SPI软件在加热炉项目设计中的应用

胡 昊 任东宇 刘建华 笪可静

(北京航天石化技术装备工程有限公司，北京 100076)

SPI软件在加热炉项目设计中的应用

胡 昊 任东宇 刘建华 笪可静

(北京航天石化技术装备工程有限公司，北京 100076)

针对加热炉项目的特点，基于SPI软件的特点和优势，详细论述了基于SPI的加热炉仪表设计流程和开发过程，设计出一套加热炉标准数据库，并在某涉外加热炉项目中成功应用。

加热炉 SPI软件 仪表设计信息 标准数据库

SPI(SmartPlant Instrumentation)软件源于美国INTERGRAPH公司的Intools软件，为工厂业主和工程设计公司提供了一款绘图设计和仪表管理应用软件，该软件已经被国际各大工程公司和设计院所应用，成为国际间仪表工程设计交流的通用平台。

加热炉仪表系统的传统设计软件主要是AutoCAD和MS Office，设计人员用它们手绘大量的图纸文件，文件的存储、索引、复制及维护等工作量很大，并且为了保证文件中的图纸前后对应，也需要做大量的校对工作。随着加热炉工程项目日趋大型化、国际化和复杂化[1]，同时为满足不断缩短的工程设计周期要求，加热炉仪表设计迫切需要更为专业的设计软件工具，以保证设计质量并提高工作效率。在此背景之下，北京航天石化技术装备工程有限公司加热炉事业部于2014年从INTERGRAPH公司购买了基于SQL Server数据库的SPI软件，结合加热炉自身特点进行二次开发，设计出一套加热炉标准数据库，并在某涉外加热炉项目设计中成功应用。

1 SPI软件的简介

SPI软件是一款基于数据库Oracle或SQL Server的绘图设计和仪表管理软件[2]，它以Sybase DB文件的形式进行工程信息传递。DB数据库文件包含工程内所有的仪表设计信息，使不同工作人员能够在一个共同平台上实现设计数据的交换和共享，让业主和工程承包商双方按照统一的设计规则和工作流程，应用软件集成的各个模块，进行数据查询、设计与管理，服务于从设计、施工到运营的完整的工厂生命周期。SPI软件网络数据库设计流程如图1所示[3]。

图1 SPI软件网络数据库设计流程

SPI软件包括Administration和Instrumentation两部分[4]，其中Administration模块用于实现系统和工程管理功能；Instrumentation用于实现设计功能，Instrumentation包括仪表索引(Instrument Index)模块、仪表规格书(Specifications)模块、工艺参数(Process Data)模块、计算(Calculation)模块、接线(Wiring)模块、回路图(Loop Drawing)模块、安装图(Hook-Ups)模块及浏览(Browser)等，用户可借助这些模块完成仪表规格书、仪表索引表、仪表计算书、仪表接线图(包括现场仪表去DCS/PLC)、仪表回路图(根据接线图自动生成)、仪表安装图(按照用户定义生成)、仪表安装材料汇总表、电缆表、I/O表及现场总线“段”配置图[5]等工作，如图2所示。

图2 SPI软件的组织结构

SPI的数据都是存储于一个统一的数据库中，允许多用户同时编辑，因此，设计者可以在不同模块和同一模块下进行同步设计，大幅提高了设计效率，同时保证了项目数据的统一性和一致性。

2 SPI软件的应用

现以某涉外加热炉项目设计为例，就SPI软件在工程设计项目中的应用过程进行详细说明。

2.1整体规划

在加热炉项目的具体设计之前，首先要进行整体规划[4]。

由于是第一次使用SPI进行设计的加热炉项目，因而采用在数据库服务器上直接使用SQL Server工具新建加热炉标准数据库，再通过修改Intools.ini文件进行数据库链接。数据库建成之后利用Administration工具进行工程项目的初始化和项目组设计人员的添加，数据库种子文件使用中国石化自控中心站的Sybase DB文件。项目结构按照Plant-Area-Unit建立，回路名、仪表位号及电缆号等的命名规则按照设计院的要求定义，这些命名规则如果后期需要修改可以重新定义。按照项目经理的分配情况，对参与某涉外加热炉项目的仪表设计人员分配权限，使设计人员只能在自己的工作范围内进行操作，降低了数据库的风险。为了保证已有数据不丢失，需要在数据库服务器端定时备份数据库。

2.2设计过程

SPI是数据库软件，因此在开始某涉外加热炉项目设计时，首先需要建立仪表回路和位号，随后根据项目进度安排，可以同时开展生成仪表索引表、仪表规格书、端子排图、回路图及安装图等工作。具体的加热炉SPI设计流程[6]如图3所示。

图3 加热炉SPI设计流程

2.2.1创建仪表回路和位号

在仪表索引模块中创建仪表回路和位号，仪表位号必须依托于回路，不能独立存在。创建仪表回路时需要填写回路用途、回路类型、P&ID号及回路功能等数据；创建仪表位号时需要选择仪表类型、接线端子模板和电缆，填写仪表用途、安装位置、防爆类型、I/O类型、信号类型、管道号、生产厂家及型号等信息。对于类似回路和仪表可以通过批量复制的方法进行创建。

2.2.2制作仪表索引表

设计人员在Browser模块选取数据库中的各字段以表格的形式生成仪表索引表，仪表索引表要显示的数据的格式可以通过定义Browser模板中的Style实现。由于一些仪表信息无法通过标准Browser模板显示，实际设计过程中借助InfoMaker11.0(PB语言工具)二次开发了一个Browser模板。将存放所需仪表信息的多个不同数据表关联到一个Browser模板中，并生成PSR文件，再通过Powersoft Browser命令导入PSR文件，生成一个新的Browser模板，随后便可以应用新的Browser模板生成仪表索引表，如图4所示。在仪表数据表中还可以批量修改仪表数据，进行分类汇总和统计工作，极大地提高了设计效率。

