Интеграция систем SmartPlant Enterprise и ElectriCS 3D в части кабельной раскладки в OAO «Зарубежэнергопроект»

Александр Салин, Алексей Салин, Дмитрий Андреев, Илья Голубев

ОАО «Зарубежэнергопроект» — одна из ведущих отечественных проектных организаций c полувековым опытом работы — специализируется на проектировании тепловых электростанций разной мощности и различных типов (паротурбинных, газотурбинных, геотермальных и др.), выполняя все этапы работ: от предпроектной стадии (подготовка бизнес­планов, обоснований инвестиций в строительство, разработка тендерной документации) до стадии реализации ЕРС/ЕРСМ­контрактов (разработка проектной и рабочей документации, осуществление авторского надзора за ходом строительства), а также оказывает инжиниринговые услуги, применяя новейшие технологии и современное высокоэффективное оборудование.

В процессе реализации новых проектов специалисты ОАО «Зарубежэнергопроект» используют не только базу накопленных индивидуальных решений, но и научные инновационные разработки ведущих отраслевых институтов России. В организации действуют внутренние стандарты, направленные на совершенствование технологии проектирования и предъявляющие дополнительные требования к проектной продукции для повышения ее качества.

Специалисты ОАО «Зарубежэнергопроект» разработали десятки проектов электростанций для различных климатических и геологических зон — объекты расположены в России, Болгарии, Греции, Иране, Индии, Киргизии, Йемене, Венгрии, странах бывшей Югославии и др.

В течение 2012 года предприятие планирует выполнить обязательства по 21 контракту. Среди наиболее значимых проектов — реанимирование приостановленного строительства пылеугольного энергоблока № 3 мощностью 800 МВт на Березовской ГРЭС; парогазовый энергоблок ПГУ­420Т мощностью 420 МВт для филиала ТЭЦ­20 ОАО «Мосэнерго»; ПГУ­410Т мощностью 410 МВт (город Салават, Башкирия); ПГУ­190 на Новомосковской ГРЭС; ТЭС «Бар» с тремя блоками по 660 МВт в Индии; энергоблок  ПГУ­230 на ТЭС «Сисак» в Хорватии; проект восстановления энергоблоков № 2 и 3 (2Ѕ200 МВт) на ТЭС «Харта» в Ираке.

Богатый опыт, оптимальная инфраструктура и собственная производственная база позволяют руководству ОАО «Зарубежэнергопроект» поднять планку развития предприятия на новую высоту и выйти на мировой рынок инжиниринговых услуг и технической координации при сооружении энергетических объектов. Этому призван способствовать и взятый курс на внедрение и широкое использование самых современных программных продуктов. Среди них особое место занимает программный комплекс SmartPlant Enterprise (Intergraph, USA).

Программный комплекс SmartPlant Enterprise (SPE) предназначен для комплексного проектирования электрических станций и других крупных промышленных объектов. Важнейшей его частью является система трехмерного моделирования SmartPlant 3D (SP3D). Кроме того, в состав комплекса входят: SmartPlant P&ID, SmartPlant Electrical (SPEl) (проектирование систем электроснабжения), SmartPlant Instrumentation (SPI) (проектирование систем КИПиА) и другие системы.

Система SP3D предоставляет следующие возможности:

• параллельное поэтапное проектирование различных частей проекта конкретного объекта;
• визуальное представление результатов проектирования, позволяющее оценивать взаимное расположение оборудования, трубопроводов и строительных конструкций;
• получение информации о каждом элементе при просмотре трехмерной модели;
• построение изометрических чертежей трубопроводов с полной спецификацией, включая опоры и подвески, прокладки и болты; плоские чертежи планов и разрезов; перечни оборудования, трубопроводов, арматуры и точек контроля;
• расчет на пересечения отдельных элементов модели между собой.

Данные возможности были по достоинству оценены специалистами ОАО «Зарубежэнергопроект». Однако имеющийся в SP3D собственный функционал кабельной раскладки не в полной мере отвечает все возрастающим требованиям, предъявляемым к проектированию энергетических объектов. При его внедрении были выявлены следующие проблемы:

• необходимость указания в явном виде на объектах SP3D (электроприемниках) в 3D­модели для концов кабеля точек подсоединения, что существенно повышает трудозатраты и увеличивает сроки раскладки;
• отсутствие учета взаиморезервирования кабелей;
• сложность представления в модели кабельных трасс, выполненных кабельными блочными коробами;
• необходимость ведения в SP3D обширных баз кабельных конструкций многочисленных производителей, требующая больших трудозатрат. К тому же выбор производителя этих конструкций зачастую осуществляется на поздних этапах проектирования, что приводит к переносу сроков сдачи проектной документации;
• внешний вид и содержание проектной документации не всегда соответствуют стандартам РФ.

Решить эти проблемы могла бы интеграция SPE со сторонней системой, способной эффективно решать стоящие перед ОАО «Зарубежэнергопроект» задачи. И такая система была найдена.

