SmartPlant P&ID 應用在石油化工繪圖方面的 操作過程、問題及解決方案

張瀟月(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655)

0 引言

P&ID是Piping and Instrument Diagram的縮寫，中文譯為管道及儀表流程圖。P&ID是對工藝流程的操作和控制方案的圖文版闡述。體現(xiàn)了工藝專業(yè)對此工程的管道設計、安裝的要求，大到所有的設備、管線(包括主要和次要管線)，小到每一個閥門，都要在P&ID中清楚表達[1]。SmartPlant P&ID 是P&ID設計交互軟件，簡稱SPPID。它是一種智能化繪制P&ID并和Smart 3D相互交驗的軟件。在繪制P&ID時，我們不僅需要調用數(shù)據(jù)庫中的帶有參數(shù)的圖例符號，而且輸入管道、設備、儀表的工藝數(shù)據(jù)，如管道尺寸、級別、溫度、壓力等，從而生成相應的數(shù)據(jù)表。同時，該軟件可以與工程設計軟件Smart 3D實現(xiàn)交互，實現(xiàn)上、下游專業(yè)數(shù)據(jù)傳遞，如工藝數(shù)據(jù)傳遞到管道、設備、儀表專業(yè)，避免數(shù)據(jù)重復輸入；也可實現(xiàn)不同專業(yè)數(shù)據(jù)的相互交驗，從而提高了整體設計效率[2]。

1 簡單介紹SPP&ID工作流程

1.1 初步設置

選擇相應圖紙所在分區(qū)，并點擊File>New Drawing 命令，或者鼠標右鍵單擊所在分區(qū)，快捷菜單選取New Drawing。輸入Name、Drawing Number、Title 和Template，點擊Ok。其中的name和template是必填項。(1)注意TEMPLATE TYPE選取項目專用圖框。(2)后期如果專用圖簽丟失，可以通過Editinsert-object-選取相應圖簽文件。

1.2 繪制管道及其附件

1.2.1 點擊新建流程圖，進入流程圖編輯頁面添加管線

點擊View>Display>Catalog Explorer或者快捷按鈕打開和關閉Catalog Explorer ，點擊piping-routing-process piping 在小窗口里選擇主物料管線，次物料管線，公用工程管線等。點擊primary piping后，在編輯頁面畫主管線。主要管線輸送的是主要工藝物流，如主要反應的反應物，次要管線輸送的是次要原料，如反應用的催化劑，公用工程管線是輸送公用工程的。

1.2.2 輸入并添加管線編號

在View>Display>Properties Window中，打開屬性標記窗口。選擇piping-labels-piping segments，點選line number后拖到所畫管線上，顯示管線號。點擊管線或者管線號，在Properties Window窗口中輸入相應數(shù)據(jù)或者在下拉列表中選擇，如輸入正確的管線號，介質流向、伴熱、隔熱、公稱直徑和材料等級，操作溫度、壓力，設計溫度、壓力等屬性。完成后，管線編號就在圖紙中顯示并傳遞到將部分管線屬性傳遞到分支管道上。放空管道表示方法：選擇Piping-fittings-end components選擇end of line terminator ，選擇不同放空管道的末端安裝。

1.2.3 給管線添加閥門、或者相應閥件，并添加閥件的相應屬性

選擇piping-valve選擇不用的閥門類型，如：2通、3通閥門，然后選擇不同的閥體，如球閥、截止閥。找到合適閥門，點擊添加，再點擊管線上的添加的位置。以添加閥門的常開常關屬性為例。選擇Catalog Explorer下Piping-label-piping component 選擇opening action 拖到相應閥門，然后在Properties Window屬性窗口的opening action 的下拉菜單里選擇NO、NC等代號，給閥門添加NO、NC 標記。

1.2.4 給管線添加進出流程圖OPC

選擇Piping-piping OPC ，選擇進出圖紙或者進出工區(qū)或者進出界區(qū)。若是管線進出圖紙，選擇off drawing 將圖標放在要連接的管線上，在交點處停留一段時間，鼠標尾部出現(xiàn)三個小圓點，選擇進出方向，然后彈出一個對話框，選擇要連接的圖后點擊ok。點選OPC，在Properties Window屬性窗口輸入進出物料代碼和上下游的設備(管線)。OPC、安全閥等有方向性的部件，需要通過停留一段時間，選取來改變方向。

1.2.5 打斷管線

如果輸入同一條管，不同管線號(或者同一條管，同管線號，不同管道等級)，必須用break命令打斷所在點，這個所在點一般是閥件的前后。點選管線，彈出break routing對話框，選擇其中的break run快捷圖標，在所需打斷處打斷。然后Pipingarea break標注，分別加入相應三腳打斷圖標和不同屬性打斷圖標。最后選擇Piping-annotation，添加屬性框顯示標注并在Properties Window屬性窗口輸入屬性，例如：設計溫度、設計壓力、管道等級等。當相連的管線設計溫度和設計壓力不同時，可使用相應打斷符斷開，否則修改任何一側設計屬性，另一側都是隨之一同變動。三腳打斷圖標和不同屬性打斷圖標如圖1所示。

圖1 三腳打斷圖標和不同屬性打斷圖標

(1)Break run是同一管線不同屬性打斷；join run是兩條管線改為同屬性管線，合并管線。(2)所有管線繪制好以，點擊Tools—Autogap，自動打斷所有相交管線。

