SPI軟件在加熱爐項目設計中的應用

胡 昊 任東宇 劉建華 笪可靜

(北京航天石化技術裝備工程有限公司，北京 100076)

SPI軟件在加熱爐項目設計中的應用

胡 昊 任東宇 劉建華 笪可靜

(北京航天石化技術裝備工程有限公司，北京 100076)

針對加熱爐項目的特點，基于SPI軟件的特點和優勢，詳細論述了基于SPI的加熱爐儀表設計流程和開發過程，設計出一套加熱爐標準數據庫，并在某涉外加熱爐項目中成功應用。

加熱爐 SPI軟件 儀表設計信息 標準數據庫

SPI(SmartPlant Instrumentation)軟件源于美國INTERGRAPH公司的Intools軟件，為工廠業主和工程設計公司提供了一款繪圖設計和儀表管理應用軟件，該軟件已經被國際各大工程公司和設計院所應用，成為國際間儀表工程設計交流的通用平臺。

加熱爐儀表系統的傳統設計軟件主要是AutoCAD和MS Office，設計人員用它們手繪大量的圖紙文件，文件的存儲、索引、復制及維護等工作量很大，并且為了保證文件中的圖紙前后對應，也需要做大量的校對工作。隨著加熱爐工程項目日趨大型化、國際化和復雜化[1]，同時為滿足不斷縮短的工程設計周期要求，加熱爐儀表設計迫切需要更為專業的設計軟件工具，以保證設計質量并提高工作效率。在此背景之下，北京航天石化技術裝備工程有限公司加熱爐事業部于2014年從INTERGRAPH公司購買了基于SQL Server數據庫的SPI軟件，結合加熱爐自身特點進行二次開發，設計出一套加熱爐標準數據庫，并在某涉外加熱爐項目設計中成功應用。

1 SPI軟件的簡介

SPI軟件是一款基于數據庫Oracle或SQL Server的繪圖設計和儀表管理軟件[2]，它以Sybase DB文件的形式進行工程信息傳遞。DB數據庫文件包含工程內所有的儀表設計信息，使不同工作人員能夠在一個共同平臺上實現設計數據的交換和共享，讓業主和工程承包商雙方按照統一的設計規則和工作流程，應用軟件集成的各個模塊，進行數據查詢、設計與管理，服務于從設計、施工到運營的完整的工廠生命周期。SPI軟件網絡數據庫設計流程如圖1所示[3]。

圖1 SPI軟件網絡數據庫設計流程

SPI軟件包括Administration和Instrumentation兩部分[4]，其中Administration模塊用于實現系統和工程管理功能；Instrumentation用于實現設計功能，Instrumentation包括儀表索引(Instrument Index)模塊、儀表規格書(Specifications)模塊、工藝參數(Process Data)模塊、計算(Calculation)模塊、接線(Wiring)模塊、回路圖(Loop Drawing)模塊、安裝圖(Hook-Ups)模塊及瀏覽(Browser)等，用戶可借助這些模塊完成儀表規格書、儀表索引表、儀表計算書、儀表接線圖(包括現場儀表去DCS/PLC)、儀表回路圖(根據接線圖自動生成)、儀表安裝圖(按照用戶定義生成)、儀表安裝材料匯總表、電纜表、I/O表及現場總線“段”配置圖[5]等工作，如圖2所示。

圖2 SPI軟件的組織結構

SPI的數據都是存儲于一個統一的數據庫中，允許多用戶同時編輯，因此，設計者可以在不同模塊和同一模塊下進行同步設計，大幅提高了設計效率，同時保證了項目數據的統一性和一致性。

