6 - 2021

Качественное монтажное проектирование на современном уровне

Александр Остренин, начальник монтажного отдела ООО «ННГП»
Александр Остренин, начальник монтажного отдела ООО «ННГП»

Основанное в 2019 году ООО «Нижегороднефтегазпроект» (ООО «ННГП») — относительно новый участник на российском рынке проектных услуг комплексного проектирования промышленных объектов нефтегазоперерабатывающего сектора. По факту мы представляем собой проектный институт с богатым опытом проектирования, унаследованным у ООО «ЛУКОЙЛ­Нижегородниинефтепроект», с переводом сотрудников его проектного блока во вновь образованное Общество.

После разработки технологической части промышленного объекта наиболее важной, ключевой стадией комплексного проектирования, трансформирующей технологическую схему в будущие объемно­планировочные решения объекта, является монтажная проработка технологической части проекта. На стадии монтажной проработки технологической схемы выполняется компоновка оборудования, определяются габариты необходимых зданий и сооружений будущего объекта; далее проектируется трубопроводная обвязка, технологические сети объекта, задаются исходные данные для разработки остальных частей проекта: строительной, электротехнической, контрольно­измерительных приборов и автоматики (КИПиА), водопровода и канализации, генплана и т.д. На этой стадии также определяются такие значимые для дальнейшей эксплуатации и обслуживания объекта решения, как монтажные площадки, проезды, проходы, подходы, площадки обслуживания оборудования и трубопроводной арматуры, лестницы, стационарные грузоподъемные механизмы для обслуживания и ремонта. Все эти решения, как правило, должны своевременно и в удобной форме представления согласовываться с заказчиком, который будет эксплуатировать объект.

На начало XXI века проектирование в РФ велось в плоскости (2D), и на выходе получали традиционные чертежи. При этом каждый отдел выпускал свои, «независимые» чертежи. Для их проверки и выявления коллизий (например, пересечение трубопроводов с прочими коммуникациями и со строительными конструкциями) требовалось привлекать высококвалифицированных специалистов­монтажников, которые визуально сравнивали чертежи марки ТК (Технологические коммуникации) с чертежами по другим специальностям. Это никак не способствовало быстрому выпуску проекта, а его качество во многом зависело от человеческого фактора.

В последние 10­20 лет российские проектные компании, опираясь на иностранный опыт, активно внедряли программные 3D­решения, позволяющие существенно повысить качественный уровень монтажного проектирования промышленных объектов, упростить процесс согласования основных технических решений с заказчиком, а также дать заказчику дополнительные возможности на последующих стадиях жизненного цикла объекта. Одним из наиболее распространенных решений для трехмерного проектирования в нефтегазовом секторе стали сегодня программные продукты компании AVEVA, позволяющие наиболее полно реализовать монтажное проектирование в 3D.

«Нижегороднефтегазпроект»: эффективные решения в интересах лидеров нефтегазовой отрасли

ООО «Нижегороднефтегазпроект» — молодой и активный участник российского рынка инжиниринговых услуг, объединивший в себе многолетний опыт реализации крупных инвестиционных проектов организаций Группы «ЛУКОЙЛ» и неограниченный потенциал для развития в интересах лидеров нефтегазовой отрасли. Сегодня ННГП стремительно идет вперед, успешно реализуя масштабные проекты, решая новые амбициозные задачи.

ООО «Нижегороднефтегазпроект», образованное в 2019 году в результате реструктуризации проектного направления деятельности ООО «ЛУКОЙЛ­Нижегородниинефтепроект», сохраняет лучшие традиции, сложившиеся за 70 лет: ответственное отношение к работе, высокую компетентность в принятии решений, гибкость мышления, внимательность к деталям, командный дух и быструю адаптацию.

Многолетний опыт работы в вертикально интегрированной нефтяной компании позволяет ННГП предлагать комплексные решения по разработке проектов особо опасных, технически сложных и уникальных объектов нового строительства, реконструкции и технического перевооружения в нефтегазопереработке и нефтегазохимии, а также в области создания цифровых информационных моделей технологических и инфраструктурных объектов.

Научные исследования и разработки — отдельное направление деятельности, успешно реализуемое в обособленном подразделении компании в г.Ставрополе — «Центре газохимических технологий, альтернативной энергетики и экологии». В Центре ведутся исследования по целому ряду актуальных направлений, занимающихся поиском комплексных решений для повышения конкурентоспособности российских нефтегазохимических производств, что, несомненно, добавляет привлекательности инвестиционным предложениям ННГП. В числе сотрудников Центра — четыре доктора наук, семь кандидатов наук и пять аспирантов.

