SmartPlant P&ID在油气田地面工程中的应用研究

■ 中国石油工程建设有限公司北京设计分公司 蔡标 程浩

1.概述

SmartPlant P&ID（以下简称“SPP&ID”）是由Hexagon PPM公司开发的一款基于数据库的工艺自控流程图智能设计软件。与传统的绘图软件相比，它可以更美观整洁地表达图面信息，同时在数据库中存储设备、管线、仪表、管件、连接关系、图纸版本等数据，可以方便快捷地完成不同版次间P&ID图纸的图面内容以及元件属性的比较。SPP&ID图面数据的一体化使得后续数据查询，设备表、管线表等报表输出都变得更简单、准确。SPP&ID后台还融入了标准化、智能化的绘图规则，如在管线尺寸发生变化时提示放置大小头，设备和管线保温厚度的自动计算，设备管口与管线间的参数传递，图面线型、颜色的规则驱动显示等，从而大大提高了绘图的效率和质量。总而言之，SPP&ID对绘图和设计工作都有一定的变革，也能在一定程度上提高设计质量和效率。本文针对中国石油工程建设有限公司北京设计分公司（CPECCBJ）在油气田地面工程生产项目实际应用SPP&ID的功能需求点和相关解决方案进行必要的阐述。

2.项目初始化

由于不同业主对P&ID图纸要求各不相同，所以在项目初期需要对SPP&ID进行模板定制和初始化配置。目前海外石油公司，如马来西亚国家石油公司、阿布扎比陆上石油公司、壳牌石油公司、英国石油公司等对设计软件应用都有详细的执行标准，国内知名业主，如万华、中石油、天津渤化在项目中也陆续出台SPP&ID的执行标准，所以初始化的工作显得尤为重要，也务必要按照业主要求执行，否则在项目执行过程中会消耗大量人工时来进行补救。初始化的工作包括：软件版本选择、数据库选型、工厂结构创建、图例标准化、属性定制、编码规则定制、报告模板定制乃至各类云线的定制等，CPECCBJ根据多个项目积累形成了SPP&ID的工厂初始化流程，如图1所示。

3.绘图

将SPP&ID与传统CAD绘制图面本身相比较，需要注意的是，SPP&ID上的元件、管线、设备、管口以及仪表，不仅仅有图面位置，相互之间都是通过连接点进行连接，并按规则进行属性传递。使用SPP&ID进行图纸绘制，一般包括如下步骤：

（1） 放置设备：设备分为可等比缩放、参数化缩放、不可缩放几种。特征分别为四角黑点、四角黄点、只有镜像旋转关键点；

（2） 放置设备管口：对于个别位置比较特殊的管口，可以通过按住ALT键，再移动设备管口的方式来实现；

（3） 放置管道，并调整位置：可沿栅格进行管道绘制，避免出现折线的情况；

（4） 放置管道组件、阀门等：带有执行机构的调节阀，可以使用Instrument类别的阀门；

图1 SPP&ID工厂初始化流程

（5） 填写属性，放置设备、管道、阀门标签，完成图面标注；

（6） 放置仪表表盘，并注意与标注位置的协调；

（7） 美化标注位置，利用多重选择可以在工具栏上使用快捷按钮进行排列；

（8） 放置接图符号（简称“OPC”）：需要注意的是，OPC是配对使用，从其它图纸发送的OPC可以在Stockpile中获取；

（9） 使用BreakRun功能实现管线上的职责划分，并注意属性的填写；

（10） 消除图面的不一致性。

在完成P&ID图纸绘制后，绘图人员需要定期对图纸进行必要的版本备份。

4.工艺参数输入

工艺参数的输入可以通过SPP&ID自带的属性栏，进行单个或者多个对象的属性输入，也可以通过工程数据编辑器（EDE模块）进行对象属性的批量管理。CPECCBJ在执行具体项目时发现：绘图与编制工艺参数人员不是同一批设计人员，编制工艺参数人员往往不需要打开SPP&ID软件，导致上述方法不适用，需要对其作出如下调整：

