略表示儀表位置、橋架及電纜的路徑。隨著時代的發展，化工裝置逐步大型化，項目的設計難度越來越大、質量及進度控制越來越嚴格，傳統的二維設計已很難滿足要求。SmartPlant 3D軟件可以實現工廠的三維建模，不僅能直觀、精確的定位模型，也能多專業協同設計，最終直接生成設計文件，準確的表現出設計意圖。

1 SmartPlant 3D簡介

SmartPlant 3D軟件是近二十年來出現的最先進的工廠設計軟件系統[1,4]之一，這套由鷹圖INTERGRAPH工廠設計和信息管理軟件公司推出的新一代、面向數據、規則驅動的軟件，主要是為了簡化工程設計過程，同時更加有效地使用現有數據。

SmartPlant 3D采用全新的設計方法和設計理念，提高了標準化設計水平；能夠形象化的表達設計對象和設計內容，提高企業競爭力；采用積木式的模型建立過程相對二維設計更便捷，設計效率更高；涵蓋了結構、建筑、管道、設備、電氣、儀表等專業的建模，是完整的工廠協同設計平臺。

本公司已有多年的SmartPlant 3D開發及應用經驗[2,6]，目前已成功在多個項目中應用[3]。

2 SmartPlant 3D在項目中的應用

目前自控專業在SmartPlant 3D中主要應用包括：橋架、接線箱、變送器等的建模，以及最終橋架材料的統計。本文以Smartplant3D在某化工裝置的應用為例介紹自控設計在項目中的應用。該裝置的特點：裝置小、流程多、工藝管道復雜，具體的裝置模型見圖1，對自控專業橋架的敷設帶來了極大的挑戰。該項目所有儀表及儀表設備都在SmartPlant 3D上建模，最終高質高效地完成了儀表設備布置及儀表橋架敷設的設計，減輕了現場施工的負擔[5,7]。

圖1 裝置模型界面

2.1 儀表設備的建模

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，需找到對應取源點位置，SmartPlant 3D能通過搜索取源點位號即可立即定位該取源點，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，應增加相應的建點位號，見圖3。同時，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 取源點搜索界面

圖3 提建點位號條件

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專業人員對項目搭建平臺，定制符合項目統一規定的橋架數據庫[2]。在橋架建模時，應遵循規范要求：① 電纜應按較短的路徑敷設，避開熱源、潮濕、振動；② 不宜平行敷設在高溫工藝管道和設備的上方，或有腐蝕性液體的工藝管道和設備下方；③ 不應影響操作、妨礙設備維修。在SmartPlant 3D模型中，能清楚的看到塔、泵、換熱器等設備的布置，也能辨別出各類管道的類型。在儀表橋架敷設建模時，可避開這些場所，當空間布置緊張時，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，調整布局。

在橋架的建模過程中，應規范化橋架的命名，方便于后續查找、修改及最后的橋架統計。如果橋架之間的連接件不正確，SmartPlant 3D會及時提示。SmartPlant 3D是基于多人、多專業的協同工作平臺，自控專業的儀表及橋架建模期間，難免會有其他專業進行增加或者修改作業。一旦有修改，SmartPlant 3D能夠及時在線更新，避免了返工或者遺忘而導致的碰撞。

在橋架建模期間，開啟SmartPlant 3D的碰撞檢查功能，可及時發現橋架與管道碰撞點，具體顯示界面見圖5，從而及時進行修改和調整。

圖5 碰撞檢查界面

在儀表以及橋架建模結束后，應在SmartPlant 3D的View窗口下選擇To Do List功能模塊，該模塊是檢查專業內部建模以及專業間模型問題的主要工具。選擇該功能后，會彈出一個小窗口，顯示出建模期間的所有問題，具體顯示界面見圖6。選中其中一個問題，再點擊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 材料統計

針對該項目，在Drawing and Reports模塊已經定制了對橋架材料自動統計的生成表格，最終快速準確的完成了橋架材料的統計。

2.4 實際應用

SmartPlant 3D軟件已成功在該裝置應用。對于自控專業，首先，與布置管道專業協商主橋架位置，并在SmartPlant 3D模型中建立，以確保留有主橋架位置。然后，給布置管道專業提出配管條件，對于有取源點的儀表，需注明取源點的建點位號。在SmartPlant 3D模型中建立變送器等儀表設備。最后抽圖生成儀表位置、橋架圖，并且統計材料。

基于SmartPlant 3D建立的橋架，基本避免出現現場橋架與管道碰撞的現象，為施工奠定了良好的基礎。

3 結語

SmartPlant 3D軟件在項目中應用良好，提高了設計效率及質量，減輕了現場施工的負擔。SmartPlant 3D軟件仍然存在諸多模塊待后續開發及使用，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].科技創新導報，2010(18):90-92.

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

3 姚怡君, 張公明. SmartPlant 3D在橋架設計中的應用[J]. 化工設計, 2015, 25(4)： 34-37.

4 劉 偉. SmartPlant 3D在自控設計中的應用[J]. 石油化工自動化，2014, 50(4):16-18.

5 薛 華. 談3D模型在施工中的應用[J]. 計算機技術及應用，2013, 39(6):254-255.

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

7 耿晶晶. SmartPlant 3D概述及其在化工設計中的應用[J]. 石油化工建設，2011, 33(3).

*江 旭：助理工程師。2013年畢業于北京化工大學控制科學與工程專業。從事化工工程設計工作。聯系電話：(0551)63697278，

E-mail：jiangxu1@chinaecec.com。

2017-04-12)