Автоматизация при реконструкции и развитии промышленных объектов в России. Часть 2

Игорь Орельяна

Технологические трубопроводы

Использование имеющейся проектной документации

Технологические схемы

Виртуальная модель

Технологическое оборудование и установки (виртуальная трехмерная модель)

Технологические трубопроводы (виртуальная трехмерная модель)

Сборочные монтажно-технологические чертежи

Изометрические чертежи

Спецификации

Расчетные модули

Итак...

Ответы на вероятные вопросы

Технологические трубопроводы

В этой части статьи будет рассмотрена еще одна трудоемкая и важная задача — создание рабочей документации по технологическим трубопроводам (технологические схемы, монтажно-технологические и изометрические чертежи, спецификации и т.д.).

Автоматизация работ по проектированию технологических трубопроводов позволяет значительно повысить качество проектно-конструкторской документации, свести к минимуму ошибки проектирования, сократить эксплуатационные расходы, издержки на ремонт, реконструкцию и развитие производственных мощностей.

Проектирование технологических трубопроводов при реконструкции, плановых ремонтных работах и расширении производственных мощностей так же, как и генеральный план объекта, требует особого подхода — подобные работы тесно связаны не только с проектным отделом, но и с диспетчерской службой, отделами, занятыми закупкой и хранением материалов, а данные проекта должны использоваться для управления жизненным циклом производственного комплекса предприятия.

Как показали исследования и опыт внедрения систем автоматизированного проектирования, для решения этой задачи нужны программные и аппаратные средства, которые удовлетворяют следующим условиям:

• максимально используют имеющуюся проектную документацию и собственные наработки по автоматизации;
• позволяют создавать виртуальные трехмерные модели объектов, автоматизируют выпуск чертежей и спецификаций;
• обеспечивают удобный доступ к информации для проектировщиков и всех «смежных» специалистов;
• обеспечивают независимость от используемых средств проектирования;
• учитывают перечни основного, рекомендуемого оборудования и материалов для использования на строящихся или реконструируемых объектах (документы планового отдела, отдела закупок и складирования);
• являются масштабируемыми решениями (сначала покупается разумный минимум, который по мере необходимости и окупаемости может быть расширен).

Использование имеющейся проектной документации

Рационально и эффективно решить проблему использования бумажных архивов помогают технологии сканирования, с помощью которых информация с бумажных носителей переводится в электронную форму и полученная информация включается в новые проекты. Для сканирования и последующей обработки документов понадобятся широкоформатный сканер и программа RasterDesk или Spotlight. Впрочем, об этом уже сказано в обзоре задач автоматизации работы с генеральным планом…

Современные методы проектирования предусматривают использование системы AutoCAD и специализированных приложений для нее, а значит необходимо обеспечить совместимость отсканированных и проектируемых документов. Такую совместимость поддерживают как RasterDesk (программа работает непосредственно в AutoCAD), так и Spotlight (программа способна работать с документами AutoCAD). И RasterDesk, и Spotlight имеют уникальные функции, позволяющие не только улучшить качество существующего документа, но и произвести его анализ, а также «интеллектуальную» обработку.

После того как исходные документы отсканированы и приведены в должный (или по крайней мере читабельный) вид, ими можно пользоваться для проектирования новых и реконструкции существующих объектов.

При работе с технологическими схемами и технологическими трубопроводами следует использовать программный продукт PLANT-4D, отлично зарекомендовавший себя и максимально удовлетворяющий потребностям российских пользователей.

PLANT-4D — единственный программный продукт, который хорошо интегрируется с AutoCAD и RasterDesk, соответствует российским государственным и отраслевым стандартам, имеет сертификат соответствия Госстроя на расчетную часть (программа «СТАРТ»), сертификат соответствия Госстроя РФ на оформление чертежей по СПДС (программа «СПДС GraphiCS») и признан лучшим продуктом для проектирования промышленных трубопроводов в российских условиях.

Технологические схемы

Для черчения технологических схем и работы с ними следует использовать модуль PLANT-4D Схемы.