1.3 添加設備及附屬部件，輸入相應屬性。

1.3.1 搭建設備，添加設備號

在equipment下選擇不同的設備或者設備部件“搭積木”。例如設備中的 TEMA 換熱器由三部分構成：前封頭，殼體和后封頭。放置時我們要先放殼體，然后把前、后封頭放在殼體的兩端。首先在equipment-team shell & tube里分別添加shells，front ends和rear ends。通過捕捉點將前后分頭安裝到殼體的相應位置。選擇 Equipment-label equipment 點擊Equipment ID，拖曳到相應設備，然后在屬性欄輸入Eq. No，輸入設備編號。

1.3.2 添加管嘴

在Equipment component-nozzles里選擇添加管嘴類型，如法蘭管嘴就要選fl anged nozzle，給管嘴添加編號。在Equipment component-label-equipment components 點擊 Eq. nozzle identifi cation。拖曳到相應管口，出現(xiàn)一個問號。單擊管嘴，然后在屬性欄輸入Tag Seg No，修改管口編號。

1.3.3 給設備添加保溫標記

在Equipment-label equipment 點擊insulation thickness 拖動到相應設備，點擊保溫標記旁邊的問可拖動旋轉保溫標記的方向，再點擊左鍵，確認保溫標記放置位置。

1.4 在管線或者設備上添加儀表并標注

在SPPID 軟件中稱為在線儀表(Inline)，例如控制閥FV 直接安裝在管線上，沒有直接安裝在管線上儀表稱為離線儀表(offl ine)。雖然TI 也是與管線相連的，但是它是通過引液管間接相連的，主體物料沒有通過它，因此屬于離線儀表。

1.4.1 添加在線儀表

不同的在線儀表選擇不同的形式。以電磁流量計為例，在Instrumentation-Inline-fl ow instruments 選擇magnetic fl ow instrument，然后在Instrumentations-Labels-General Instrument-Tag Number with Balloon添加儀表位號，在Properties Window窗口中輸入編號。孔板(FE)、調節(jié)閥(FV)、安全閥的標識都可以用Tag Number with Balloon來添加。

1.4.2 添加自控閥門

在Catalog Explorer 選擇Instrumentation-Inline-valve里添加閥體。然后選擇執(zhí)行機構。在Catalog Explorer 選擇Instrumentation-Inline-labels-in line instrument 選擇自控儀表標號，從屬性欄中添加編號。在軟件中，儀表的閥門和管道的閥門可以從顏色上區(qū)分出來。

1.4.3 添加離線儀表

不同的離線儀表選擇不同的形式。以溫度計為例。(1)在Instrumentation-Offl ine-temperature選擇TI 添加到管線上，在Properties Window窗口中輸入編號(2)使用signal line-connect to process 將儀表和管道相連。如果離線儀表與工藝管線或設備直接相連，則引線選Connect to Process 信號線。如果離線儀表通過若干段引線，與工藝管線或設備間接相連，則與離線儀表相連的引線為Connect to Process 信號線，而與該信號線另外一端相連的引線通常為次要工藝管線，因為這段引線一般為儀表總管，屬于正常的工藝配管，不屬于儀表配管。

2 常見問題匯總及解決方案

過濾器篩選功能在View>Display> Engineering Data Editor 命令可以打開或關閉Engineering Data Editor 窗口。點擊英文下拉菜單，選擇已定義的篩選過濾器，例如：nozzle、pipe等過濾器。如果已有的過濾器和分類不能滿足需要，可以點擊下拉菜單的左側按鈕，在下拉菜單中選擇Edit view-Advanced 按鈕打開Advanced Table Properties，定制自己想要的屬性數(shù)據(jù)。點Layout ，通過insert 和delete 添加和刪除過濾器中顯示的屬性，通過up和down改變屬性排列順序。(1)選取Reports>Project Reports 或者My Reports 命令生成數(shù)據(jù)表。可輔助Engineering Data Editor ，生成定制的數(shù)據(jù)表。(2)增加MIN距離標記。在design-graphics選擇雙箭頭標記即可，添加后可以調整大小。同時在design-labels-text在箭頭上添加文字MIN。(3)設備尺寸無法調節(jié)，可通過克隆實現(xiàn)調節(jié)大小，例如填料塔的填料大小。(4)軟件出錯。Recreate就會丟失圖簽?；騌ecreate后，出現(xiàn)外層圖框，PID內容無法編輯修改。刪除圖框后insert，但是Insert-image .PID時報錯。(5)如圖2所示，設備單一管口報錯，可能是物料流向錯誤。例如在換熱器冷凝水側管口處出報錯，說明流體方向不正確，冷凝水應在此時下進上出。

圖2 換熱器數(shù)據(jù)屬性不一致的典型事例

3 結語

為應對國際化競爭日益激烈的市場環(huán)境，智能P&ID 作為國內化工設計行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。SPPID 具有成熟的應用技術、強大數(shù)據(jù)庫功能和良好的與其他相關軟件的交互接口。我們應進行軟件的二次開發(fā)和應用：匯編接口程序，將工藝計算軟件、水力學計算軟件、設備數(shù)據(jù)表、儀表數(shù)據(jù)表與SPPID 相關聯(lián)，減少設計人員手動輸入的工作量，從而提高工藝專業(yè)設計工作效率和準確性，加快項目設計進度。