Разработка российской компании CSoft Development — ElectriCS 3D (E3D) предназначена для автоматизированного проектирования кабельного хозяйства на крупных промышленных и других предприятиях. Объектом проектирования здесь может быть любое здание, открытая территория или совокупность зданий и территорий.

E3D предоставляет следующие возможности:

• высокоскоростная оптимальная раскладка кабелей с минимизацией длин кабелей;
• ввод исходных данных в ручном режиме либо из других проектирующих и офисных систем, в том числе ввод информации о кабелях и потребителях из кабельных журналов в формате Excel;
• трассировка кабелей с учетом взаиморезервирования их групп и с минимизацией общих участков трасс;
• раскладка кабелей по полкам с учетом взаиморезервирования;
• просмотр в 3D­виде (аксонометрии) кабелей, трасс, потребителей, помещений и принудительного назначения пути кабеля не только в текстовом виде, но и в графике;
• автоматическое определение принадлежности потребителей и трасс к помещениям. Трассы могут назначаться не только ортогонально (параллельно осям координат) и проходить через несколько помещений;
• быстрая настройка на любую форму выходных документов;
• автоматическое формирование информации для составления смет;
• подсчет объема винила кабелей по полкам;
• формирование спецификаций на защитные трубы (металлорукава) внетрассовых участков кабелей;
• вывод на плоские строительные чертежи (планы) расположения потребителей и трасс, а также списков кабелей, проходящих по определенным трассам;
• автоматическое определение связности трасс по координатам.

Разработанная технология интеграции программных систем SPE и E3D выглядит следующим образом.

В системе SP3D в общую 3D­модель проектируемого объекта заносятся зарезервированные пространства (кабелепроводы) для кабельных конструкций и кабелей. Эти кабелепроводы (КП) имеют форму ориентированных параллелепипедов, часть которых соединена между собой поворотными участками в местах поворота кабельных трасс. Их размещение производится на ранних этапах рабочего проектирования для обеспечения проверки на коллизии с другими частями проекта (технологической, строительной и др.). Список КП с указанием позиции по проекту, координат начала и конца, габаритов, а также с разбиением на участки выводится из SP3D в формате Excel генератором отчетов SP3D. Для поворотных участков дополнительно указываются угол поворота и координаты центра данного участка. На рис. 1 приведен просмотр в Excel спиcка КП, экспортированного из SP3D.

Рис. 1. Список трасс из SP3D в формате Excel

При импорте КП из формата Excel в системе E3D производится дополнительная обработка, необходимая для выдачи планов кабельных трасс и собственно кабельной раскладки:

• концы линейных участков КП, соприкасающиеся с поворотными, выравниваются по центрам поворотных участков;
• удаляются поворотные участки;
• линейные участки, имеющие одинаковую проектную позицию, объединяются в одну кабельную трассу типа ломаной (полилинии) в соответствии с номерами участков.

На рис. 2 представлены списки импортированных обработанных простых и ломаных кабельных трасс с автоматически сформированным параметром соединения трасс. Реализованный в E3D инструмент макросов позволяет на основании импортированных данных о высоте и ширине КП сформировать требования к трассе по максимальному числу полок, а также к максимальной длине консолей (ширине лотков, коробов).

Рис. 2. Списки обычных и ломаных трасс в E3D

В системе предусмотрен новый тип трасс — «трасса ломаная», состоящая из нескольких участков и обрабатываемая при соединении трасс по координатам, трассировке кабелей, формировании результатов раскладки для кабельных журналов, свертке проекта и т.д. Кроме того, при автоматическом формировании соединения трасс по координатам учитываются габариты трасс (высоты и ширины КП). Это позволяет при обработке проекта автоматически сформировать фиктивные кабельные трассы для перехода с одной трассы на другую. На рис. 3 эти фиктивные трассы обозначены зеленым цветом и расположены между рядами кабельных конструкций и плоскими переходами в кабельном помещении.

Рис. 3. Автоматическое формирование фиктивных трасс с учетом габаритов

Рис. 4. Окно E3D вывода плана кабельных трасс

Для удобства формирования планов кабельных трасс (ПКТ) на основе импортированного списка КП в системе E3D реализован специализированный вывод ПКТ (окно настройки вывода представлено на рис. 4), при котором указываются:

• координаты пространства объекта, для которого выводится ПКТ (диапазонами по X, Y и Z, при этом отсутствие какой­либо координаты означает –∞ или +∞ для первой и второй точек параллелепипеда соответственно);
• размер текста и степень сжатия (необходимо для вписывания длинных позиций трасс в ограниченное пространство типа «круг»);
• степень близости трасс — при расстоянии между трассами меньше указанного значения (с учетом габаритов КП) на план наносится точка или линия с двумя точками на конце (в зависимости от расстояния между трассами).