Это прекрасный инструмент для выполнения любых монтажно-технологических схем. В модуле используются технологии «умных» объектов и объектно-ориентированных данных. Разрабатываемая пользователем схема обладает своего рода «интеллектом», помогающим избежать рутинных ошибок и максимально упрощающим процесс проектирования. О правилах черчения пользователь может забыть (в первую очередь это касается умения «чертить на компьютере»). Библиотеки символов понятны пользователю, поскольку выполнены по стандартам и соответствуют применяемым при проектировании «вручную». Пользователи, которым по тем или иным причинам необходимо добавить собственные символы, могут создать свою библиотеку — система это позволяет.

Упомянутый «интеллект» — это еще и возможность изменения связанных объектов. Скажем, вы выбираете объект (например, участок технологического трубопровода), изменяете один из параметров (например, диаметр) — как результат автоматически изменяются все связанные объекты (арматура, переходы и т.д.) и, разумеется, соответствующие надписи и обозначения. Вспомните, как трудно подписывать чертеж, расставлять диаметры, уклоны и прочие обозначения — теперь же всё изменяется в автоматическом режиме. Не важно, на каком листе находится тот или иной фрагмент схемы и помнит ли о нем проектировщик. Где бы объекты ни оказались, единственным условием их изменения является «родственная» связь с исходным объектом. А связь эта тоже автоматически определяется при составлении схемы.

Одна из важнейших составляющих PLANT-4D Схемы — автоматический генератор табличных документов (спецификаций, ведомостей материалов, перечней оборудования и т.д.). Для задания собственной формы отчетов (например, соответствующей корпоративному стандарту) используйте Microsoft Access, входящий в Microsoft Office, установленный практически на всех компьютерах.

PLANT-4D Схемы позволяет использовать проектные данные для создания информационной системы, предназначенной для технологов. Здесь вам понадобится один из программных продуктов — AutoCAD Map или Autodesk MapGuide. Впрочем, они уже рекомендованы для работы с генеральным планом, поэтому информационные системы промышленного объекта (предприятия) рекомендуется привести к единому стандарту для всех служб.

Виртуальная модель

Трехмерная виртуальная модель технологического оборудования и установок, трубопроводов, систем вентиляции является наиболее важным результатом современного проектирования.

Только с появлением такой модели стало возможным получать производные документы, осуществлять контроль пересечений и нарушения предельных расстояний.

Виртуальная модель PLANT-4D позволяет автоматически или интерактивно создавать все производные документы: сборочные монтажно-технологические чертежи, монтажные изометрические чертежи (с полным образмериванием, специфицированием и разбивкой на монтажные участки), спецификации, трубный журнал (отчет по линиям) и т.д. Кроме того, вы можете отследить, проверить и исправить все коллизии (пересечения), нарушения предельных расстояний, передать данные в расчетные программы и выпустить документы в стандартных форматах. Под последними понимаются форматы баз данных Microsoft Access, Oracle, SQL Server, Informix, форматы документов Microsoft Excel и Microsoft Word, графические форматы AutoCAD (DWG и DXF), MicroStation (DGN).

Перечисленные форматы баз данных являются мировым стандартом; считается, что вопрос старения формата информации возникнуть не может. Графические форматы AutoCAD DWG и AutoCAD DXF — тоже мировой стандарт: в этих форматах хранится 90% всей проектной информации, выполненной на компьютере.

Технологическое оборудование и установки (виртуальная трехмерная модель)

Для расстановки технологического оборудования и установок следует воспользоваться модулем PLANT-4D Оборудование — параметрической библиотекой объектов, позволяющей за очень короткое время создать трехмерную модель оборудования (насосов, емкостей и т.д.).

Библиотека допускает пополнение и настройку, поэтому, если существует перечень основного, рекомендуемого оборудования и материалов для использования на строящихся или реконструируемых объектах (документы планового отдела, отдела закупок и складирования), вы сможете ограничить ее состав в соответствии с этим перечнем.

PLANT-4D Оборудование интегрируется с модулем PLANT-4D Трубопроводы, что обеспечивает возможность создания полноценных виртуальных моделей.

Технологические трубопроводы (виртуальная трехмерная модель)

Для проектирования технологических трубопроводов следует использовать модуль PLANT-4D Трубопроводы. Он полностью соответствует отечественным и отраслевым стандартам: имеются сертифицированные модули для расчетов и оформления чертежей, уникальная российская библиотека элементов трубопровода.

