SmartPlant 3D在阿美燃?xì)庠鰤赫驹O(shè)計(jì)中的應(yīng)用

任靈超

摘 要：本文通過分析SmartPlant 3D（SP3D）軟件的特點(diǎn)，介紹了軟件應(yīng)用于阿美油氣站場項(xiàng)目時的三維建模流程。進(jìn)一步應(yīng)用SP3D軟件對沙特阿美MGS擴(kuò)建項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：權(quán)限劃分、數(shù)據(jù)庫建立、協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查、圖紙輸出及材料統(tǒng)計(jì)等，并分析了其應(yīng)用特點(diǎn)及為MGS項(xiàng)目帶來的優(yōu)化及便利。最后，總結(jié)了SP3D軟件在本項(xiàng)目中應(yīng)用時存在的不足之處，為后期SP3D軟件應(yīng)用于其他項(xiàng)目提供借鑒。

關(guān)鍵詞：SP3D;阿美;增壓站;三維設(shè)計(jì)

隨著全球石油與天然氣行業(yè)的不斷快速發(fā)展，油氣站場建設(shè)與擴(kuò)建項(xiàng)目也越來越多，工藝也越來越復(fù)雜，這就對更大、更復(fù)雜油氣站場的設(shè)計(jì)和建造提出了更高的要求。同時，也對工程公司提出了更大的挑戰(zhàn)，需要工程公司具備更高的設(shè)計(jì)完整性水平，更好的設(shè)計(jì)質(zhì)量和不斷地設(shè)計(jì)創(chuàng)新。而SmartPlant 3D是目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)的油氣行業(yè)3D工廠設(shè)計(jì)解決方案的領(lǐng)跑軟件，它已被眾多世界一流EPC工程公司，如Fluor，Bechtel和Foster Wheeler在油氣站場項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。

1 MGS擴(kuò)建項(xiàng)目簡介

沙特阿美MGS （Master Gas System）是世界上最大的天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)，沙特境內(nèi)幾乎所有的天然氣輸送機(jī)銷售均來自于此管網(wǎng)系統(tǒng)，為了減少國家對石油的依賴，作為沙特2030年愿景計(jì)劃的重要組成部分，MGS擴(kuò)建項(xiàng)目主要包括新建多座燃?xì)庠鰤赫荆˙GCS#1，#3和#5等）及輸氣管道，使MGS輸氣能力從84MMSCFD提高到125MMSCFD，以滿足國家對天然氣需求的日益增長。

2 SP3D軟件在MGS燃?xì)庠鰤赫驹O(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 權(quán)限劃分及數(shù)據(jù)庫建立

SP3D項(xiàng)目管理員將MGS項(xiàng)目的壓氣站劃分為不同區(qū)域、不同的模塊，同時分配設(shè)計(jì)工程師角色及控制權(quán)限。每位專業(yè)工程師對于不同模塊具有不同的權(quán)限，MGS項(xiàng)目BGCS#1增壓站工程師權(quán)限分配如表1所示，從而確保項(xiàng)目數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)

MGS燃?xì)庠鰤赫卷?xiàng)目涉及工藝、管道、結(jié)構(gòu)、電氣儀表、通信及給排水等幾乎所有工程設(shè)計(jì)專業(yè)，各專業(yè)之間接口錯綜復(fù)雜。如果采用二維平面設(shè)計(jì)軟件，不僅費(fèi)時、費(fèi)力，而且容易出現(xiàn)較多設(shè)計(jì)錯誤。SP3D軟件是基于設(shè)備元件數(shù)據(jù)庫的多專業(yè)一體化設(shè)計(jì)平臺，按照阿美相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定好基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)規(guī)則后，可使工藝管道、設(shè)備、電氣儀表和給排水等各專業(yè)在同一個平臺中實(shí)時交互設(shè)計(jì)，各設(shè)計(jì)工程師可以實(shí)時的跟蹤其他專業(yè)的設(shè)計(jì)修改，有效地避免設(shè)計(jì)偏差，如圖1所示。如壓縮機(jī)區(qū)域管道路由優(yōu)化后，鋼結(jié)構(gòu)工程師可根據(jù)新的管道路由更改管廊結(jié)構(gòu)，同時電氣工程師可在最短的時間發(fā)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)變更，并進(jìn)行電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)修改，防止后期施工階段安裝時的碰撞。

