浅谈SP3D软件在撬装化设计中的应用

DOI编码：10.3969 / j.issn.1006-9607.2013.01.003
浅谈SP3D软件在撬装化设计中的应用
李其锐
胜利油田
胜利勘察设计研究院有限公司
摘 要：为提高设计效率，加快工程建设速度，提出气田集输设备采用撬装模块化、标准化设计。

SP3D是美国INTERGRAPH公司开发的工厂设计系统，是目前智能工厂设计系统领域中的主流产品，它和SPID软件结合，进行数据集成设计，保证数据准确性及惟一性，三维模型直观，能很好地避免碰撞问题，提高设计质量，为工程现场施工提供了很好的保障。

采用三维设计软件SP3D进行设备撬装模块化设计不但能提高效率，而且能够提高设计质量，优化设计。

关键词：SP3D；撬装化设计
ABSTRACT
KEY WORDS
前言
随着油气田的快速发展及用户需求的
不断增加，缩短设计周期和建设周期成为
市场竞争的核心。

为提高设计效率，加快
工程建设速度，工程公司气田集输设备通
常采用撬装模块化、标准化设计。

集输设
备撬装模块化、标准化不仅能优化设计，
还能实现提前预制、提前采购，最终达到
缩短气田的建设周期[1]。

随着工程信息化的不断发展，越来越
多的工程公司采用三维设计软件进行设
计。

SP3D是美国INTERGRAPH公司开发
的工厂设计系统，是目前智能工厂设计系
统领域中的主流产品，它和SPID软件结
合，做到数据集成，保证数据的惟一性。

另外，它还可以集成各个专业，在同一平
台进行协同设计，完成工程的三维模型建
设，为工程现场施工提供了很好的保障。

采用三维设计软件SP3D进行设备撬
装模块化、标准化设计不但能提高效率，
而且能够保证设计质量，优化设计，更好
地发挥三维设计软件的优越性。

1. 撬装化设计概况及应用现状
1.1 国内外发展现状
撬装模块化、标准化设计早在20世
纪60年代、70年代就已经在开始应用，
这种技术给油气田建设行业带来了较好的
经济效益和社会效益。

他们所用的各种
装置和设备几乎都采用整体预制的成套撬装模块化设备。

这项技术能够加快气田建设速度的技术很受国外用户的欢迎。

我国首次在油气田开发建设中使用该技术是在20世纪90年代的磨溪气田。

近年来，该技术在四川、重庆、新疆、吉林等地相继开始采用，其优越性被逐渐认可。

本院总承包项目川科一井项目就是采用撬装化设计，优势明显。

1.2 撬装化的结构特征
（1）布置紧凑，结构规则，加工容易，现场安装方便、迅速。

设备材料可实现标准化、规格化、制造工厂提前预制化，可消除因施工周期紧张、采购材料困难的影响。

专题研究Special Research
（2）属可移动式装置，现场搬运安装方便，特别适合气田滚动开发的需要。

同时还可根据现场情况变化，调整装置的位置，短期或临时使用完毕后又可转移到另外的气井使用。

（3）由于这种撬装模块化、标准化设计可实现工厂提前预制、提前采购，节省了现场施工时间。

而且，这种方式缩短了工人在野外的工作时间，节约了施工成本。

（4）建设占地少。

同类井、站与传统设计方法相比,能节省约50%的面积。

而且设备基础及构筑物布置及管道布置集中，有利于今后的检测和维修。

1.3 撬块化设计存在问题
（1）由于撬装化设备布置的空间极为紧凑，要在这一固定的空间布置各种泵、阀门、管线、支架等，设计人员不得不绞尽脑汁来表达配管在空间的复杂走向，而且二维图纸的设计不直观且容易导致设计错误，严重影响了设计质量。

（2）撬块化设计如果设计不精细，或者与撬外管线接口位置确定有误等，会直接影响工厂预制进度，质量不能保证，且设备到位后不能很好地与其他管线进行衔接，这样所造成的修改，重新调整和制造是非常繁琐且量大的工作，严重影响整个工程的施工进度和施工质量。

（3）二维设计一般都是采用人工计算用料数量，经常出现遗漏、数量不准及设计用料和实际用料偏差太多等问题，造成工厂预制过程中的采购工作量大，且影响施工进度和施工质量，致使材料浪费，投资加大。

