SolidWorks Piping на службе у отечественных энергетиков

Сергей Кочанов, Артем Аведьян, Михаил Малов

ОАО «ИМС» — ведущий разработчик оборудования для нефтегазовой промышленности

Экономика должна быть экономной

Учет углеводородного сырья и новейшие компьютерные технологии SolidWorks-Russia

Проектирование поверочных стендов с помощью SolidWorks Piping

SolidWorks Piping 2004: новая версия — новые возможности

SWR-Электрика: трехмерное проектирование электрожгутов в среде SolidWorks

В этой статье рассказывается об опыте использования САПР SolidWorks, библиотеки элементов трубопроводной арматуры и модуля SolidWorks Piping в проектно-конструкторской деятельности ОАО «ИМС» — ведущего разработчика технологического оборудования для нефтегазовой промышленности. Кроме того, в ней рассматриваются наиболее интересные отличительные особенности новейшей версии SolidWorks Piping 2004, вышедшей в августе этого года.

ОАО «ИМС» — ведущий разработчик оборудования для нефтегазовой промышленности

ОАО «ИМС» (www.imscorp.ru) образовано в 1991 году как предприятие, ориентированное на разработку и внедрение технологического оборудования и оказание инженерных услуг для предприятий нефтегазовой промышленности. Первые собственные разработки (инфракрасный полевой спектрометр бурового шлама и микроволновый измеритель минерализации бурового раствора) и дали название компании — «Инфракрасные и микроволновые системы» (сокращенно — «ИМС»).

За прошедшие годы, несмотря на политическую нестабильность и череду экономических кризисов в стране, ОАО «ИМС» смогло не только устоять, но и, развиваясь и расширяя сеть специализированных подразделений и дочерних предприятий, стать признанным лидером в своем секторе российского рынка, а также выйти на мировой рынок. Естественно, таких успехов невозможно было бы достичь без использования новых информационных технологий. За это время существенно расширилась география партнеров и клиентская база. Сегодня «ИМС» поставляет свою продукцию и оказывает услуги многим нефтяным и газовым российским компаниям, в их числе — «ЛУКОЙЛ», «Транснефть», «Газпром», «Сибнефть», «ТНК», «Татнефть», «Роснефтегазстрой». Заказчиками ОАО «ИМС» по проектам, осуществляемым на территории России и за ее пределами, стали такие зарубежные компании, как Total, Halliburton, Flour Daniel, Каспийский трубопроводный консорциум.

Основными направлениями деятельности ОАО «ИМС» являются:

• выполнение комплекса работ под ключ по проектированию, поставке оборудования, монтажу, метрологической аттестации, разработке методик выполнения измерений оперативных и коммерческих узлов учета сырой и товарной нефти;

• разработка нормативных документов, регламентирующих организацию учета углеводородного сырья и метрологического обеспечения отрасли;

• внедрение интегрированных распределенных систем сбора и обработки информации, поступающей от узлов учета нефти, с обеспечением автоматического управления турбопоршневыми установками и задвижками.

Наиболее интересными проектами ОАО «ИМС», выполненными за прошедшие годы, были:

• поставка комплексов технологического оборудования, аппаратных средств и программного обеспечения для узлов учета нефти, строящейся Балтийской трубопроводной системы и нефтеналивного терминала «Приморск»;

• поставка «под ключ» узлов учета нефтепродуктов продуктопровода «Пермь—Альметьевск—Запад» для НК «ЛУКОЙЛ»;

• поставка под ключ полностью автоматизированной системы измерения количества и качества нефти для СП «Ваньеганнефть»;

• разработка проектов, изготовление, поставка, пусконаладка и разработка программного обеспечения автоматизированных узлов учета нефти АК «Транснефть», «СНГ», «ТНК-НВ»; поставка оперативных блоков контроля качества нефти для «ТНК».

Экономика должна быть экономной

Коммерческий учет нефти и нефтепродуктов традиционно является консервативной областью измерений: архитектура большинства вновь проектируемых узлов учета все еще базируется на принципах и оборудовании 70-х годов прошлого века, а ведь за это время сменилось не одно поколение приборов и систем измерений. Современные тенденции в области автоматизации диктуют и новые подходы к развитию измерительных систем учета жидких углеводородов. В последнее время все большую значимость в нефтегазовой индустрии приобретает внедрение современных комплексов технологического оборудования, аппаратных средств и программного обеспечения для узлов учета углеводородного сырья. Естественно, ОАО «ИМС», будучи ведущим поставщиком этой номенклатуры продукции, приняло активное участие в разработке целого ряда систем и устройств, о которых подробнее будет рассказано ниже.