（1） 绘图人员完成图纸绘制；

（2） 管理员导出对象清单（仪表List、管线List、设备List等）；

（3） 设计人员在Excel中完成工艺参数编制；

（4） 管理员或者设计人员通过In-House软件批量，导入工艺参数。

图2为CPECCBJ的In-House软件界面，它可以实现SPP&ID数据的离线管理、批量进行数据导入、类似EDE的数据编辑、仪表回路的管理、Plant Group管理等，软件支持与Excel的数据复制，尽可能保持了设计人员原有的设计习惯，数据也能快速进入SPP&ID数据库，满足与其他专业协同工作的需求。

图2 SPP&ID In-House数据管理软件界面

5.出图

SPP&ID支持在线打印，另存为PDF、DWG文件。设计过程中，发现在线打印P&ID图纸耗时较长，定时打印功能即可解决这个问题。在Drawing Manager中选中某单元或者全厂图纸后右键Print，在如图3的打印界面中选择Schedule后进行定时任务定义后，软件通过Windows操作系统的计划任务，会定时执行打印任务，可选择PDF打印机将图纸打印成PDF文件。

图3 SPP&ID打印界面

图4 CAD In-House清理工具，清理前/清理后对比

业主或者设计人员经常会有另存可编辑DWG文件的需求，SPP&ID也支持该功能，但另存后的DWG文件往往达不到可交付的标准，需要进行必要的清理，例如另存后的DWG文件图面的Note前会带出“+”、云线或者Scope的线型发生变化、图框部分缺失等。Hexagon PPM在线支持网站提供了清理工具可以解决部分问题。CPECCBJ根据项目需求在CAD中进行二次开发，形成了In-House清理工具，在CAD应用程序AutoLSP中实现具体清理功能，通过CAD的命令行直接调用AutoLSP中方法进行图纸的清理，同时通过CAD的宏调用AutoLSP中的方法，进行图纸的批量清理。图4为清理前后对比，清理前图面Note前有“+”，云线线型错误；清理后“+”消失，云线恢复正常线型。

6.报表

SPP&ID导出报表更简单、准确，从传统的数管线、数阀门到一键输出，大大解放了设计人员的双手。SPP&ID通过报表模块定义报表模板，定义抽取数据的对象、属性集合，在抽取完数据后通过必要的ExcelVBA宏实现格式或者数据的后处理。比较典型的后处理有管线表的From To信息，设备表成撬设备数据合并等。以From To信息为例，通过SPP&ID自带的宏功能抽取后的效果有待改善，同一条管线的From信息中可能会出现管线、设备乃至OPC信息等，这样并不能达到交付标准，CPECCBJ根据项目积累后将管线连接的对象进行优先级定义，依次为：OPC、设备、管件、仪表、管线，如管线的From信息中同时有设备和管线，则保留设备在From信息中；如管线的From信息中有多条管线则全部保留。类似管线表的From To，其他报表都可通过类似思路进行数据后处理，以达到设计人员或者业主的需求，尽量减少设计人员的手工工作，减少工作量的同时，也提高了设计质量。

7.结论

SPP&ID已在CPECCBJ的多个海外油气田地面工程项目中进行了推广应用，绘制图纸几千余张，本文尚未对软件本身的Filter（过滤器）、Display Set（显示集）等功能进行介绍，但是在项目过程中通过功能拼积木的方式，都能帮助管理员、设计人员乃至业主满足一个又一个功能需求。CPECCBJ在推广应用过程中也进行了一系列标准化工作和客户化的定制开发，以满足项目需求，为后续项目开展、多专业集成设计乃至数字化移交奠定基础。目前，SPP&ID在界面的友好性方面，与Auto CAD相比，仍有一定的差距，但是其在规范化、数字化、智能化和开发性等方面的优势不容小觑，期待其在软件的迭代过程中不断地推陈出新，更好地提高设计质量和效率。