PLANT-4D Трубопроводы — это интеллектуальные, высокоэффективные инструменты и средства трассировки трехмерных трубопроводов. Интеграция с модулем PLANT-4D Оборудование позволяет эффективно осуществлять обвязку оборудования и установок.

Модуль PLANT-4D Трубопроводы позволяет максимально использовать имеющуюся проектную документацию и собственные наработки по автоматизации, в том числе отсканированные изображения и наработки в «чистом» AutoCAD, а также перечни основного, рекомендуемого оборудования и материалов для использования на строящихся или реконструируемых объектах (документы планового отдела, отдела закупок и складирования).

PLANT-4D является тем самым масштабируемым решением, о котором мы упомянули выше: сначала покупается разумный минимум, который расширяется по мере необходимости и окупаемости.

Если на предприятии уже используется AutoCAD для Windows (любой версии), приобретение PLANT-4D не потребует покупки и установки новейшей версии AutoCAD: PLANT-4D способен работать в AutoCAD R13, R14, 2000, 2000(i), Mechanical Desktop, Architectural Desktop, Land Development Desktop…

Библиотеки элементов по российским стандартам выполнены для PLANT-4D высококлассными специалистами фирмы «НТП Трубопровод» при участии инженерно-промышленной нефтехимической компании «ИПН». Подразделения «НТП Трубопровод» занимаются проектированием объектов нефтехимии, разработкой библиотек и специализированных расчетных программ. Библиотеки элементов PLANT-4D включают свыше 70 различных российских государственных и отраслевых стандартов и более 170 производителей, среди которых Благовещенский арматурный завод, Алексинский завод «Тяжпромарматура», ЗАО «Армагус», Курганский завод трубопроводной арматуры «ИКАР» и др.

Поскольку при проектировании и монтаже реконструируемой части предприятия нередко используются изделия и детали зарубежного производства, в библиотеки PLANT-4D включены не только ГОСТы, ОСТы, ТУ, МН и пр., но и стандарты других стран: ANSI (США), DIN (Германия), BS (Великобритания), NF (Франция), NEN (Голландия).

Результат работы модуля PLANT-4D Трубопроводы — виртуальная модель объекта с соблюдением всех строительных размеров, с полным набором атрибутивной информации (размеры, материал, толщина стенки, условный проход, давление, нормативный документ, изготовитель и пр.) и достоверной привязкой к местности, площадке или цеху.

Сборочные монтажно-технологические чертежи

Монтажно-технологические чертежи выполняются на основе виртуальной модели в интерактивном режиме — проектировщик сам определяет, что и на какую плоскость следует проецировать. Таким образом достигается правильность оформления чертежей и компоновки на листе.

Генератор чертежей PLANT-4D включен в поставку модуля PLANT-4D Трубопроводы и не требует дополнительных финансовых вложений.

Генерация осевой и скрытых линий осуществляется в соответствии с российскими стандартами. Никакая другая система среднего уровня, предназначенная для проектирования технологических трубопроводов, делать этого не умеет.

В дополнение к встроенным возможностям самого генератора рекомендуется использование специального модуля СПДС GraphiCS, разработанного компанией Consistent Software.

По результатам сертификационных испытаний СПДС GraphiCS соответствует требованиям следующих нормативных документов: ГОСТ 21.101-97 «СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации»; ГОСТ 21.501-93 «СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей»; ГОСТ 2.301-68 «ЕСКД. Форматы»; ГОСТ 2.302-68 «ЕСКД. Масштабы»; ГОСТ 2.303-68 «ЕСКД. Линии»; ГОСТ 2.304-81 «ЕСКД. Шрифты чертежные»; ГОСТ 2.305-68 «ЕСКД. Изображения — виды, разрезы, сечения»; ГОСТ 2.306-68 «ЕСКД. Обозначения графических материалов и правила их нанесения на чертежах».

Модуль СПДС GraphiCS имеет сертификат соответствия № РОСС RU. СП11.Н00035 Госстроя России № 0130173.

Самым важным в предлагаемом решении является то, что сгенерированные в PLANT-4D чертежи могут быть скомпонованы (оформлены) и подготовлены к печати в AutoCAD LT 2000 с применением СПДС GraphiCS. По сравнению с другими решениями это удешевляет рабочее место чертежника примерно в восемь раз.