Широкий спектр услуг ННГП — от обоснования инвестиций, концептуального и комплексного проектирования до научных исследований и разработки программного обеспечения — основан на неизменной приверженности компании принципам ценностно­ориентированного проектирования, предоставления эффективных решений, сбалансированных с точки зрения капитальных затрат, наилучших технологий, экологической и промышленной безопасности, призванных обеспечить реализацию проектов в срок.

 Ключевым фактором в достижении высоких результатов работы «Нижегороднефтегазпроект», безусловно, стало наличие сплоченного коллектива высококвалифицированных отраслевых специалистов, обладающих обширным опытом работы в нефтегазовой и нефтехимической отраслях, приобретенным за годы работы с ведущими отечественными и зарубежными компаниями. Глубокие отраслевые и функциональные компетенции коллектива ННГП позволяют не просто разрабатывать проектные решения, но и сопровож­дать объект на всех его этапах, вести постоянный мониторинг и оценку предлагаемых проектных решений, помогая заказчику достичь осязаемого и измеримого результата — устойчивого эффекта от преобразований и долгосрочного улучшения своих производственных показателей.

Лучшей оценкой работы коллектива ННГП является наличие постоянных заказчиков — крупных перерабатывающих предприятий Группы «ЛУКОЙЛ», ПАО «СИБУР Холдинг», АО «ТАНЕКО», ПАО «Татнефть», охватывающих широкую географию объектов проектирования: это Нижегородская, Волгоградская и Московская области, Республики Коми, Татарстан и Башкортостан, Ставропольский и Пермский край, ХМАО­Югра.

Работа с трехмерной моделью значительно повышает удобство проектирования — она наглядно показывает, где проходят те или иные инженерные коммуникации, как располагаются конструктивные элементы зданий и сооружений, а также дает возможность выполнять необходимые проверки на коллизии. Кроме того, работа инженеров в едином информационном пространстве позволяет повысить скорость и качество взаимодействия. Стоимость проектных работ составляет всего 5÷10% от стоимости строительства, однако решения, заложенные на этапе проектирования, могут существенно сократить либо, наоборот, увеличить стоимость и сроки реализации проекта. Работа с трехмерной моделью позволяет устранить ошибки и коллизии в проектной документации до передачи ее в строительство, что гораздо более эффективно, чем корректировка документации на строительной площадке, когда стоимость устранения ошибок увеличивается в разы. Сокращение количества коллизий по вине проектировщика предотвращает срыв сроков строительства и исключает применение штрафных санкций. Использование трехмерной модели также повышает точность оценки стоимости проекта, так как позволяет с высокой степенью точности рассчитать необходимые физические объемы материалов для проекта.

Парк хранения СУГ с энерготехнологической эстакадой

Парк хранения СУГ с энерготехнологической эстакадой

Точкой отсчета в отношении опыта применения PDMS AVEVA инженерами­проектировщиками ООО «ННГП» является 2010 год, когда начался период внедрения данного программного продукта на площадке ООО «ЛУКОЙЛ­Нижегородниинефтепроект». Внедрение PDMS (затем и E3D) шло постепенно: сначала в рамках комплексной проектной группы, состоящей из инженеров различных специальностей, затем в нескольких смежных отделах.

3D-модель установки фракционирования остатка гидрокрекинга

3D-модель установки фракционирования остатка гидрокрекинга

В процессе внедрения нового ПО инженерам приходилось преодолевать большие сложности. Основными проблемами, возникавшими на ранних этапах, можно назвать:

  • отсутствие в базовой поставке программных инструментов для построения отчетов, удовлетворяющих нормам оформления документации на территории РФ (ЕСКД и СПДС);
  • недостаточная автоматизация однотипных, рутинных операций при разработке модели;
  • высокие трудозатраты на доработку документации, формируемой с помощью ПО;
  • отсутствие регламентирующих документов на построение модели и ведение каталога элементов.

За первые шесть лет внедрения PDMS AVEVA было достигнуто следующее: с применением 3D­функций выполнялась монтажная часть проекта (марка ТК) на небольшие объекты: отдельные насосные, склады сжиженных углеводородных газов (СУГ), компрессорные установки, резервуарные парки нефтепродуктов.