2. SP3D软件在撬装化设计中的优势2.1 SP3D软件发展概况
三维数字工厂设计软件SmartPlant 3D是由美国INTERGRAPH公司推出的新一代面向数据、规则驱动的软件，软件集成整合的性能非常优越,设计思想非常先进。

它使传统设计由“图纸绘制”为核心转化为“数据建模”为核心，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，提高设计质量，通过集成的平台，实现EPC项目不同阶段、不同组织、不同专业之间信息的共享，并且可以实现工程全生命周期的数据移交，保证了设计质量，提高了效率。

设计过程中，设计人看到的是三维的立体空间模型，可以实时地看到设计成果，了解各部分之间的空间关系，不必更多地考虑在平立面上的投影及画线、画弧等图面表达方式，从而有更多的精力去思考工艺流程的优化，实现从计算机辅助绘图到计算机辅助设计的飞跃[2]。

2.2 SP3D软件在撬装化设计中的优势
2.2.1 形象化
在撬块化设计中，三维设计可实时看到设计成果，视觉效果好，实时渲染，可以很好地利用空间进行设备管线等布置，设计精细，提高了设计质量；同时，在对图纸审查时可采取实时漫游方式，能快速进行碰撞检查，避免重大失误。

在漫游过程中，空间大小、管道布局、管件位置一目了然（见图2-1、图2-2）。

2.2.2 多专业协同设计
SP3D软件是一个多专业协同设计的平台，除工艺配管之外，结构、电气、自控及水处理等专业可以同时在软件中进行
协同设计，各专业可以互相看到对方的布置情况，这样可以有效地避免错、漏、碰、缺问题，提高设计质量及效率。

2.2.3 数据集成
建模过程是由SP PID软件和SP3D软件共同完成的，做到在数据上的集成。

其工作流程如下图所示，SPID软件是智能PID，在软件中将工艺数据等相关信息录
入进去，SP3D接受PID，根据PID工艺流程进行三维配管，工艺数据就由智能PID 传递到3D软件绘制的管道、设备等信息中，这样建立的模型就可以继承和传递PID数据，从而保证数据的准确性及一致性。

SP PID
SP3D
数据传递
数据匹配
2.2.4 出图方便快捷
三维设计中，设计人的工作量侧重点不在二维设计，它将设计人员从花费大量精力用在绘图、开料等繁琐、重复的劳动中解脱出来，使他们把主要点集中在对产品设计的优化及布线的合理性上。

撬块模型建好后，选择合适的出图类型及出图区域，软件就会自动生成平面图、断面图、材料表、单管图，并具有自动标注和自动
统计功能。

这对于总包项目尤为重要，采购商可以按材料表直接进行采购，施工方根据单管图可以直接进行管道安装、组装，不但节省工时与材料，而且减少了管道施工错误。

软件的高复用性、图纸和报告的自动生成，可以提高设计效率及设计质量。

3. SP3D在撬装化项目中的应用
3.1 川科一井项目概况
川科一井试采地面建设工程项目是我院承担的总承包项目，主要功能是将川科一井生产的含硫天然气脱硫净化处理，脱硫后硫化氢含量指标满足二类天然气要求，并外输新什线供给下游用户。

项目组考虑到脱硫装置的重复利用以节约投资成本，在满足运输条件下，将能够成撬的设
备进行撬装化设计，整个站总共设计滤液池撬、排污撬、节流截止阀组撬等10个撬块，分布于整个工艺流程中。

由于撬块需要工厂提前预制，考虑到撬块的运输方式及运输工具的限制，对撬块的大小做了严格的限制，将撬块在满足工艺安装要求的前提下，尽量减小体积，以便于运输、安装。

该项目全程采用SP3D三维设计，由工艺、结构、管道、电气等专业人员共同进行三维建模，并与SPID进行数据集成设计，保证了数据的一致性，提高了设计质量。

在撬块设计中，充分地利用SP3D 优势，合理地利用安装空间，做到撬装化布置紧凑、加工容易、运输方便，保证了撬块的设计质量，并且得到业主的好评。

3.2 SP3D如何实现撬装化设计
3.2.1制定相对坐标系
川科一井项目建立在一个工厂下，在这个大的工厂使用一个绝对坐标系，选定工厂内一点作为基准点，而其中工厂中的撬装化设备分散在工厂中，在撬装化设备建模时要选择一个相对坐标系（如图3-1所示），这样有利于模型的定位及方便配管的安装。