图4 仪表索引表

2.2.3制作仪表数据表

在Specifications模块中可以选择仪表位号，将它与相应的仪表规格书进行关联，如果仪表用途、P&ID号、设备号及管道号等基本数据在新建仪表时已经填写，仪表规格书会自动提取相应数据，其他数据由用户根据工艺条件填写。一张仪表规格书可以对应一个仪表，也可以对应多个仪表。

中石化中心种子站已提供二百余种常用仪表的规格书模板，但这些模板无法适用于加热炉项目的设计需要，需要借助InfoMaker11.0二次开发一些仪表数据表的模板，如图5所示。新增紫外/红外火焰探测器和点火变压器数据表模板，同时结合加热炉项目自身特点修改标准库中的压力/差压变送器、温度变送器、调节阀、切断阀、自力式减压阀、压力表及各种流量计等二十余种模板，开发出一套带PLC和SIS系统的加热炉项目的仪表数据表模板，作为加热炉标准数据库的重要组成部分。

2.2.4接线

接线之前需要在Reference Explorer中预先开发一套加热炉项目常用的点火操作盘、现场接线箱、PLC柜、SIS柜、继电器、安全栅、指示灯、按钮及电缆等组件的数据模板。然后通过拖拽的方式将这些模板添加到Domain Explorer中。

在项目所有接线设备和电缆添加完成之后，进入Wiring模块，使用手动接线和自动接线相结合的方式进行接线工作。其中电缆编号会根据接线通道自动生成，所有接线设备都以端子排的形式体现，如图6所示。当所有接线设备都已分配电缆，再接着使用Enhanced SmartLoop的方式生成仪表回路图，如图7所示。端子排图和仪表回路图的图框需要借助InfoMaker11.0进行二次开发。

图5 仪表数据表模板

图6 端子排示意图

图7 仪表回路图

2.2.5生成安装图和材料表

在生成安装图和材料表之前，需要预先二次开发符合设计院要求的安装图模板(CAD模板)，如图8所示。然后在SPI中将仪表位号和安装图模板进行关联，新生成的安装图会将TAG.1～TAG.10替换为被关联的位号。为了自动生成材料表，需要在SPI的Reference Explorer中开发加热炉项目的常用材料库，并将这些材料关联到安装图中。

图8 安装图模板

在该加热炉项目中只需选定所需的安装方案就能够自动生成安装图(CAD版)和材料清单，极大地减少了人工绘图和统计材料单的工作量。

3 结束语

根据加热炉项目的特点进行SPI软件的二次开发，设计出满足工程需求的加热炉标准库，并在加热炉标准库中建立多种文件的图框模板；建立基本数据，包括仪表类型、接线设备及安装材料等，建立仪表索引表的模板；建立15种仪表数据表模板；建立端子排图、仪表回路图和电缆模板；建立典型安装图库和支架图库。制作各类报表图纸百余页，并顺利通过工程甲方的图纸验收，在某涉外加热炉项目的仪表设计工作中发挥了重要作用。下一步将在更多加热炉设计项目和热媒炉设计项目中使用SPI软件，不断完善二次开发的模板，以提高仪表设计的效率进而节省工程成本。

[1] 林林,赵玥.INTOOLS软件在海洋石油仪表设计中的应用于开发[J].石油化工自动化,2010,46(2):55～57.

[2] 刘亮,李勇,董军.二次开发中INtools的功能及其在国际工程中的应用[J].石油天然气学报,2014,36(8):255～257.

[3] 李永康.Intools软件及其在工厂生命周期管理中的应用策略[J].石油化工自动化,2009,45(4):50～54.

[4] 陆地.SPI软件在油田地面工程设计中的应用[J].石油化工自动化,2013,49(2):49～51.

[5] 项飞.INtools软件综述及其二次开发漫谈(Ⅱ)[J].石油化工自动化,2006,42(5):46～47.

[6] 隋明新,方留安,姜秀君.了解和应用INTOOLS仪表设计管理软件[J].石油化工自动化,2004,40(5):5～8.

(Continued from Page 840)

AbstractConsidering the process of production and practical requirements, a multistage hydraulic turbine unit was developed for energy recovery of the 1.2Mt/a hydrocracking unit. The device entry pressure rates at 13.43MPa with 0.6MPa for the export pressure; and the single-stage recycling power rates at no less than 6.3kW with 56.7kW for the total recovery of power. The test results show that the performance of the device can meet design requirements basically and the device running at small flow rate can incur some deviations between performance and recovery efficiency of the fixed point and the requirements.

Keywordsmultistage hydraulic turbine, oil hydrocracking unit, recovery efficiency, energy-saving application

ApplicationofSPIinHeatingFurnaceProject

HU Hao, REN Dong-yu, LIU Jian-hua, DA Ke-jing

(BeijingAerospacePetrochemicalTechnologyandEquipmentEngineeringCorporation,Beijing100076,China)

Considering the specialty of heating furnace project and SPI’s characteristic and advantages, the SPI-based instrument design and development for heating furnace were expounded and a standard database for heating furnace was developed for the successful application in a foreign reheating furnace project.

heating furnace, SPI, secondary development, standard database

2016-05-04(修改稿)

TQ051.5

B

1000-3932(2016)08-0859-05