Монтажное проектирование

24.11.2010

«Нефтепереработка и нефтехимия»/Науч.-инф. сб. №10. 2010 г.

К.В.Марченко — главный специалист монтажного отдела, Н.В.Поздняк — главный специалист монтажного отдела.

В институте ООО «Ленгипронефтехим» монтажным проектированием занимаются специалисты монтажного отдела, который образован с момента открытия института «Ленгипрогаз» в 1945 г., в дальнейшем «Ленгипронефтехим».

65 лет монтажный отдел работает в союзе со специалистами других отделов института «Ленгипронефтехим» как единая команда по разработке различных проектов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Монтажное проектирование является органическим продолжением технологической разработки проекта.

По мере развития института, освоения все новых и новых технологических процессов — от технологии производства бытового газа из прибалтийских сланцев до современных технологий получения высокооктановых бензинов, специалистами монтажного отдела изучена специфика процессов, работа оборудования для новых процессов, что позволяет внедрять в проекты рациональные технические решения, обеспечивающие надежную работу проектируемых объектов.

Важнейшей и главной целью монтажного проектирования является разработка компоновок объектов с размещением оборудования, зданий и сооружений для любого технологического процесса.

Компоновка объектов — ответственный этап проектирования, требующий учета оптимизации многочисленных факторов: технических, экономических, надежности и т.д. Компоновку объектов, как правило, разрабатывают специалисты, обладающие широтой технического кругозора, а также достаточной суммой знаний по смежным частям проекта, влияющих на принимаемые решения.

Один из достаточно сложных моментов при разработке компоновки установки — это возможность размещения ее на действующих заводах, а также размещение новых заводов на новых площадках. Институт «Ленгипронефтехим» успешно справляется с такими проблемами, знакомыми всем проектным организациям.

Среди таких установок, размещаемых в сложных территориальных условиях, такие как установка каталитического риформинга с предварительной гидроочисткой Л-35-11/450К на территории ООО «РН-Комсомольский НПЗ», установка гидродепарафинизации смеси атмосферного газойля с бензином висбрекинга (Л-24-10/2000), блок экстрактивной дистилляции (GTC) в составе установки СК-2 на территории ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез», новый завод мощностью 12 млн т/год на территории ООО «РН-Туапсинский НПЗ» и др.

За прошедшие годы и в настоящее время институт разрабатывает как однопроцессные так и многопроцессные установки, т.е. комбинированные, и является пионером по их созданию.

Впервые компоновка комбинированной установки переработки нефти ЛК6у была разработана в 1971 г. для Мозырского НПЗ, введенная в эксплуатацию в 1975 г.

В дальнейшем были разработаны компоновки еще для восьми таких же установок и других установок (комбинированная установка облагораживания моторных топлив ЛКС-35-64 Сургутского ЗСК).

Преимущество комбинированных установок заключается сокращением используемого оборудования, так как отдельные виды оборудования и сооружения являются общими для всех процессов на комбинированной установке (дренажные, аварийная, факельная емкости, ресиверы, дымовая труба, операторная, трансформаторная, котлы-утилизаторы).

Учитывая, что институт ООО «Ленгипронефтехим» проектирует нефтеперерабатывающие заводы, все специалисты монтажного отдела могут заниматься проектированием как технологических установок, так и объектов общезаводского хозяйства. Такая структура организации проектирования в отделе позволяет использовать каждого специалиста на любом объекте проектирования.

Специалисты по монтажному проектированию — это инженеры-механики высокой квалификации, обладающие знаниями по всему спектру оборудования, применяемого в технологическом процессе, как отечественного, так и зарубежного производства (колонное оборудование, реакторы, насосное, компрессорное оборудование), участвуют в разработке тендерной документации на оборудование и материалы.

В структуре монтажного отдела, помимо инженеров по монтажу оборудования и трубопроводов, выделены группы специалистов по разработке выбора материалов и изделий (группа спецификаций), расчету трубопроводов (расчетная группа), разработке проектов по теплоизоляции и окраске оборудования и трубопроводов, а также проектов по электрообогреву (группа изоляции).