2 SPI軟件的應用

現以某涉外加熱爐項目設計為例，就SPI軟件在工程設計項目中的應用過程進行詳細說明。

2.1整體規劃

在加熱爐項目的具體設計之前，首先要進行整體規劃[4]。

由于是第一次使用SPI進行設計的加熱爐項目，因而采用在數據庫服務器上直接使用SQL Server工具新建加熱爐標準數據庫，再通過修改Intools.ini文件進行數據庫鏈接。數據庫建成之后利用Administration工具進行工程項目的初始化和項目組設計人員的添加，數據庫種子文件使用中國石化自控中心站的Sybase DB文件。項目結構按照Plant-Area-Unit建立，回路名、儀表位號及電纜號等的命名規則按照設計院的要求定義，這些命名規則如果后期需要修改可以重新定義。按照項目經理的分配情況，對參與某涉外加熱爐項目的儀表設計人員分配權限，使設計人員只能在自己的工作范圍內進行操作，降低了數據庫的風險。為了保證已有數據不丟失，需要在數據庫服務器端定時備份數據庫。

2.2設計過程

SPI是數據庫軟件，因此在開始某涉外加熱爐項目設計時，首先需要建立儀表回路和位號，隨后根據項目進度安排，可以同時開展生成儀表索引表、儀表規格書、端子排圖、回路圖及安裝圖等工作。具體的加熱爐SPI設計流程[6]如圖3所示。

圖3 加熱爐SPI設計流程

2.2.1創建儀表回路和位號

在儀表索引模塊中創建儀表回路和位號，儀表位號必須依托于回路，不能獨立存在。創建儀表回路時需要填寫回路用途、回路類型、P&ID號及回路功能等數據；創建儀表位號時需要選擇儀表類型、接線端子模板和電纜，填寫儀表用途、安裝位置、防爆類型、I/O類型、信號類型、管道號、生產廠家及型號等信息。對于類似回路和儀表可以通過批量復制的方法進行創建。

2.2.2制作儀表索引表

設計人員在Browser模塊選取數據庫中的各字段以表格的形式生成儀表索引表，儀表索引表要顯示的數據的格式可以通過定義Browser模板中的Style實現。由于一些儀表信息無法通過標準Browser模板顯示，實際設計過程中借助InfoMaker11.0(PB語言工具)二次開發了一個Browser模板。將存放所需儀表信息的多個不同數據表關聯到一個Browser模板中，并生成PSR文件，再通過Powersoft Browser命令導入PSR文件，生成一個新的Browser模板，隨后便可以應用新的Browser模板生成儀表索引表，如圖4所示。在儀表數據表中還可以批量修改儀表數據，進行分類匯總和統計工作，極大地提高了設計效率。

圖4 儀表索引表

2.2.3制作儀表數據表

在Specifications模塊中可以選擇儀表位號，將它與相應的儀表規格書進行關聯，如果儀表用途、P&ID號、設備號及管道號等基本數據在新建儀表時已經填寫，儀表規格書會自動提取相應數據，其他數據由用戶根據工藝條件填寫。一張儀表規格書可以對應一個儀表，也可以對應多個儀表。

中石化中心種子站已提供二百余種常用儀表的規格書模板，但這些模板無法適用于加熱爐項目的設計需要，需要借助InfoMaker11.0二次開發一些儀表數據表的模板，如圖5所示。新增紫外/紅外火焰探測器和點火變壓器數據表模板，同時結合加熱爐項目自身特點修改標準庫中的壓力/差壓變送器、溫度變送器、調節閥、切斷閥、自力式減壓閥、壓力表及各種流量計等二十余種模板，開發出一套帶PLC和SIS系統的加熱爐項目的儀表數據表模板，作為加熱爐標準數據庫的重要組成部分。

2.2.4接線

接線之前需要在Reference Explorer中預先開發一套加熱爐項目常用的點火操作盤、現場接線箱、PLC柜、SIS柜、繼電器、安全柵、指示燈、按鈕及電纜等組件的數據模板。然后通過拖拽的方式將這些模板添加到Domain Explorer中。

