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《中國勘察設計雜志》2016年第三期

摘要：

三維集成設計已成為工程設計模式的主流發展方向，廣泛應用于化工、石化、電力、海洋等各種工程領域。集成系統是鷹圖PP&M開發的工廠設計系統，是目前智能工廠設計系統領域中的主流產品，各軟件基于信息集成平臺SmartPlantFoundation進行數據集成設計，可保證數據的準確性及唯一性，提高設計質量，為工程現場施工提供保障。實踐證明，在油氣田工程設計領域，采用集成設計軟件進行消防給排水設計不但能提高效率，而且能夠提高設計質量、優化設計，具有良好的應用推廣價值。

關鍵詞：

集成系統；消防給排水；材料庫；定制；設計復用

1.引言

近年來，隨著國內外對工程設計質量的要求不斷提高，三維集成設計數字化工廠在電力、石化、海洋等行業得到了迅猛的發展。三維集成設計是以數據為核心，工藝配管、消防給排水、設備、結構、暖通、電氣、自控等多專業在統一的平臺上進行數據集成、協同設計，代表了全球三維數字化工廠的發展方向。在消防給排水設計時，采用設計集成系統軟件Smart3D（S3D）建立真實的三維模型，能夠在有限的空間里較好地實現管道布置，彌補二維設計的缺點，是精細化設計必不可少的工具。同時，不同于工藝上的壓力管道設計，消防給排水集成設計還必須根據消防給排水專業的特點，進行集成系統開發，使之滿足各類工程設計需要。

2.油氣田消防給排水設計內容及設計集成系統軟件簡介

2.1油氣田消防給排水設計內容油氣田消防給排水設計主要涉及到長輸管道站場（包括輸氣站和壓氣站）、海洋平臺、天然氣處理廠、聯合站、油氣田污水處理廠等工程項目。目前，集成系統設計已經廣泛應用于上述工程領域并取得了很好的設計效果。油氣田消防給排水設計內容主要包括油氣田消防設計、給水排水設計、污水處理系統設計、循環冷卻水系統設計。

2.2集成系統軟件設計集成系統是鷹圖PP&M的SmartPlantEnterprise（SPE）系列產品，主要包括SmartPlantReferenceData（SPRD）、SmartPlantFoundation（SPF）、SmartPlantP&ID（SPP&ID）、SmartPlantInstrumentation（SPI）、SmartPlantElectrical（SPEL）、S3D等，其中，SPRD用于創建、維護材料編碼庫、標準尺寸庫、管道等級庫；SPP&ID是智能P&ID設計軟件，為下游專業軟件提供可靠的工藝數據；S3D為三維設計軟件，主要用于配管安裝布置。它們都是基于信息集成平臺（SPF），實現各專業數據共享、協同設計，以數據為核心，規則驅動設計。本文主要論述應用SPRD、S3D及SPP&ID進行消防給排水的設計。

3.集成系統在消防給排水設計中的應用

3.1材料庫的建立現代科技的發展，使給水排水所用管材呈現多樣化，管材種類繁多。在以往的傳統設計中并無給排水管材庫。目前，集成系統中鋼管系列管材庫的應用已相對成熟，為完善給排水用管材的建庫工作奠定了基礎。對不同工況下適用管材進行歸納整理，建立統一的給排水管材庫，可以滿足給排水專業集成設計的需求，也是實現標準化設計的必要組成部分。

3.1.1統一標準體系在油氣田消防給排水設計中，我們歸納整理了設計中常用的管材，通過查閱相關的管材、管件標準，確定了管材的執行標準及應用范圍。如表1所示。例如，在某項目中，根據現場條件，供水管線位于室外埋地環境，我們便可選擇PE管，執行標準為GB/T13663《給水用聚乙烯(PE)管材、管件》，從而確定管材的外徑、壁厚等數據信息。根據標準中的要求，將需要的數據在集成設計中進行定制，可滿足材料開料、采購要求。在不同的項目應用中，可以根據上述標準體系來作出選擇，只需核對標準的時效性，如標準更新，可以直接按新標準來更新集成系統材料庫數據。

