轉(zhuǎn)油站加熱爐區(qū)三維工藝設(shè)計(jì)

韓 超

大慶油田采油六廠

轉(zhuǎn)油站加熱爐區(qū)三維工藝設(shè)計(jì)

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大慶油田采油六廠

某新建轉(zhuǎn)油站加熱爐區(qū)主要設(shè)備有1.74 MW臥式圓筒爐2臺、1.16 MW臥式圓筒爐1臺、d=600 mm×1 216 mm天然氣排水器1臺。三維工藝設(shè)計(jì)使圖紙的繪制、優(yōu)化更容易，提高設(shè)計(jì)精度；同時，三維工藝設(shè)計(jì)能更加準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)安裝材料、編制采購計(jì)劃，減少盲目性，提高現(xiàn)場安裝施工的質(zhì)量與進(jìn)度，減少20%～30%的人力和其他投入，整體設(shè)計(jì)效率比傳統(tǒng)CAD繪圖模式提高2～4倍。

轉(zhuǎn)油站；加熱爐；工藝；三維設(shè)計(jì)

1 三維設(shè)計(jì)在加熱爐區(qū)的應(yīng)用

某新建轉(zhuǎn)油站加熱爐區(qū)主要設(shè)備有1.74 MW臥式圓筒爐2臺、1.16MW臥式圓筒爐1臺、d=600mm× 1 216 mm天然氣排水器1臺，在設(shè)計(jì)施工圖階段，應(yīng)用三維技術(shù)進(jìn)行設(shè)備建模和工藝配管。

1.1 設(shè)備建模

根據(jù)加熱爐區(qū)臥式圓筒爐和天然氣排水器的規(guī)格和型號，查閱設(shè)備的二維結(jié)構(gòu)圖紙，按照圖中標(biāo)注的設(shè)備各個部件的尺寸，應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件，開展設(shè)備建模。與二維設(shè)備圖紙相比，三維設(shè)備模型使設(shè)計(jì)成果更具有立體效果和質(zhì)量感，增強(qiáng)真實(shí)性，為后期配管工作奠定了基礎(chǔ)。將已建的三維模型儲備起來，可為后期相同模型的應(yīng)用節(jié)省建模時間。

1.2 配管

在二維管道設(shè)計(jì)中，需要構(gòu)思管道的走向，設(shè)想各管道、管件之間的距離是否合理，在表達(dá)的過程中對于投影以后的重疊管線需要遵循規(guī)范，用打斷線將管線層層打斷。對于投影后閥門、大小頭等管件，需要打斷一定的輪廓線表達(dá)管件與閥門之間關(guān)系，復(fù)雜的相關(guān)線和截交線占據(jù)了設(shè)計(jì)人員很大一部分時間和精力。各個專業(yè)討論時需不斷講解，才能達(dá)到溝通、融合設(shè)計(jì)的目的。

圖1是轉(zhuǎn)油站爐區(qū)三維設(shè)計(jì)圖，從圖1中可以很直觀地看出從一個設(shè)備到另一個設(shè)備的管道走向、結(jié)構(gòu)，以及各條管道之間相互的連接結(jié)構(gòu)，對整個爐區(qū)的布置更是一目了然。三維設(shè)計(jì)使圖紙的繪制、優(yōu)化更容易，可提高設(shè)計(jì)精度；同時，三維工藝設(shè)計(jì)能更加準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)安裝材料、編制采購計(jì)劃，減少盲目性，提高現(xiàn)場安裝施工的質(zhì)量與進(jìn)度，可減少20%～30%的人力和其他投入，整體設(shè)計(jì)效率比傳統(tǒng)CAD繪圖模式提高2～4倍。

圖1 轉(zhuǎn)油站加熱爐區(qū)三維設(shè)計(jì)

