SmartPlant 3D在自控设计中的应用

2014-09-10刘伟

石油化工自动化 2014年4期

刘伟

(中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257060)

SmartPlant 3D是近20年来出现的较先进的工厂设计软件系统，它采用符合行业标准的Microsoft和Oracle数据库技术，是一个真正以数据为中心的工厂建模环境[1]。它能够实现三维精确建模，方便各专业协同设计；能够直观形象地判断模型布置的合理性，通过碰撞检查消除打架现象，为将来工程施工提供依据；能够批量出图和材料报告，最终实现从工程设计到工程实施的全过程服务[2]。

在SmartPlant 3D环境中，各设备及仪表模型的尺寸、定位都是准确的，因而电缆的设计路径对施工更具指导意义。与传统设计方式中电缆敷设相比，该方法建立的电缆模型包含了更丰富的信息，如电缆起始设备、终止设备、电缆的完全敷设路径、电缆的规格型号、电缆长度及质量等。建模工作完成后，通过出图模块可以抽取二维电缆敷设平面图、电缆材料表、电缆护管材料表等设计文件，使电缆敷设更贴近实际，材料统计更准确。

1 Electrical模块

与电缆相关的设计内容包括电缆桥架、电缆沟、电缆穿线管的建模，电缆敷设路径的选择，电缆敷设平面图，关联材料的料表等。建模过程在Electrical模块中完成，成果文件通过Report and Drawing模块完成，笔者着重介绍建模过程。

2 三维建模流程

2.1 数据库导入

SmartPlant 3D模型库的导入有严格的格式，根据厂家样本将相关参数录入到数据模板中，交由IT人员导入到软件服务器中。设计人员建模时直接从数据库中读取数据，保证模型与厂家产品的一致性。示例电缆模型库见表1所列。

表1中，标识位a为添加模型；m为修改模型；d为删除模型。规格型号中，ZR为阻燃型；NH为耐火型；Y为聚乙烯挤包绝缘或护套；V为聚氯乙烯挤包绝缘或护套；P为铜线编织屏蔽；22为钢带铠装聚氯乙烯外护套。不同项目可能使用不同厂家的电缆产品，该电缆模型库要根据不同的厂家样本来确定。

2.2 电缆批量建模

根据工程项目中具体情况制作电缆模型样本。与2.1节中将电缆模型导入数据库一样，该电缆模型样本也要遵循严格的格式填写，部分电缆模型样本见表2所列。执行模型批量导入命令后，软件会根据“规格型号”从数据库中读取表1中对应电缆的属性。

表1 电缆模型库(部分)

表2 电缆模型样本库(部分)

表2中，标识位1中，a表示要建立该位号电缆模型；归属系统为该位号电缆模型所属的母系统，一般为设计人员自己建立的分支存储结构；电缆名称由设计人员自定义，如果项目有统一编码规定要按照规定定义，一般形式为“C-关联仪表/接线箱”；为了能够正确地从数据库读取数据，样本库中的规格型号必须与模型数据库中一致；起始/终止设备为该位号电缆连接的仪表/设备，根据信号传递方向确定；标识位2为空。运行批量导入命令后，可以通过该样本库查看模型导入情况，如果该位号电缆模型导入成功，则标识位1中的a变为空，标识位2中会自动生成一串随机编码。

2.3 电缆敷设

根据规范要求，工艺装置区电缆采用汇线桥架架空敷设；现场仪表至接线箱、桥架采用保护管敷设；埋地电缆应埋在冻土层以下，当无法满足时，应有防止电缆损坏的措施，但埋地深度不应小于700mm；多根电缆穿同一根保护管时，填充系数一般不超过40%，单根电缆穿保护管时，保护管内径不应小于电缆外径的1.5倍。电缆敷设的规范要求参见《化工自控设计规定》。

选中需要敷设的电缆后出现相应的工具条，电缆敷设步骤可以分为四个步骤来执行：选定需要敷设的电缆；选择电缆进入汇线桥架、电缆沟或保护管的入口；依次选择电缆经过的路径；选择电缆出汇线桥架、电缆沟或保护管的出口。

需要注意的是：选择电缆进入汇线桥架、电缆沟或保护管的入口/出口时，建议利用Pinpoint功能锁定坐标，保证所有经过该处的电缆汇在同一个点上，这样抽取的二维电缆敷设平面图不会显得很混乱，比较美观。

3 工程应用

前几节中介绍了SmartPlant 3D软件中电缆敷设的相关内容，已经说明了其较传统二维设计方式的优势。通过SmartPlant 3D设计模型，还可以生成SmartPlant Review文件，供模型审查或业主审查。如某工程项目中应用SmartPlant 3D的工作流程： IT人员搭建好工厂结构后，制作该项目电缆模型库交由IT人员导入数据库中；注册电缆批量导入命令；制作项目电缆样本库；电缆批量导入；电缆敷设。以下展示利用出图模块从SmartPlant 3D软件中抽取的二维设计文件，包括电缆敷设平面图、电缆汇线桥架料表、电缆保护管料表和电缆料表。图1是SmartPlant 3D环境中电缆敷设效果图，图中深色部分为工艺仪表和电缆。