Фрагмент 3D-модели объектов общезаводского хозяйства 
«Комплекса переработки нефтяных остатков»

Фрагмент 3D-модели объектов общезаводского хозяйства
«Комплекса переработки нефтяных остатков»

Кроме того, был наработан опыт комплексного 3D­моделирования во всех частях крупного объекта — установки замедленного коксования. Параллельно с разработкой рабочей документации в 2D инженеры осуществляли построение 3D­модели, выявляя коллизии, а затем автоматизированным способом получали изометрические чертежи трубопроводов и заказные спецификации. В этот период активно шла работа по созданию необходимой каталожной базы 3D­элементов, настройке ПО, разработке дополнительных инструментов для автоматизации и повышения удобства моделирования, а также прочая необходимая подготовка к проектированию крупного объекта в 3D. На данном этапе были созданы требуемые классы трубопроводов, представляющие собой унифицированные перечни элементов трубопроводов (трубы, фланцы, фасонные детали, арматура и др.), которые подобраны и рассчитаны на определенные технологические среды и номинальные давления, скорость и вид коррозии. Такой подход позволяет применять единую номенклатуру материалов трубопроводов, сокращает перечень элементов для заказной спецификации, а также упрощает и ускоряет моделирование трубопроводов, поскольку инженер не тратит время на подбор элементов — при указании конкретного класса и диаметра трубопровода необходимые элементы из базы отсортировываются автоматически. Кроме того, на этом проекте была отработана методика распределенного проектирования с использованием AVEVA Global: часть модели разрабатывалась в удаленном офисе в городе Бургас (Болгария).

Первым крупным объектом, над которым наши проектировщики работали в 3D с помощью ПО AVEVA, получая рабочую документацию автоматизированным способом по 3D­модели, стала установка фракционирования остатка гидрокрекинга для ООО «ЛУКОЙЛ­Волгограднефтепереработка». Проектирование велось в течение 2017­2018 годов, причем разработка 3D­модели установки осуществлялась одновременно по всем специальностям, и каждый проектировщик видел работу смежных отделов в режиме реального времени. Активное участие заказчика в поэтапном рассмотрении модели позволило оптимизировать компоновку установки в сравнении со стадией проектной документации. С учетом изменения габаритов выбранного по тендерам оборудования удалось уменьшить габариты сооружений и длину установки в целом.

При комплексном проектировании прочностные расчеты трубопроводов в программе «СТАРТ» проводились с применением нового модуля интеграции «PDMS­СТАРТ»; обмен заданиями между отделами проходил преимущественно в 3D­формате, что значительно ускорило процесс проектирования. До окончательного утверждения 3D­модели установки инженеры провели все необходимые проверки на коллизии; кроме того, были учтены предложения служб эксплуатации компании­заказчика. Чертежи, ведомости трубопроводов и спецификации марки ТК были полностью получены средствами PDMS. Несмотря на все трудности с оформлением документации, с которыми столкнулись инженеры монтажного отдела, рабочая документация была выпущена в срок, а изометрические чертежи, как и сама модель установки, стали дополнительным бонусом для заказчика. Важно и то, что инженеры, моделируя в 3D­среде, получали большее удовольствие от процесса проектирования, чем при работе в 2D.

Следует отметить, что, помимо затрат на лицензии и их техническую поддержку, для адаптации (настройки) и поддержания работоспособности сложного программного продукта понадобятся обученные специалисты, обеспечивающие IT­поддержку. Другой фактор успеха — эффективное взаимодействие команды внедрения и проектного блока. Важным условием, обеспечивающим эффективное использование 3D­системы, является унификация стандартов в отношении состава и формы документов, выпускаемых средствами 3D САПР, а также разработка регламентов выполнения проектных процедур.