2 三維技術(shù)應(yīng)用的局限性

2.1 三維技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不健全

三維設(shè)計(jì)軟件代表著一種全新的設(shè)計(jì)思想，是一種必然的發(fā)展趨勢，但目前三維軟件還處于發(fā)展之中，尚不夠完善。工程制圖國家標(biāo)準(zhǔn)體系基本上還是從手工制圖標(biāo)準(zhǔn)中改進(jìn)而來的，與3D設(shè)計(jì)時代的發(fā)展存在巨大差異，《機(jī)械制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)以及國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2000—10—17發(fā)布的《CAD工程制圖規(guī)則（GB/T18229—2000）》均規(guī)定用2D視圖來表達(dá)圖樣。工程圖樣作為一根紐帶將設(shè)計(jì)、施工兩個環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，離開工程圖樣要進(jìn)行整個設(shè)計(jì)應(yīng)用是不可能的。就是在目前的標(biāo)準(zhǔn)形式和應(yīng)用普及程度的約束下，三維設(shè)計(jì)的最終不得不再次生成平面投影圖。

2.2 三維軟件提取二維圖紙的功能不健全

一般來講，完整的二維工程圖包括圖框、標(biāo)題欄、明細(xì)表、焊接符號等眾多內(nèi)容。然而三維CAD系統(tǒng)的工作重點(diǎn)不在二維工程圖功能上，其二維工程圖模塊一般只提供了基本的工程圖生成功能，盡管三維CAD包含了各種二維工程圖應(yīng)具備的圖素，但是相應(yīng)的功能較簡單，不易完成實(shí)際的工程制圖工作。由三維CAD生成的二維圖，需通過二維方法完善。

2.3 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及管件模型庫不健全

目前國內(nèi)工業(yè)設(shè)計(jì)還沒有統(tǒng)一的三維標(biāo)準(zhǔn)庫，大多數(shù)正在應(yīng)用的國際通用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)庫也是來源于國外市場。油田地面系統(tǒng)中的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及管件沒有普及的標(biāo)準(zhǔn)庫，在三維設(shè)計(jì)過程中給這些設(shè)備建模占據(jù)了很大的工作量，往往使得三維設(shè)計(jì)的時間延長，影響設(shè)計(jì)效率。

3 建議

（1）明確開展三維設(shè)計(jì)的重要性。現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)要表達(dá)、交換、處理的信息量越來越大，交流更加頻繁，隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度越來越高，對設(shè)計(jì)的周期、準(zhǔn)確性的要求將越來越高。CAD三維設(shè)計(jì)的優(yōu)勢和三維技術(shù)的不斷發(fā)展表明，設(shè)計(jì)三維化將是未來工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢。

（2）建立油田設(shè)備、材料三維模型庫的必要性。一張完整的設(shè)計(jì)圖除布置的主體設(shè)備外，還包括連接各相關(guān)設(shè)備的管道及法蘭、彎頭、變徑等管道附件，還有閥門、儀表等。對于一些油田特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非標(biāo)設(shè)備，需要建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)細(xì)致、針對性強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)庫。在三維設(shè)計(jì)過程中將建立好的設(shè)計(jì)模型插入圖形文件中，可大大提高效率，并便于修改；同時標(biāo)準(zhǔn)庫的建立也為三維設(shè)計(jì)在油田地面工程系統(tǒng)中的普及提供了必要的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

（3）確定三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍。目前三維設(shè)計(jì)不能完全替代現(xiàn)有的二維圖紙功能，但可合理應(yīng)用三維設(shè)計(jì)提供直觀、形象的輔助功能，有助于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行詳細(xì)、精確設(shè)計(jì)，在現(xiàn)場施工中便于施工人員對圖紙的理解，以快速掌握圖紙重要數(shù)據(jù)，提高安裝的速度和準(zhǔn)確率。

（4）加大三維設(shè)計(jì)的開發(fā)力度。在油田地面工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以將主體專業(yè)的設(shè)計(jì)人員構(gòu)思設(shè)計(jì)草圖后生成文件放在局域網(wǎng)上，其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員直接在局域網(wǎng)上自行編輯部分文件，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)將其細(xì)化。每天在總圖上就可以看見每個人的設(shè)計(jì)進(jìn)度，從而動態(tài)地了解整個設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程。

三維設(shè)計(jì)軟件除了帶有設(shè)計(jì)本身的一些功能，其他相關(guān)功能還有待于開發(fā)和應(yīng)用，諸如上述協(xié)同設(shè)計(jì)功能。在油田地面系統(tǒng)三維設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過程中，還應(yīng)不斷加大開發(fā)力度，研發(fā)出更多適合油田地面系統(tǒng)的功能軟件，從本質(zhì)上完善油田地面系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.8.029