Выпущенные чертежи отвечают высоким стандартам качества и хранятся в стандартных форматах, что гарантирует возможность их повторного использования спустя продолжительное время.

Изометрические чертежи

Монтажные изометрические чертежи выполняются на основе виртуальной модели в автоматическом режиме модулем PLANT-4D ИзоГен. Модуль анализирует трехмерную модель, выполненную в PLANT-4D Трубопроводы, и генерирует изометрические чертежи с соблюдением государственных, отраслевых, корпоративных или пользовательских стандартов. Простановка размеров, позиций, составление монтажной спецификации, разбивка на монтажные участки, вычисление суммарного веса участка и системы в целом, нумерация соединений и разбивка на листы заданного формата происходят в автоматическом режиме. Участие проектировщика ограничивается запуском модуля и указанием технологических линий.

Изометрические чертежи — главный документ для монтажа. Если «изометричку» не начертили в проектном отделе, эта работа перекладывается на прораба. Вычерчивание «изометричек» (схем и чертежей) непосредственно на площадке приводит к ошибкам и замедляет монтаж.

Приобретение модуля PLANT-4D ИзоГен позволяет сократить сроки выпуска проектной документации и избежать каких-либо неточностей в документации. При проектировании несложных с точки зрения монтажа объектов, вместо того чтобы создавать и оформлять чертежи с планами и разрезами, достаточно сгенерировать изометрический чертеж, внести туда дополнительные примечания для монтажа и передать на исполнение. А с учетом того, что на генерируемых PLANT-4D ИзоГен чертежах выполняется автоматическая разбивка на монтажные участки, собственно монтаж сводится к изготовлению в цехе целого участка, транспортировке к месту монтажа и самим монтажным работам.

Спецификации

При работе с PLANT-4D спецификации и любые табличные отчеты выполняются на основе виртуальной модели автоматически, без участия проектировщика; при этом сохраняется возможность их редактирования и изменения.

Спецификации включены в поставку модуля PLANT-4D Трубопроводы и не требуют отдельных финансовых вложений. Для отображения и печати спецификаций используется Microsoft Access, входящий в состав Microsoft Office наряду с Microsoft Word, Microsoft Excel и др.

Интеграция PLANT-4D с продуктами Microsoft предоставляет уникальные возможности создания и редактирования документов. Программы из комплекта Microsoft Office оптимизированы с учетом опыта, накопленного 60 млн. пользователей.

Специально для отечественных специалистов в PLANT-4D добавлены типовые документы: спецификации оборудования, изделий и материалов, отчет по линиям и т.д. Формы спецификаций (табличных документов) PLANT-4D может добавлять и сам пользователь. Система будет автоматически заполнять формы согласно заданным правилам группирования и сортировки данных, что позволяет получить законченное решение по оформлению и заполнению отчетных документов для промышленного объекта.

Проектировщики, не беспокоясь об актуальности отчетов (отчеты/спецификации обновляются автоматически), могут сосредоточиться на решении своих профессиональных задач.

Расчетные модули

Из всех существующих расчетных программ важными для технологов и конструкторов являются расчет прочности и жесткости трубопроводов, расчет прочности конструкций и гидравлический расчет технологических трубопроводов. Этот базовый набор со временем следует, конечно, расширить: приобрести расчеты пожаровзрывобезопасности, расчет теплообменников и др.

Для автоматизации расчетов прочности и жесткости трубопроводов нужно использовать программу «СТАРТ» — своего рода промышленный стандарт для России, по своим качествам не уступающий лучшим зарубежным аналогам: CAESAR II, Triflex, GEFKMR.

Обязательным условием применения программ расчета прочности при проектировании объектов строительства на территории России является наличие сертификата соответствия отечественным нормам. Ни у одной из зарубежных систем такого сертификата нет: оценка прочности там осуществляется по стандартам, которые у нас не действуют. В отличие от этих систем, «СТАРТ» имеет сертификат соответствия (№ РОСС RU.СП11. Н 00003 Госстроя РФ № 0075985) и рекомендации к применению Госгортехнадзора России.