在項目所有接線設備和電纜添加完成之后，進入Wiring模塊，使用手動接線和自動接線相結合的方式進行接線工作。其中電纜編號會根據接線通道自動生成，所有接線設備都以端子排的形式體現，如圖6所示。當所有接線設備都已分配電纜，再接著使用Enhanced SmartLoop的方式生成儀表回路圖，如圖7所示。端子排圖和儀表回路圖的圖框需要借助InfoMaker11.0進行二次開發。

圖5 儀表數據表模板

圖6 端子排示意圖

圖7 儀表回路圖

2.2.5生成安裝圖和材料表

在生成安裝圖和材料表之前，需要預先二次開發符合設計院要求的安裝圖模板(CAD模板)，如圖8所示。然后在SPI中將儀表位號和安裝圖模板進行關聯，新生成的安裝圖會將TAG.1～TAG.10替換為被關聯的位號。為了自動生成材料表，需要在SPI的Reference Explorer中開發加熱爐項目的常用材料庫，并將這些材料關聯到安裝圖中。

圖8 安裝圖模板

在該加熱爐項目中只需選定所需的安裝方案就能夠自動生成安裝圖(CAD版)和材料清單，極大地減少了人工繪圖和統計材料單的工作量。

3 結束語

根據加熱爐項目的特點進行SPI軟件的二次開發，設計出滿足工程需求的加熱爐標準庫，并在加熱爐標準庫中建立多種文件的圖框模板；建立基本數據，包括儀表類型、接線設備及安裝材料等，建立儀表索引表的模板；建立15種儀表數據表模板；建立端子排圖、儀表回路圖和電纜模板；建立典型安裝圖庫和支架圖庫。制作各類報表圖紙百余頁，并順利通過工程甲方的圖紙驗收，在某涉外加熱爐項目的儀表設計工作中發揮了重要作用。下一步將在更多加熱爐設計項目和熱媒爐設計項目中使用SPI軟件，不斷完善二次開發的模板，以提高儀表設計的效率進而節省工程成本。

[1] 林林,趙玥.INTOOLS軟件在海洋石油儀表設計中的應用于開發[J].石油化工自動化,2010,46(2):55～57.

[2] 劉亮,李勇,董軍.二次開發中INtools的功能及其在國際工程中的應用[J].石油天然氣學報,2014,36(8):255～257.

[3] 李永康.Intools軟件及其在工廠生命周期管理中的應用策略[J].石油化工自動化,2009,45(4):50～54.

[4] 陸地.SPI軟件在油田地面工程設計中的應用[J].石油化工自動化,2013,49(2):49～51.

[5] 項飛.INtools軟件綜述及其二次開發漫談(Ⅱ)[J].石油化工自動化,2006,42(5):46～47.

[6] 隋明新,方留安,姜秀君.了解和應用INTOOLS儀表設計管理軟件[J].石油化工自動化,2004,40(5):5～8.

(Continued from Page 840)

AbstractConsidering the process of production and practical requirements, a multistage hydraulic turbine unit was developed for energy recovery of the 1.2Mt/a hydrocracking unit. The device entry pressure rates at 13.43MPa with 0.6MPa for the export pressure; and the single-stage recycling power rates at no less than 6.3kW with 56.7kW for the total recovery of power. The test results show that the performance of the device can meet design requirements basically and the device running at small flow rate can incur some deviations between performance and recovery efficiency of the fixed point and the requirements.

Keywordsmultistage hydraulic turbine, oil hydrocracking unit, recovery efficiency, energy-saving application

ApplicationofSPIinHeatingFurnaceProject

HU Hao, REN Dong-yu, LIU Jian-hua, DA Ke-jing

(BeijingAerospacePetrochemicalTechnologyandEquipmentEngineeringCorporation,Beijing100076,China)

Considering the specialty of heating furnace project and SPI’s characteristic and advantages, the SPI-based instrument design and development for heating furnace were expounded and a standard database for heating furnace was developed for the successful application in a foreign reheating furnace project.

heating furnace, SPI, secondary development, standard database

2016-05-04(修改稿)

TQ051.5

B

1000-3932(2016)08-0859-05