2.3 碰撞檢查

MGS擴(kuò)建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行過多次設(shè)計(jì)優(yōu)化及變更，由于設(shè)計(jì)專業(yè)眾多，可能一處設(shè)計(jì)變更，會引起多專業(yè)的設(shè)計(jì)沖突，發(fā)生碰撞，而二維CAD軟件中每個專業(yè)單獨(dú)設(shè)計(jì)，碰撞問題很難避免。SP3D具有即時的局部碰撞檢查功能，實(shí)時反映設(shè)計(jì)方案修改的可行性，將施工階段的返工降到最低。對于不同區(qū)域、不同專業(yè)工程師的接口問題，以及較隱蔽的碰撞，亦可通過全面碰撞檢查，根據(jù)碰撞檢查報(bào)告進(jìn)行協(xié)同調(diào)整及修改，形成完整合理的3D模型。

2.4 圖紙輸出

SP3D可以根據(jù)前期所建的圖紙模版，快速生成施工所需要的管道平面布置圖和單線圖，并且可以進(jìn)行不同類型的自動標(biāo)注，大大的減少了不同圖紙的制作過程，縮短了設(shè)計(jì)周期。SP3D中只需選相應(yīng)的管線便可自動生成并輸出相應(yīng)管線的單線圖，對于一張圖紙放不下管道可自動分圖到不同的圖紙上。另外，圖紙上材料表及管線上的相應(yīng)標(biāo)注均可自動生成，基本無需二次修改，如圖2所示。

2.5 材料統(tǒng)計(jì)

MGS燃?xì)庠鰤赫卷?xiàng)目中需采購的材料涉及多個專業(yè)，且材料種類繁多，規(guī)格不一，采購成本占項(xiàng)目總成本的50%至60%。很明顯，由無效的材料管理造成材料剩余，即使只有5%的水平，也可能導(dǎo)致平均成本增加數(shù)千萬美元。而運(yùn)用普通的二維設(shè)計(jì)軟件，即使設(shè)計(jì)者很仔細(xì)，材料統(tǒng)計(jì)方面的錯誤仍無法避免。如果沒有準(zhǔn)確的材料管理和持續(xù)的材料跟蹤，很難對采購進(jìn)度及成本進(jìn)行控制，進(jìn)而造成項(xiàng)目進(jìn)度延后，成本失控。

運(yùn)用SP3D軟件可以在三維建模的基礎(chǔ)上，在MGS項(xiàng)目的全生命周期進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)、跟蹤，并實(shí)時的輸出標(biāo)準(zhǔn)化的各種材料的MTO供采購使用。即可輸出不同單元分區(qū)的材料統(tǒng)計(jì)，也可輸出全局總材料，進(jìn)而確保采購的準(zhǔn)確性及時效性，現(xiàn)場材料實(shí)際采購量與設(shè)計(jì)量基本一致，剩余較少，有的小管件甚至僅多幾個。

3 SP3D在MGS項(xiàng)目中應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)的問題

SP3D軟件為MGS項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購和施工均提供了巨大的便利，節(jié)省了項(xiàng)目成本，但在具體應(yīng)用過程中仍發(fā)現(xiàn)一些不足。首先，SP3D軟件復(fù)雜，對工程設(shè)計(jì)人員專業(yè)素質(zhì)要求較高，既需要懂本專業(yè)的知識，同時還需對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，類型進(jìn)行掌握;另外，數(shù)據(jù)庫中模塊類型較多，各種模塊的功能及適用條件不盡相同，需設(shè)計(jì)人員花費(fèi)大量的時間與精力進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)、學(xué)習(xí)。最后，SP3D價格昂貴，不同模塊分別收費(fèi)，只有具有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的大型工程及設(shè)計(jì)公司能夠承受SP3D的軟件費(fèi)用。

4 結(jié)論

①通過分析SP3D軟件的特點(diǎn)，總結(jié)了軟件應(yīng)用于油氣站場項(xiàng)目時的建模流程;②結(jié)合SP3D在沙特阿美MGS擴(kuò)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)中權(quán)限劃分、數(shù)據(jù)庫建立、協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查、圖紙輸出及材料統(tǒng)計(jì)等方面的應(yīng)用，分析了SP3D為MGS項(xiàng)目帶來的優(yōu)化及便利;③總結(jié)了SP3D軟件在本項(xiàng)目中應(yīng)用時存在的不足之處，為后期SP3D軟件應(yīng)用于其他項(xiàng)目提供借鑒。

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