SPI軟件在加熱爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡 昊 任東宇 劉建華 笪可靜

(北京航天石化技術(shù)裝備工程有限公司，北京 100076)

SPI軟件在加熱爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡 昊 任東宇 劉建華 笪可靜

(北京航天石化技術(shù)裝備工程有限公司，北京 100076)

針對加熱爐項(xiàng)目的特點(diǎn)，基于SPI軟件的特點(diǎn)和優(yōu)勢，詳細(xì)論述了基于SPI的加熱爐儀表設(shè)計(jì)流程和開發(fā)過程，設(shè)計(jì)出一套加熱爐標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，并在某涉外加熱爐項(xiàng)目中成功應(yīng)用。

加熱爐 SPI軟件 儀表設(shè)計(jì)信息 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫

SPI(SmartPlant Instrumentation)軟件源于美國INTERGRAPH公司的Intools軟件，為工廠業(yè)主和工程設(shè)計(jì)公司提供了一款繪圖設(shè)計(jì)和儀表管理應(yīng)用軟件，該軟件已經(jīng)被國際各大工程公司和設(shè)計(jì)院所應(yīng)用，成為國際間儀表工程設(shè)計(jì)交流的通用平臺(tái)。

加熱爐儀表系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件主要是AutoCAD和MS Office，設(shè)計(jì)人員用它們手繪大量的圖紙文件，文件的存儲(chǔ)、索引、復(fù)制及維護(hù)等工作量很大，并且為了保證文件中的圖紙前后對應(yīng)，也需要做大量的校對工作。隨著加熱爐工程項(xiàng)目日趨大型化、國際化和復(fù)雜化[1]，同時(shí)為滿足不斷縮短的工程設(shè)計(jì)周期要求，加熱爐儀表設(shè)計(jì)迫切需要更為專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件工具，以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量并提高工作效率。在此背景之下，北京航天石化技術(shù)裝備工程有限公司加熱爐事業(yè)部于2014年從INTERGRAPH公司購買了基于SQL Server數(shù)據(jù)庫的SPI軟件，結(jié)合加熱爐自身特點(diǎn)進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計(jì)出一套加熱爐標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，并在某涉外加熱爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)中成功應(yīng)用。

1 SPI軟件的簡介

SPI軟件是一款基于數(shù)據(jù)庫Oracle或SQL Server的繪圖設(shè)計(jì)和儀表管理軟件[2]，它以Sybase DB文件的形式進(jìn)行工程信息傳遞。DB數(shù)據(jù)庫文件包含工程內(nèi)所有的儀表設(shè)計(jì)信息，使不同工作人員能夠在一個(gè)共同平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的交換和共享，讓業(yè)主和工程承包商雙方按照統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)則和工作流程，應(yīng)用軟件集成的各個(gè)模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、設(shè)計(jì)與管理，服務(wù)于從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營的完整的工廠生命周期。SPI軟件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)流程如圖1所示[3]。

圖1 SPI軟件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)流程

SPI軟件包括Administration和Instrumentation兩部分[4]，其中Administration模塊用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和工程管理功能；Instrumentation用于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能，Instrumentation包括儀表索引(Instrument Index)模塊、儀表規(guī)格書(Specifications)模塊、工藝參數(shù)(Process Data)模塊、計(jì)算(Calculation)模塊、接線(Wiring)模塊、回路圖(Loop Drawing)模塊、安裝圖(Hook-Ups)模塊及瀏覽(Browser)等，用戶可借助這些模塊完成儀表規(guī)格書、儀表索引表、儀表計(jì)算書、儀表接線圖(包括現(xiàn)場儀表去DCS/PLC)、儀表回路圖(根據(jù)接線圖自動(dòng)生成)、儀表安裝圖(按照用戶定義生成)、儀表安裝材料匯總表、電纜表、I/O表及現(xiàn)場總線“段”配置圖[5]等工作，如圖2所示。

圖2 SPI軟件的組織結(jié)構(gòu)

SPI的數(shù)據(jù)都是存儲(chǔ)于一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，允許多用戶同時(shí)編輯，因此，設(shè)計(jì)者可以在不同模塊和同一模塊下進(jìn)行同步設(shè)計(jì)，大幅提高了設(shè)計(jì)效率，同時(shí)保證了項(xiàng)目數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和一致性。

2 SPI軟件的應(yīng)用

現(xiàn)以某涉外加熱爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)為例，就SPI軟件在工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的應(yīng)用過程進(jìn)行詳細(xì)說明。