Специалисты группы спецификаций отвечают за материальное оформление технологических объектов. Выбор материалов для трубопроводов, выбор трубопроводов и арматуры и других изделий — ответственная задача по обеспечению надежности объекта, которую они успешно решают при проектировании. Рабочая документация выпускается не только по стандартам России (ГОСТ), но и по другим мировым стандартам. Так, например, для Мажейского НПЗ выпущен проект целиком по стандарту ANSI/ASME. Реконструкция установки «Парекс» на Киришском НПЗ произведена также по стандарту ANSI/ASME. Специалисты группы тесно работают с производителями и поставщиками арматуры, трубной продукции, фасонных изделий и оборудования, также часто поставляемых по иностранным стандартам, в частности по ANSI/ASME, EN-1092 (DIN), BS, ISO и т.д. Для обеспечения автоматического компьютерного проектирования специалисты группы занимаются созданием классов под параметры объекта, обеспечивают компьютерные базы материалов необходимыми исходными данными.

Специалисты группы по расчетам отвечают за проведение расчетов на прочность и самокомпенсацию технологических и вспомогательных трубопроводов. Расчеты выполняются на базе программы «СТАРТ-ПРОФ» версия 04.62 R2, в которой реализованы требования российских норм в части оценки прочности технологических и вспомогательных трубопроводов, а также проведена гармонизация с нормами США ANSI/ASME.

На основании расчетов принимаются технические решения по прокладке трубопроводов, обеспечивающие безопасную эксплуатацию объектов.

Специалисты группы изоляции занимаются расчетами и выбором материалов для тепловой изоляции технологических трубопроводов и технологического оборудования, тепловых сетей, систем приточной вентиляции и отопления, а также проектированием антикоррозионного покрытия и опознавательной окраски трубопроводов. В секторе занимаются проектированием, расчетами систем электрообогрева. Специалисты группы сотрудничают с такими компаниями-производителями, как: Rockwool, Ursa, Paroc, KFlex, Armacell, Tyco Thermal Controls, Thermon, Bartec, Etirex, CCT и владеют многими программами расчетов для выбора теплоизоляции и систем электрообогрева.

Монтажный отдел участвует в разработке проектной документации, прохождении Государственной экспертизы проектной документации, работе с экспертами вплоть до получения положительного заключения Государственной экспертизы проектной документации.

Положительные заключения Государственной экспертизы были получены по таким проектам института как новый завод мощностью 12 млн т/год на территории ООО «РН-Туапсинский НПЗ», комплекс установки гидроочистки дизельного топлива и керосина ЛГ 24/7 на территории ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез».

В настоящее время институтом на экспертизу направлены материалы проектной документации по Комплексу установки тактового налива светлых нефтепродуктов в железнодорожные цистерны на территории ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез».

Специалисты монтажного отдела совместно со специалистами института смежных специальностей и других проектных институтов участвуют в разработке и согласовании таких материалов, как СНДП (система нормативной документации для проектирования), технической литературы по нефтепереработке.

Монтажный отдел пополняется молодыми специалистами — выпускниками вузов механических факультетов. Старшие сотрудники отдела активно передают знания и опыт монтажного проектирования молодым сотрудникам, что обеспечивает повышение общего уровня квалификации отдела и формирование коллектива, способного успешно решать поставленные задачи в настоящем и будущем.

Опыт внедрения трёхмерного моделирования при разработке рабочей документации по монтажной части

В монтажном отделе активно внедряется трёхмерное моделирование при разработке рабочей документации. В ООО «Ленгипронефтехим» трёхмерное моделирование началось в мае 2001 г. на базе программного пакета AutoPLANT. В период с 2001 по 2008 гг. в монтажном отделе были полностью освоены следующие модули в составе данного программного пакета: Piping_3D (трубопроводы), Equipment (оборудование), Isometrics (изометрии) и Spec Generator (формирование трёхмерных каталогов деталей трубопроводов и арматуры).

С помощью программного обеспечения AutoPLANT специалистами монтажного отдела разработана рабочая документация по следующим объектам:

• установка изомеризации с предварительной гидроочисткой для Ачинскиого НПЗ. Секция 100 и объединённая газовая компрессорная;
• установка гидродепарафинизации смеси атмосферного газойля с бензином висбрекинга для ООО «КИНЕФ». Блок колонн;
• установка ЛГ-24/7 для ООО «КИНЕФ». Восстановление газовой компрессорной;
• блок экстрактивной дистилляции ароматический углеводородов в составе установки СК-2 для ООО «КИНЕФ».

Важно отметить, что рабочая документация для строительства блока экстрактивной дистилляции была разработана из трёхмерной модели не только по монтажной, а также по строительной (марки АР, КМ, КЖ) и сантехнической (марки ОВ, ВК) частям проекта.

На рис. 1 приведён вид трёхмерной модели блока экстрактивной дистилляции ароматических углеводородов в составе установки СК-2 ООО «КИНЕФ».