Кроме того, опционально можно указывать:

• размер окружности вокруг позиции трассы;
• размер залитого круга для точек соединения трасс;
• необходимость вывода координаты Z (только для шахт);
• для ломаных трасс — позицию у всех участков или у одного центрального.

При выводе на строительные планы планов кабельных трасс необходимо указать привязочную точку в AutoCAD. Осуществлять вывод можно как в модель плана, так и непосредственно на документ, однако наиболее рациональным представляется первый вариант в масштабе 1:1. На рис. 5 представлен пример вывода на план ПКТ на нулевой отметке в модель и его отображение в документе. Вывод на планы изначально настроен на ГОСТ 21.614­88 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах».

Рис. 5. ПКТ на плане в AutoCAD

К списку трасс в системе E3D через слияние проектов добавляются списки кабелей и потребителей, закачанные из кабельных журналов различных отделов или секторов («первичников», «вторичников», «КИПовцев», «пожарников» и т.п.) или введенные каким­либо иным способом, например из проектирующих систем электроснабжения и КИПиА (в том числе — из SPEl и SPI). Список помещений («объемов» с точки зрения кабельной раскладки) добавляется вручную с планов, поскольку это занимает немного времени в силу ограниченности числа этих помещений (обычно ~10­20 на главный корпус электростанции). Трассировка кабелей по трассам и раскладка кабелей по полкам производятся в обычном для E3D порядке. Результаты раскладки кабелей в 3D­виде приведены на рис. 6.

Рис. 6. Просмотр раскладки кабелей в 3D-виде

Обычно сроки сдачи кабельных журналов заказчику бывают чрезвычайно жесткими. В связи с этим все изменения в конфигурации кабельных трасс и их габаритов в процессе кабельной раскладки целесообразно производить в E3D. В данной системе возможно как автоматическое, так и ручное формирование конструктивных параметров трасс (пример окна просмотра и редактирования параметров трассы конструктора кабельных трасс приведен на рис. 7). Автоматическое формирование кабельных конструкций обусловлено типом (группой) разложенных на данной полке кабелей, а также габаритами полок. Так, если на полке разложены кабели третьей группы (силовые, до 1000 V, сечение жил <25 мм2), то для нее по умолчанию автоматически назначается лоток на консолях.

Рис. 7. Просмотр сечения в конструкторе трасс

Поскольку в результате реальной кабельной раскладки практически неизбежно изменение как габаритов, так и координат кабельных трасс, а также добавление новых трасс, то с точки зрения сокращения сроков проектирования процесс выглядит следующим образом. Все изменения кабельных трасс производятся в E3D, а затем отображаются в SP3D для проверки на коллизии. В E3D реализован функционал вывода в формате AutoCAD габаритов кабельных трасс по результатам раскладки. Эти габариты в SP3D можно наложить на исходные КП и проверить их на совпадение с исходными и на коллизии с другими частями проекта. Имеющаяся в E3D специальная опция позволяет выводить как все трассы, так и только те, габариты (или координаты) которых не соответствуют исходному списку КП, а также вновь добавленные трассы. На рис. 8 приведены окна просмотра в SP3D габаритов кабельных трасс, полученных в результате раскладки (коричневого цвета) и исходных (бирюзового цвета). Здесь видно, что габариты трасс после раскладки выходят за габариты исходных и вступают в коллизии со строительной частью проекта. В этом случае необходимо вернуться в E3D и ограничить число полок на данных трассах либо изменить их координаты.

Рис. 8. Просмотр габаритов трасс в SP3D

Рис. 9. Просмотр конструкций и кабелей в SP3D

Полученные в результате раскладки реальные длины силовых кабелей можно передать назад в проектирующие системы электроснабжения для проведения поверочных расчетов токов КЗ и проверки чувствительности автоматов.

По окончании кабельной раскладки кабельные трассы в виде кабельных конструкций и разложенных кабелей можно вывести в SP3D для получения полной 3D­модели проектируемого объекта. При этом специальная опция позволяет выводить кабели как целиком, так и без внетрассовых участков. На рис. 9 приведены окна просмотра в SP3D кабельных конструкций и разложенных по ним кабелей. Следует отметить, что кабели и кабельные конструкции выводятся в модель не как объекты SP3D, а в виде *.dwg­объекта без возможности дальнейшего редактирования средствами SP3D, то есть в виде так называемой пластилиновой модели. Если бы в SP3D был предусмотрен импорт кабелей и конструкций в виде объектов (как, например, в системе PDMS компании AVEVA), то можно было бы осуществлять их экспорт из E3D в XML или другом формате.

Тестирование интерфейса между SPE и E3D в части кабельной раскладки проводилось на примере проекта энергоблока ПГУ­420 ТЭЦ­20 ОАО «Мосэнерго».

Разработанный интерфейс позволяет:

• существенно сократить сроки проектирования в части кабельной раскладки;
• поднять производительность труда проектировщиков;
• повысить качество проектов за счет как уменьшения числа ошибок, так и экономии кабеля.

САПР и графика 6`2012