集成化（一体化）设计在长输管道建设中的应用

集成化（一体化）设计在长输管道建设
中的应用
摘要：本文介绍了专业化设计、集成化（一体化）设计的概念，重点阐述集
成化设计在长输油气管道工程建设中的实际应用，取得的成效，最后对国内集成
化设计方向和趋势进行分析。

关键词：传统专业化设计；集成化设计；长输管道建设；应用。

引言：
专业化（配套设计）设计是指狭义上定义为长输管道工程建设领域中根据工
程项目构成，把项目划分为场站工程、线路工程、穿跨越工程等，根据项目中展
业组成，把项目划分为工艺专业、电气专业（强电）、防腐专业、土建专业、自
控仪表专业、通信专业（弱点）、暖通专业、消防专业等，而专业化设计指的上
述专业进行专门设计。

以往常规设计围绕项目主导专业为主，其余专业配套进行，如建筑、结构专业根据工艺专业、电气专业、自动化仪表专业需求进行配套设计。

集成化（一体化）设计是基于并行工程思想的设计，它利用现代信息技术把
传统产品设计过程中相对独立的阶段、活动及信息有效的结合起来，强调产品设
计及其过程同时交叉进行，减少设计过程的多次反复，力求使产品开发人员在设
计一开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，
从而最大限度地提高。

一、集成化（一体化）设计在长输管道建设中应用
鄂安沧输气管道工程是国家2018年天然气产供储销体系建设项目；是推进
北方地区清洁取暖，助力国家“2+26”城市大气污染防治，有效治理京津冀雾霾
的民生工程；是落实集团公司向国家发改委承诺的“供气一方不能少，工期一天
不能晚”的政治工程。

项目包括1条主干线、2条支干线、3条联通线，全长
700km，设计压力12MPa/10MPa，管径1200mm/1000mm，路由涉及河北、河南2省
8市23县区，共设置8座站场、29座阀室。

项目于2017年12月获得可研批复，2018年3月获得基础设计批复。

根据华北地区2018年冬季天然气保供需要，国家发改委要求集团公司必须
于2018年采暖季前通过鄂安沧工程向河北省供气，工程工期由原计划两年半压
缩至半年。

鉴于时间紧任务重，集团公司及天然气分公司组织专家论证后决定传
统专业化设计转为集成化（一体化）设计，实现了标准化、数字化、可视化、智
能化，提高设计效率，缩短工期、节省投资，有效保障工程各项目标得以实现。

集成设计电控通一体化小屋，将阀室供配电、数据采集与控制、数据通信、
阴极保护等全部集成一个屋。

打破传统管道配套工程建设模式，将复杂现场工作
量移至工厂内规模化生产，缩短阀室整体的建设工期、减少征地面积（按照以往
传统设计概念，需要配设通讯室、配电室共计约30m2以上），提高自动化建设
水平，节约劳动资源，降低工程投资，整体上提高产品价值工程；本项目电控一
体化小屋的应用，相比常规阀室机柜间的建设与施工，可节省阀室工程投资约10
万元/座阀室（全线29座阀室降低投资约145万元）,缩短工期60-80天，为如
期实现项目11.15应急投产提供了重要的技术保障；并对后期运维带来简便、降
低成本，增创效益。

二、与以往传统配套设计相比集成一体化设计优越性如下
一是理念方面：传统配套设计围绕一个主导专业配套设计，在配套设计中各
专业互不融合集成，各专业比较独立，如：以往传统设计阀室配有工艺间、通信
间（阴极保护间）、配电间等。

集成化设计在传统配套设计的基础上有效融合集
成各配套专业设计，如：将通信间（自控）、配电间集成一个电控一体化小屋，
减少一间房屋。

二是生产效率：传统配套设计各配套专业施工需要在施工现场实施安装，通
常出现质量问题频繁、成本增加（各厂家到每个施工地点去安装调式，建设单位
每个施工点去组织验收等）。