3.2.2 数据集成
建模过程由SP PID软件和SP3D软件共同完成的，做到在数据上的集成。

数据
专题研究
Special Research
的集成保证了在传递中的一致性，杜绝了
手动传递过程所造成的疏漏，从而保证数
据的一致性及惟一性。

3.2.3 紧凑型设计
撬装化设备设计安装比较紧凑，空间
要求比较高，采用3D软件建模可以发挥
其优越性，可以合理地安排运用空间，做
到紧凑型设计，并且避免各种碰撞问题。

如果使用传统的二维进行配管绘制的话，
由于不能很好地从二维视图中看出其布置
情况，很容易造成碰撞问题，比如各个阀
门的操作机构与管线的碰撞，阀门操作空
间是否合理等等。

用SP3D建模可以完全
不用担心碰撞问题，因为三维软件是实时
渲染，随时可以观察到配管的位置及布
图及三维效果图，可按需要对模型提取各管道系统、电缆桥架的各向布置图，并且可以很方便地生成管道及部件清单、设备表、材料表、单管图、支架表等图纸和报告，减少了人工统计的工作量，可准确地做出工程概预算。

（如图3-7、图3-8所示）。

4. SP3D在撬装化设计中的重要意义
1） 在撬装化这种布置紧凑、结构规则，且设计精度高的设计中，SP3D软件能够很好地发挥它的三维空间优势，可以让设计人员一目了然地掌握和控制安装空
间，合理利用安装空间进行配管的布置，以达到撬块使用最小的布置空间达到预期的处理功效，对设计质量的保证和提高工厂预制的效率具有重要的意义。

2）SP3D软件和SPID软件之间的数据集成及多专业协同设计的优势，既保证了数据的准确性及一致性，而且还做到信息共享，提高了设计的质量，优化了设计。

3）方便快捷的图纸、材料统计及各种相关报告的输出，大大减少了人工统计工作量，保证了数据的准确性，提高了工作效率，对采购及施工管理具有重要的意义。

总之，采用SP3D软件对撬装化设备进行三维设计，大大提高了撬装设备的设计质量，缩短了设计周期，对增强企业竞争能力具有重要的意义。

参考文献：
[1] 张春燕 朱明高 刘承昭.《浅谈气田集输撬装模块化——标准化设计的优越性》，四川：《天然气与石油》，2009,27（6）.
[2] 张德姜等.《三维设计软件在工程设计中的应用》，《燃料与化工》.中国石化出版社，2009.
置情况，一目了然,便于进行设计与调整（如图3-4、3-5所示）。

3.2.4 多专业协同设计
SP3D软件是一个多专业高效协同设计的平台，除工艺专业进行三维配管之外，结构、电气、自控仪表及水专业等可以同时在软件中进行协同设计，各专业可以互相看到对方的布置情况，这样可以有效地避免错漏、碰、缺等问题，多专业在集成平台内协同设计，设计数据实时更新传递，提高了设计质量和效率。

3.2.5 碰撞检查
在SP3D环境中可对全厂模型进行碰撞检查，既可检查出各专业模型间的直接
碰撞(称为硬碰撞)，也可查出各模型与预留空间(如检修起吊空间、保温层等)的碰撞(称为软碰撞)。

SP3D中的碰撞检查有两种工作模式，一种是基于服务器的碰撞检查(数据探测)，可在一个单独的机器上运行(碰撞检查服务器),检查所有模型的所有碰撞；另一种是交互式碰撞检查(客户端)，可实时帮助设计者检查碰撞问题，以便于及时修改。

（如图3-6所示）。

3.2.6 图纸及报告
SP3D另一个智能快捷的功能是图纸及报告的生成。

选定撬块出图区域，选择适当的出图类型，就可以抽取任一标高的平面图、剖面图、管道布置图、管架布置
李其锐 男，工程师，现任胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司四级设计师。

作者简介。