Если учитывать требования государственных стандартов, а также целого ряда международных нормативных документов, то очевидно, что разработка и внедрение современных систем автоматизированного учета углеводородного сырья становятся особенно актуальными вопросами. Кроме того, 1 июля сего года вступил в силу Федеральный закон «О техническом регулировании», радикально меняющий системы государственного нормирования безопасности и качества продукции, стандартизации и сертификации. Закон был принят Государственной Думой 15 декабря 2002 года и одобрен Советом Федерации 18 декабря 2002 года. Новый закон предъявляет исключительные требования к внедряющимся в нефтегазовую индустрию новейшим технологиям, в особенности к производству измерительного оборудования с высокими метрологическими характеристиками.

Учет углеводородного сырья и новейшие компьютерные технологии SolidWorks-Russia

Постоянно ужесточающиеся требования к точности и метрологическому обеспечению систем учета нефтепродуктов сделали неизбежным внедрение новейших технологий автоматизированного проектирования в ЗАО «ИМС Инжиниринг» — основном проектно-конструкторском подразделении ОАО «ИМС». Во второй половине 2002 года специалисты ЗАО «ИМС Инжиниринг» остановили свой выбор на системе автоматизированного проектирования SolidWorks, которая является одним из лидеров в области 3D-моделирования и оформления чертежной документации, а также имеет целый ряд специализированных модулей, расширяющих ее базовые возможности. В рамках сотрудничества с компанией SolidWorks-Russia ЗАО «ИМС Инжиниринг» приобрело четыре комплекта SolidWorks-Конструктор, в состав которых были включены:

• САПР SolidWorks;

• библиотека стандартных изделий StandardWorks;

• SWR-Спецификация;

• система электронного документооборота SWR-PDM;

• модуль разводки трубопроводов SolidWorks Piping.

В процессе подготовки к внедрению программного обеспечения в соответствии с условиями договора специалистами SolidWorks-Russia была создана библиотека элементов трубопроводной арматуры: фланцы ГОСТ 12815-80, 12821; отводы, тройники, переходы, заглушки ГОСТ 374-83, 375-83, 376-83, 377-83, 378-83, 379-83, 380-83; трубы ГОСТ 8731-87, 8732-87, 8733-87, 8734-87. Элементы библиотеки создавались специально для расширения встроенного в SolidWorks Piping каталога стандартов по заказу «ИМС Инжиниринг».

К настоящему времени специалисты «ИМС Инжиниринг» не только прошли обучение в SolidWorks-Russia и без труда освоили новое для них программное обеспечение, но и успешно внедрили систему в производство. В ходе этого процесса были созданы экспериментальные образцы новой техники, не имеющей аналогов среди автоматизированных систем учета нефтепродуктов и метрологической поверки измерительного оборудования.

Проектирование поверочных стендов с помощью SolidWorks Piping

ЗАО «ИМС Инжиниринг» специализируется на проектировании и изготовлении систем измерения количества и показателей качества нефти, которые состоят из множества блоков. В качестве примера ниже будет рассмотрено изготовление одного из них — турбопоршневой поверочной установки (ТПУ).

Прежде всего следует отметить, что от того, насколько точно спроектирована и изготовлена ТПУ (а это достаточно сложное техническое изделие), в значительной степени зависит качество проводимых измерений. В ТПУ при проведении поверки, в зависимости от используемого метода определения вместимости, применяют различные наборы средств поверки. Метод определения вместимости ТПУ основан на том, что воду, вытесняемую из установки при движении поршня по калибровочному участку от одного детектора до другого, направляют в специальную накопительную емкость и измеряют ее объем. Воду из ТПУ направляют в емкость с помощью переключателя потока, управляемого сигналами детекторов, или останавливают поршень путем перекрытия потока: остановив поршень на первом детекторе, выход ТПУ соединяют с емкостью, затем, вытеснив воду из калибровочного участка в емкость, останавливают поршень на втором детекторе. Объем воды измеряют, сливая ее из накопительной емкости в мерник.

Для реализации подобной схемы фирма «ИМС Инжиниринг» использует САПР SolidWorks, оснащенную специальным модулем разводки труб — SolidWorks Piping. В ходе проектирования был разработан целый ряд конструктивно-компоновочных вариантов поверочных установок (рис. 1, 2), оптимизированы основные проектные параметры системы и в кратчайшие сроки получены требуемые результаты. Все это стало возможным благодаря механизмам ассоциативности и сквозной параметризации SolidWorks и модуля Piping, а также новейшей функциональности системы электронного документооборота SWR-PDM.

С помощью SolidWorks Piping удалось существенно сократить время проектирования и практически до нуля уменьшить количество ошибок, которые ранее выявлялись только на стадии изготовления изделий. Огромным плюсом является также наличие не только чертежей, но и видов в изометрии, что облегчает работу, представление изделия в целом, упрощая монтаж и компоновку. В настоящий момент результаты работы уже воплощены в металле (рис. 3) и поступили в промышленную эксплуатацию сразу на несколько предприятий нефтегазовой отрасли.