Программа «СТАРТ» позволяет рассчитывать трубопроводы энергетических установок (согласно РД 10-249-98), тепловых сетей (согласно РД 10-400-01), нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (согласно РТМ 38.001-94), магистральных газо- и нефтепроводов (согласно СНиП 2.05.06-85). Кроме того, «СТАРТ» производит расчет отбраковочных толщин труб и фитингов согласно требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов» ПБ 03-108-96 (Модуль «Старт — отбраковочная толщина») и назначенного ресурса проектируемых стальных технологических трубопроводов в соответствии с руководящим техническим материалом «Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов» РТМ 38.001-94 (Модуль «Старт — назначенный ресурс»).

Программа позволяет импортировать данные из системы проектирования промышленных объектов PLANT-4D и системы анализа живучести тепловых станций РАО «ЕЭС России».

Интеграция PLANT-4D с программой «СТАРТ» позволила создать уникальное решение для проектирования промышленных объектов по отечественным нормам. PLANT-4D и «СТАРТ» — единственная в России сертифицированная технологическая линейка для проектирования технологических трубопроводов.

Еще одной из необходимых программ является «ГИДРОСИСТЕМА», предназначенная для проведения гидравлического расчета при перекачке однофазных потоков (жидкостей или газов) без учета теплообмена, а также выбора диаметров или определения пропускной способности разветвленного и неразветвленного трубопровода. «ГИДРОСИСТЕМА» выполняет расчет свойств перекачиваемого продукта, выбор диаметров участков трубопровода или определение расходов в каждой ветви, расчет скорости продукта, потерь давления на трение и в местных гидравлических сопротивлениях, на подъем (опуск) продукта, расчет давления в любой из указанных точек трубопровода, расчет кавитационного запаса системы, печать исходных данных и результатов расчета.

Программа рекомендуется для использования при проектировании и реконструкции объектов нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, нефтяной и других отраслей промышленности.

Для расчета прочности и анализа конструкций следует приобрести программный комплекс SCAD, имеющий сертификат соответствия Минстроя РФ и Госстандарта России (№ РОСС RU.СП11.Н00010), а также сертификат Госатомнадзора Российской Федерации (регистрационный номер паспорта аттестации — ПС № 124 от 02.11.2000).

Система SCAD включает развитую библиотеку конечных элементов для моделирования стержневых, пластинчатых, твердотельных и комбинированных конструкций, модули анализа устойчивости, формирования расчетных сочетаний усилий, проверки напряженного состояния элементов конструкций по различным теориям прочности, определения усилий взаимодействия фрагмента с остальной конструкцией, вычисления усилий и перемещений от комбинаций загружений, импорт геометрии и топологии расчетной схемы из различных САПР.

Расчетные программы являются тем средством, которое документально подтверждает правильность решения проектировщика. С другой стороны, такие программы в немалой степени способствуют нахождению оптимального решения, удовлетворяющего как техническим условиям проектирования, так и финансовым требованиям (снижают стоимость ремонтных и монтажно-строительных работ).

Итак…

Для решения задач проектирования технологических объектов понадобятся программные продукты AutoCAD, PLANT-4D, СПДС GraphiCS, «СТАРТ», «ГИДРОСИСТЕМА», SCAD, а также широкоформатный сканер (Vidar, Contex или Oce), плоттер (Mutoh, Oce, Hewlett-Packard, Canon или Encad), программное обеспечение RasterDesk или Spotlight.

Ответы на вероятные вопросы

Где это работает?

Решения, о которых рассказано в данной статье, полностью или частично применяются многими отечественными и зарубежными компаниями. В их числе ЮКОС, КИНЕФ (Сургутнефтегаз), ЛУКОЙЛ, «Норильский никель», СИДАНКО, «Газпром», КамАЗ. Среди зарубежных — NASA, Boeing, GEA, ABB Lummus, AKZO, DSM, Gas Unie, Dupont de Nemours, Expro Offshore и др.

Сколько это стоит?

Четкого ответа не существует: предлагаемые решения масштабируемы и охватывают широкий спектр задач.

Оптимальное решение могут подобрать специалисты компаний — поставщиков программного и аппаратного обеспечения.

Где это можно купить, а также получить дополнительную информацию?

Более подробно о программных и аппаратных средствах можно узнать в компаниях Consistent Software, ЛИР, «АвтоГраф», Бюро ESG, НИП-Информатика, а также в сети Internet — на сайтах http://www.csoft.ru и http://www.plant4d.ru.

«САПР и графика» 7'2001