2.1整體規(guī)劃

在加熱爐項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)之前，首先要進(jìn)行整體規(guī)劃[4]。

由于是第一次使用SPI進(jìn)行設(shè)計(jì)的加熱爐項(xiàng)目，因而采用在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上直接使用SQL Server工具新建加熱爐標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，再通過修改Intools.ini文件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫鏈接。數(shù)據(jù)庫建成之后利用Administration工具進(jìn)行工程項(xiàng)目的初始化和項(xiàng)目組設(shè)計(jì)人員的添加，數(shù)據(jù)庫種子文件使用中國石化自控中心站的Sybase DB文件。項(xiàng)目結(jié)構(gòu)按照Plant-Area-Unit建立，回路名、儀表位號及電纜號等的命名規(guī)則按照設(shè)計(jì)院的要求定義，這些命名規(guī)則如果后期需要修改可以重新定義。按照項(xiàng)目經(jīng)理的分配情況，對參與某涉外加熱爐項(xiàng)目的儀表設(shè)計(jì)人員分配權(quán)限，使設(shè)計(jì)人員只能在自己的工作范圍內(nèi)進(jìn)行操作，降低了數(shù)據(jù)庫的風(fēng)險(xiǎn)。為了保證已有數(shù)據(jù)不丟失，需要在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端定時(shí)備份數(shù)據(jù)庫。

2.2設(shè)計(jì)過程

SPI是數(shù)據(jù)庫軟件，因此在開始某涉外加熱爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要建立儀表回路和位號，隨后根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度安排，可以同時(shí)開展生成儀表索引表、儀表規(guī)格書、端子排圖、回路圖及安裝圖等工作。具體的加熱爐SPI設(shè)計(jì)流程[6]如圖3所示。

圖3 加熱爐SPI設(shè)計(jì)流程

2.2.1創(chuàng)建儀表回路和位號

在儀表索引模塊中創(chuàng)建儀表回路和位號，儀表位號必須依托于回路，不能獨(dú)立存在。創(chuàng)建儀表回路時(shí)需要填寫回路用途、回路類型、P&ID號及回路功能等數(shù)據(jù)；創(chuàng)建儀表位號時(shí)需要選擇儀表類型、接線端子模板和電纜，填寫儀表用途、安裝位置、防爆類型、I/O類型、信號類型、管道號、生產(chǎn)廠家及型號等信息。對于類似回路和儀表可以通過批量復(fù)制的方法進(jìn)行創(chuàng)建。

2.2.2制作儀表索引表

設(shè)計(jì)人員在Browser模塊選取數(shù)據(jù)庫中的各字段以表格的形式生成儀表索引表，儀表索引表要顯示的數(shù)據(jù)的格式可以通過定義Browser模板中的Style實(shí)現(xiàn)。由于一些儀表信息無法通過標(biāo)準(zhǔn)Browser模板顯示，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中借助InfoMaker11.0(PB語言工具)二次開發(fā)了一個(gè)Browser模板。將存放所需儀表信息的多個(gè)不同數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)到一個(gè)Browser模板中，并生成PSR文件，再通過Powersoft Browser命令導(dǎo)入PSR文件，生成一個(gè)新的Browser模板，隨后便可以應(yīng)用新的Browser模板生成儀表索引表，如圖4所示。在儀表數(shù)據(jù)表中還可以批量修改儀表數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類匯總和統(tǒng)計(jì)工作，極大地提高了設(shè)計(jì)效率。

圖4 儀表索引表

2.2.3制作儀表數(shù)據(jù)表

在Specifications模塊中可以選擇儀表位號，將它與相應(yīng)的儀表規(guī)格書進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如果儀表用途、P&ID號、設(shè)備號及管道號等基本數(shù)據(jù)在新建儀表時(shí)已經(jīng)填寫，儀表規(guī)格書會(huì)自動(dòng)提取相應(yīng)數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)由用戶根據(jù)工藝條件填寫。一張儀表規(guī)格書可以對應(yīng)一個(gè)儀表，也可以對應(yīng)多個(gè)儀表。

中石化中心種子站已提供二百余種常用儀表的規(guī)格書模板，但這些模板無法適用于加熱爐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需要，需要借助InfoMaker11.0二次開發(fā)一些儀表數(shù)據(jù)表的模板，如圖5所示。新增紫外/紅外火焰探測器和點(diǎn)火變壓器數(shù)據(jù)表模板，同時(shí)結(jié)合加熱爐項(xiàng)目自身特點(diǎn)修改標(biāo)準(zhǔn)庫中的壓力/差壓變送器、溫度變送器、調(diào)節(jié)閥、切斷閥、自力式減壓閥、壓力表及各種流量計(jì)等二十余種模板，開發(fā)出一套帶PLC和SIS系統(tǒng)的加熱爐項(xiàng)目的儀表數(shù)據(jù)表模板，作為加熱爐標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。