SolidWorks Piping 2004: новая версия — новые возможности

При разработке изделий специалисты ЗАО «ИМС Инжиниринг» использовали SolidWorks Piping версий 2001Plus и 2003. Приятно отметить, что возможностей этих версий было вполне достаточно для выполнения целого ряда проектных задач «ИМС». В августе этого года вышла новая версия САПР SolidWorks, получившая индекс 2004, а также весь спектр специализированных модулей. Авторы статьи искренне надеются, что ЗАО «ИМС Инжиниринг» уже в ближайшее время возьмет на вооружение новую версию SolidWorks Piping.

Благодаря расширенным возможностям новейшей версии модуля SolidWorks Piping 2004 пользователи SolidWorks теперь могут проектировать гнутые и гибкие трубопроводы. SolidWorks не только автоматически вычислит длину каждого такого сегмента, но и создаст таблицу гибов для передачи ее на трубогибочный станок. Как и любые другие объекты SolidWorks, все отчетные таблицы, создаваемые в модуле проектирования трубопроводов, ассоциативно связаны с реальным трехмерным проектом и автоматически корректируются при каждом внесении изменений. Разумеется, все отчетные таблицы могут быть отображены на чертеже трубопровода. Используя данные функциональные возможности, пользователи системы могут моделировать не только металлические гнутые трубопроводы (например, змеевики систем охлаждения), но и разного рода гибкие шланги (рис. 4) — подводные шланги гидравлических и пневматических систем и др. Новые функции существенно упрощают, ускоряют и облегчают проектирование трубопроводов таких типов по сравнению с традиционными методами построения труб произвольной формы с применением элементов по траектории (известных также как свипы).

Новые функции создания гнутых труб не оторваны от прежних трубопроводов и функций их проектирования — все новые возможности гибко сочетаются с классическими методами проектирования сборных или сварных трубопроводов SolidWorks. Гнутые элементы могут стыковаться с прямыми или другими гнутыми трубами в любом порядке и в любом сочетании как с использованием трубопроводной арматуры, так и с помощью сварки. Более того, при необходимости каждому стандартному библиотечному элементу трубопроводной арматуры можно «указать», какие его точки должны стыковаться только с гнутыми, а какие — только с традиционными трубами. Можно создать, например, фитинг для стыковки отвода трубопровода с гибким шлангом.

Еще одно новшество модуля «Трубопроводы» касается использования библиотек стандартной трубопроводной арматуры. Такие изделия, как правило, стандартизованы, и пользователи систем автоматизированного проектирования трубопроводов обычно применяют в проекте их упрощенные модели, не детализированные подробно. Пока речь идет об угольниках, тройниках, клапанах и даже вентилях, никаких проблем, как правило, не возникает. Однако иногда необходимо предоставить определенную степень свободы некоторым деталям, входящим в состав каких-либо покупных изделий или тех же вентилей, — например при проверке на возникновение в сборке конфликтов при работе устройства. Создатели модуля «Трубопроводы» постарались учесть и эту потребность пользователей — теперь вы можете создавать модели не только стандартных деталей, но и стандартных сборок. Такие модели сохраняют все возможности стандартных деталей: их можно добавлять в трубопровод простым перетаскиванием прямо из библиотеки SolidWorks FeaturePalette; при добавлении в маршрут трубопровода они автоматически ориентируются по месту согласно имеющимся в трассе трубам; в них поддерживается механизм конфигураций SolidWorks; они могут оставаться подвижными на любом уровне вложения в иерархии сборки SolidWorks и т.д.

Разработчики SolidWorks два года назад занялись переводом интерфейса настройки параметров всех команд системы из громоздких диалоговых окон в панели Property Manager, которые, динамически появляясь по мере необходимости в служебной части окна, предоставляют оперативный и удобный доступ ко всем параметрам команды и взаимодействуют с графической областью, не закрывая ее даже частично. В новой версии системы переход к этому полюбившемуся пользователям (и вовсю копируемому пытающимися догнать лидера конкурентами) интерфейсу завершается, причем в панели Property Manager переводятся настройки не только ядра SolidWorks, но и большинства дополнительных специализированных модулей, в том числе модуля «Трубопроводы». Все диалоги с пользователем, включая стартовый диалог определения параметров нового трубопровода, ведутся только с применением нового интерфейса.

* * *

Опыт использования программного обеспечения SolidWorks при выполнении проектно-конструкторских работ на ОАО «ИМС» показывает реальные преимущества новейших технологий автоматизированного проектирования на платформе САПР SolidWorks. Модуль SolidWorks Piping позволил существенно сократить время проектирования и практически до нуля уменьшить количество ошибок, которые ранее выявлялись только на стадии изготовления изделий. Таким образом, идя в ногу со временем, ОАО «ИМС» не только сохраняет лидирующее положение в своем секторе рынка и остается ведущим разработчиком технологического оборудования для нефтегазовой промышленности, но и расширяет сферу своего влияния на Западе, где торговая марка SolidWorks уже давно стала стандартом де-факто в области систем автоматизированного проектирования.

«САПР и графика» 9'2003