集成化设计制造是把复杂的现场工作量移到厂里，
规模化生产，提高产品生产效率，减少产品整体制造成本，降低安全风险、增加
产品质量保证。

三是制造工期：传统配套设计上制造工期主要分为结构（土建）部分由于混
凝土结构浇筑、养护持续时间长约35天，电气、自控等单调及联调需要30天；
合计大约65天。

集成一体化设计制造，把现场工作量都弄到厂里，不占用施工
工期。

四是经济评价：参考以往的类似项目决算数据看，传统配套设计配电间（通
信间）施工，一间20m2砖混结构房屋直接工程费约5万/间,间接工程费（建设单
位管理费：前期可行性研究阶段、初步设计阶段、详细设计阶段、招投标等阶段
发生的各项费用，项目实施阶段监理费、检测费、技术服务费，项目动用前准备
阶段管理费）3万/间；也就是一间20m2房屋总体建造投资费用约8万元。

另外从长输管道项目投产到运营阶段维护运行成本费用使用情况看，一间20m2通讯间每
年运行成本约5万（暖通空调电费+房屋维修）。

集成化（一体化）设计时把通讯间、配电间集成电控一体化小屋，总面积
15m2左右；减少房屋面积约25m2左右，按照上述估算指标，可节约投资10万/座
阀室，运维阶段测算运维成本每年4.3万元;从上述得出，集成化（一体化）设
计节约投资10万/座，项目节约总投资290万；
节约运维成本每年4.3万/座；整个项目每年节约124.7万，按照项目全寿
命周期30年测算，则节约运维成本3741万；从经济评价上值得提倡。

鉴于上述对比，集成一体化设计优越性高，从建设工程项目投资价值工程角
度看，集成一体化设计价值工程系数高。

无论从产品质量、价格、生产效率、运
维等方面都优先于传统专业化设计和实施。

数字化集成设计的应用。

使用SmartPlant大型集成设计平台开展站场、阀
室工程数字化集成设计，实现多专业集成平台协同设计，以数据为核心，通过数
据字典、数据库建立，形成设计数据建模、数据流转，以及数据移交完成全过程
设计；通过统一的数据平台，实现多专业多阶段信息与资源共享；通过将设计标准、规则、程序以及定型设计定制在集成设计软件和系统中，强制约束设计行为，
实现规则驱动设计、提升设计质量；通过三维设计和碰撞检查，有效避免了现场
实施过程中错、漏、碰、缺等现象的发生；在集成设计系统中，通过对象的标识（Item Tag），实现对象关联数据的管理；通过集成设计平台可以实现多种形式
的数字化移交：项目文档移交、模型数据库移交、项目数据库移交等。

实现了设
计过程标准化、数字化、集成化、可视化、智能化，提高了设计效率，有效保障
了设计质量。

三、结束语
根据国家能源安全改革“四个革命，一个合作”重要战略思想下，国家管网
集团全面推进管道建设工作。

据腾讯网2020/11/05/22:02油气前沿企鹅号报道2020年10月31日召开的“2020年全球能源转型高层论坛”上，国家管网集团
副总经理刘中云透露未来五年计划。

“十四五”期间，国家石油天然气管网集团
有限公司（下称国家管网公司）初步规划新建油气管道超过2.5万公里，至2025年，国家管网油气管网总里程将超过12万公里。

目前国家管网公司油气管网总
里程9万公里，约占全国油气管网总里程的60%。

这一建设目标意味着，未来5年，国家管网公司每年将新增建设5000-6000公里管网，这其中将包含天然气、
原油和成品油三种类型的管道。

针对严峻建设任务形势，集团公司全面推行《设计与工程建设准则》（PipeChina Design & EngineeringCode，简称 DEC）是集团有限公司“五化一创”体系建设（标准化设计、集约化采购、机械化施工、数字化交付、智能化运营、创新引领）的成果文件，遵循“科学谋划、强化执行、闭环控制、持续提升”的工作方针，集成了我国油气管道、油库、储气库、液化天然气接收站等项目建
设和运行管理经验，凝聚了集体智慧，体现了我国油气储运行业的技术进步和发
展方向。

在DEC文件中我们将标准化设计的基础上，更加努力研究采用长输管道集成
化（一体化）设计，提高产品价值工程，为管道建设项目创效率，建设中国特色、世界一流的能源基础设施运营商提供技术支撑。

参考文献：
[1]杨帆.长输管道场站建筑模块化设计与应用.油气储运2012.31
[2]史济敏.楼宇智能化系统的集成设计探讨.中国住宅设施.2005
[3]现代建筑中楼宇智能化的应用分析[J].刘杨.中国标准化.2017(02)
[4]高科技园区智能化弱电系统的整体规划设计[J].王福良.智能建筑与城市信息.2008(11)。