2.2.4接線

接線之前需要在Reference Explorer中預(yù)先開發(fā)一套加熱爐項(xiàng)目常用的點(diǎn)火操作盤、現(xiàn)場接線箱、PLC柜、SIS柜、繼電器、安全柵、指示燈、按鈕及電纜等組件的數(shù)據(jù)模板。然后通過拖拽的方式將這些模板添加到Domain Explorer中。

在項(xiàng)目所有接線設(shè)備和電纜添加完成之后，進(jìn)入Wiring模塊，使用手動(dòng)接線和自動(dòng)接線相結(jié)合的方式進(jìn)行接線工作。其中電纜編號會(huì)根據(jù)接線通道自動(dòng)生成，所有接線設(shè)備都以端子排的形式體現(xiàn)，如圖6所示。當(dāng)所有接線設(shè)備都已分配電纜，再接著使用Enhanced SmartLoop的方式生成儀表回路圖，如圖7所示。端子排圖和儀表回路圖的圖框需要借助InfoMaker11.0進(jìn)行二次開發(fā)。

圖5 儀表數(shù)據(jù)表模板

圖6 端子排示意圖

圖7 儀表回路圖

2.2.5生成安裝圖和材料表

在生成安裝圖和材料表之前，需要預(yù)先二次開發(fā)符合設(shè)計(jì)院要求的安裝圖模板(CAD模板)，如圖8所示。然后在SPI中將儀表位號和安裝圖模板進(jìn)行關(guān)聯(lián)，新生成的安裝圖會(huì)將TAG.1～TAG.10替換為被關(guān)聯(lián)的位號。為了自動(dòng)生成材料表，需要在SPI的Reference Explorer中開發(fā)加熱爐項(xiàng)目的常用材料庫，并將這些材料關(guān)聯(lián)到安裝圖中。

圖8 安裝圖模板

在該加熱爐項(xiàng)目中只需選定所需的安裝方案就能夠自動(dòng)生成安裝圖(CAD版)和材料清單，極大地減少了人工繪圖和統(tǒng)計(jì)材料單的工作量。

3 結(jié)束語

根據(jù)加熱爐項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行SPI軟件的二次開發(fā)，設(shè)計(jì)出滿足工程需求的加熱爐標(biāo)準(zhǔn)庫，并在加熱爐標(biāo)準(zhǔn)庫中建立多種文件的圖框模板；建立基本數(shù)據(jù)，包括儀表類型、接線設(shè)備及安裝材料等，建立儀表索引表的模板；建立15種儀表數(shù)據(jù)表模板；建立端子排圖、儀表回路圖和電纜模板；建立典型安裝圖庫和支架圖庫。制作各類報(bào)表圖紙百余頁，并順利通過工程甲方的圖紙驗(yàn)收，在某涉外加熱爐項(xiàng)目的儀表設(shè)計(jì)工作中發(fā)揮了重要作用。下一步將在更多加熱爐設(shè)計(jì)項(xiàng)目和熱媒爐設(shè)計(jì)項(xiàng)目中使用SPI軟件，不斷完善二次開發(fā)的模板，以提高儀表設(shè)計(jì)的效率進(jìn)而節(jié)省工程成本。

[1] 林林,趙玥.INTOOLS軟件在海洋石油儀表設(shè)計(jì)中的應(yīng)用于開發(fā)[J].石油化工自動(dòng)化,2010,46(2):55～57.

[2] 劉亮,李勇,董軍.二次開發(fā)中INtools的功能及其在國際工程中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2014,36(8):255～257.

[3] 李永康.Intools軟件及其在工廠生命周期管理中的應(yīng)用策略[J].石油化工自動(dòng)化,2009,45(4):50～54.

[4] 陸地.SPI軟件在油田地面工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化,2013,49(2):49～51.

[5] 項(xiàng)飛.INtools軟件綜述及其二次開發(fā)漫談(Ⅱ)[J].石油化工自動(dòng)化,2006,42(5):46～47.

[6] 隋明新,方留安,姜秀君.了解和應(yīng)用INTOOLS儀表設(shè)計(jì)管理軟件[J].石油化工自動(dòng)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