а

б

Выявленные коллизии 3D-модели при наложении КМД: а — опоры попали в разрыв балки болтового узла стыковки; б — ход опоры ограничен болтами узла соединения балок

В дальнейшем, принимая во внимание более чем 10­летний опыт представительства в России компании AVEVA, касающийся адаптации ПО под требования потребителей (проектных организаций), хотелось бы надеяться на большую степень соответствия новых версий из «коробки» требованиям проектной отрасли РФ. Это относится к ведению и поддержке поставщиком ПО каталога элементов, применяемых в РФ, в едином стандарте, а также к доработке инструментов автоматизированного получения проектной 2D­документации на основе 3D­модели таким образом, чтобы документация соответствовала нормам ЕСКД и СПДС. Эти улучшения позволили бы проектным организациям с большей эффективностью заниматься 3D­проектированием, не отвлекая собственные ресурсы на доработку ПО. Такому процессу в скором времени будет способствовать и государственное регулирование, связанное в первую очередь с введением стандартов 3D­моделирования по примеру западных стран. Особенно остро упомянутые вопросы затрагивают мелкие и средние проектные организации, которые желают работать на современном качественном уровне, но обладают ограниченными ресурсами. Одной из положительных тенденций в данном направлении является смягчение требований к оформлению документации со стороны законодателей, а также согласование законов и стандартов РФ в области проектирования с мировыми стандартами.

Начиная с 2017 года технические задания на проектирование зачастую стали содержать требования по выполнению проектирования с помощью 3D­инструментов. При этом если генеральному заказчику 3D­моделирование стало необходимо в первую очередь для последующего использования модели как нового продукта, на базе которого могут строиться системы эксплуатации промышленного объекта, то заказчикам — генеральным проектировщикам (или подрядчикам строительства) — 3D­моделирование требуется для увязки проекта в единое целое при разделении больших объектов между субподрядчиками, для обеспечения необходимого уровня качества, а также для наполнения баз данных, что позволяет ускорить процесс комплектации объекта материально­техническими ресурсами и сократить сроки выполнения строительно­монтажных работ (СМР).

Сегодня ООО «ННГП» завершает работы по одному из крупных объектов, для которого обязательным условием являлось проектирование в 3D­среде — это разработка рабочей документации по проекту «Комплекс переработки нефтяных остатков. I и II этапы строительства. Объекты общезаводского, вспомогательного назначения для ООО ”ЛУКОЙЛ­Нижегороднефтеоргсинтез” по договору с подрядчиком СМР ООО ”Велесстрой”». Этот объект включает многокилометровые участки новых сетей комплекса, резервуарные парки, факельные хозяйства, блок оборотного водоснабжения и т.д.

3D-модель постамента установки замедленного коксования с наложением облака точек, полученного методом 3D-сканирования

3D-модель постамента установки замедленного коксования с наложением облака точек, полученного методом 3D-сканирования

Разработка рабочей документации началась в конце 2018 года. При этом 3D­модель, ежемесячно передаваемая заказчику, используется многоцелевым образом, включая:

  • согласование технических решений с генеральным заказчиком;
  • увязку с разрабатываемыми в 3D деталировочными чертежами КМД (Конструкции металлические деталировочные) строительной части металлоконструкций;
  • увязку с другими смежными проектами по НПЗ;
  • взаимодействие со специальным программным обеспечением для получения трубных узлов в цеховых условиях;
  • уточнение рабочей документации на стройплощадке.

Роль монтажных чертежей марки ТК при строительстве ушла на второй план, уступив место 3D­модели и изометрическим чертежам в формате IDF.

Другим примером выполнения монтажного проектирования с применением ПО AVEVA в настоящий момент является разработка специалистами ООО «ННГП» рабочей документации на установку замедленного коксования УЗК­2 для АО «ТАНЕКО». Согласно заданию на проектирование, рабочая документация должна была выполняться в полном соответствии с ранее спроектированной сотрудниками института установкой УЗК­1. Однако используемую 3D­модель УЗК­1 пришлось скорректировать с учетом изменения НТД (нормативно­технические документы), а также привести проектную модель в соответствие с состоянием «как построено» — с последующим получением изометрических чертежей трубопроводов УЗК­2 в условиях сжатых сроков строительства. Для приведения 3D­модели в состояние «как построено» был выбран наиболее рациональный способ — сравнение компьютерной модели с результатами трехмерного лазерного сканирования построенной установки. Облако точек, полученное с помощью лазерного сканера, накладывалось на 3D­модель в программной среде AVEVA, и визуально выявляемые расхождения корректировались.

В настоящее время накопленный специалистами ООО «ННГП» опыт работы с ПО AVEVA позволяет нашей компании с достаточной степенью уверенности участвовать в тендерах на проектные работы, условия которых предусматривают использование 3D­систем. Наша цель — стать надежным партнером крупных подрядчиков, проектирующих в России.