3.1.2統一等級編碼給排水管材種類繁多，集成設計中必須有統一的等級編碼，這是建立材料庫的前提。我們作如下安排，相應含義如表2、表3、表4所示。

3.1.3管材等級建立在管材的標準體系和等級編碼確定后，可以通過SPRD軟件進行材料庫的建立，通過項目創建，建立材料編碼庫、幾何尺寸庫、管材等級庫等，完成集成設計材料等級的創建。材料等級創建完成后，導出含有材料等級數據的接口文件，通過此接口文件導入到S3D中，可實現由數據向三維可視化實物的轉換。S3D給排水管道材料庫的導入，滿足了油氣田工程設計的需要。圖1是某一示例。

3.2智能P&ID的繪制

3.2.1圖例符號的定制根據工程項目需求，結合設計規范的要求，對消防給排水專業常用圖例符號進行整理，并在智能P&ID設計軟件中定制，可保證消防給排水智能P&ID的繪制，形成消防給排水設計完備的圖例符號庫。

3.2.2數據字典的定制根據消防給排水專業特點，通過定制專用數據字典，可對專業屬性進行定義，滿足了不同項目應用中對消防給排水專業屬性的應用要求。如圖2所示。

3.3S3D應用定制在消防設計中，最常用的滅火設備為消火栓等，此類設備為定型產品，每個項目的消防設計都要用到，人工搭建模型費時費力。鷹圖PP&M自帶有定制完成的管道原件數據接口文件，在實際設計中，我們歸納整理了消火栓等的標準規范、國標圖集等，根據自身設計需求，在鷹圖PP&M自帶管道原件數據接口文件基礎上進行定制，完成了消火栓等特殊件的選用數據庫。在給水排水系統中，排水管具有坡度，針對其特殊性，尤其是排水管件，應當定制U型彎、斜三通、斜四通等特殊管件，通過將鷹圖PP&M定制完成的管道原件數據接口文件導入到S3D中，可實現給排水三維配管的真實性呈現。如圖3所示。排水設計中，排水管是按照一定的坡度進行管道設計的，在管道的交匯處、轉彎處、管徑或坡度改變處、跌水處以及直線管段上，每隔一定距離需要設置檢查井。檢查井的規格為系列定型產品，國標圖集中有明確的規定，因此，可在S3D中進行檢查井定制，減少設備模型的重復搭建。

4.典型設計復用

4.1典型P&ID復用根據項目類型、設計內容對消防給排水典型P&ID進行歸類、劃分后，在同類工程中可以進行復用。在某一類項目中，消防給排水的工藝流程已經非常成熟，P&ID流程和圖面信息基本相同。采用SPP&ID軟件復用功能，可以直接復用以往項目的流程圖，并在此基礎上進行修改完善，可縮短P&ID的繪圖時間，提高工作效率。典型P&ID分類如表5所示。

4.2三維模型復用消防給排水設計在同類項目中設備模型和安裝基本相同，有些模塊的配管安裝都有固定的模式，已經達到標準化設計程度，可以直接復用，可極大地提高工作效率。圖4為部分示例。

5.集成系統在消防給排水設計中的優勢和結論

采用三維集成設計，以數據為核心，規則驅動設計，可實現配管可視化、開料精細化；應用集成系統，可以使多專業在同一平臺進行協同設計，完成工程的三維模型建設；也可進行碰撞檢查，避免現場施工中的錯漏碰缺問題，為工程現場施工提供保障。采用集成系統進行消防給排水設計為確保工程質量奠定了基礎。應用集成系統進行油氣田消防給排水設計，能夠實現圖紙自動抽取、料表自動生成，且數據準確、信息量大，使于施工采購，可大大提高工作效率。

集成系統提供了通用的工程設計解決方案，可滿足工程設計中絕大部分的需要，有助實現快速部署、快速使用。需要注意的是，消防給排水集成設計需要根據消防給排水專業的特點，針對實際工程項目中的特定需求，以提高三維模型設計效率、擴展三維模型設計范圍、提高三維模型設計自動化程度為目標，對其功能進行相應的研究及用戶化開發、定制，以提高工程適用性。

作者：邵珠江 單位：中石化石油工程設計有限公司