По результатам работы в программной среде AutoPLANT выявлены следующие существенные недостатки, влияющие на ход разработки трёхмерной модели:

• отсутствие политики безопасности для защиты файлов от перезаписи другими пользователями, подключенными к сетевому диску для трёхмерного моделирования. Используются только стандартные средства Windows. При создании модели на общем сервере специалистами разных специальностей возникали проблемы с потерями данных;
• недостаточность быстродействия системы при работе с большими технологическими узлами или установками;
• нестабильная работа системы, обусловленная наложением ошибок операционной системы, графического приложения AutoCAD и собственных недочётов;
• ограниченная возможность доработки программы (написание скриптов, макросов и т.п.) для автоматизации процесса трёхмерного моделирования промышленных объектов.

Следует полагать, что перечисленные недостатки будут исключены разработчиком программного комплекса AutoPLANT в ближайшее время, так как ООО «Ленгипронефтехим» готово продолжить работу в данной системе автоматизированного проектирования в случае заинтересованности Заказчиков.

Летом 2009 г. ООО «Ленгипронефтехим» приступило к освоению программного комплекса PDMS компании AVEVA, которое связано с постоянно растущими требованиями Заказчика в части трёхмерного проектирования и внедрения системы идентификации элементов внутри общей базы данных проектируемых производственных комплексов и заводов.

Специалистам монтажного отдела отводилась особая роль в освоении новой САПР, так как именно монтажный отдел должен был первым приступить к созданию 3D-модели (разработке промежуточного строительного задания) а также в связи с тем, что монтажный отдел взаимодействует со всеми специальностями института и является основным отделом при разработке рабочей документации. Работа по освоению новой САПР в монтажном отделе производилась в три этапа:

1. Обучение ограниченной группы сотрудников из трех человек в учебном центре компании AVEVA. Направляемые на обучение специалисты подбирались тщательным образом, так как результативность дальнейшей работы полностью зависела от их профессиональной подготовки и возможности приобретения новых навыков.

2. Подготовка монтажной группы трёхмерного проектирования в количестве 15-ти человек силами сотрудников, прошедших обучение в учебном центре компании AVEVA. Разработка технических условий 3D-моделирования с учётом специфических особенностей новой САПР и требований потенциальных Заказчиков.

3. Рабочее проектирование на текущем рабочем проекте (комбинированная установка № 4 Туапсинского НПЗ) с параллельным созданием требуемых каталогов и спецификаций оборудования и деталей трубопроводов. Вовлечение большего числа сотрудников монтажного отдела в процесс 3D-моделирования.

Необходимо отметить следующие особенности программного комплекса PDMS, которые были очевидны с самого начала работы:

• программный комплекс идеально подходит для проектирования мощных производственных комплексов и заводов;
• программный комплекс открыт для написания дополнительных макросов на базе стандартных процедур, которые позволяют максимально автоматизировать процессы построения 3D-модели и подготовки выпускных чертежей. Возможности программы в этом направлении практически не ограничены;
• модуль для создания чертежей (модуль Draft) не позволяет подготовить выпускные чертежи на 100%. На определённом этапе готовности необходима выгрузка чертежей в AutoCAD с последующей доработкой на выпуск;
• для нормального функционирования системы в организации требуется мощная ИТ служба с подготовленными специалистами по программированию и администрированию для настройки системы, написания необходимых макросов и постоянного сопровождения работы САПР.

По состоянию на сегодняшний день можно сказать, что освоение САПР компании AVEVA в ООО «Ленгипронефтехим» и, в частности в монтажном отделе, успешно реализовано. Удалось максимально автоматизировать выпуск проектной документации и промежуточных заданий между отделами. Далее перечислены основные реализованные задачи по автоматизации проектирования в системе PDMS.

1. Реализованы механизмы автонаименования элементов системы на всех этапах проектирования, основанные на принципе использования постоянно дополняющейся базы данных проекта, начиная от технологической схемы и заканчивая конструкторскими и монтажными чертежами.

2. Сформирована база данных элементов трубопроводов (арматура, детали трубопроводов, типовые узлы и т.д.) по спецификациям на основе созданных классов трубопроводов. Требуемая для построения трубопроводов спецификация подключается автоматически после заполнения параметров транспортируемой среды, материального исполнения и прибавки на коррозию.

3. Разработан собственный модуль копирования базы данных из модуля Diagrams в модуль Design.

4. Разработаны параметрические модели на все виды теплообменного и насосного оборудования, на базе которых создаются каталоги стандартного оборудования в 3D-формате.

5. Реализованы процедуры автоматического формирования комплекта изометрических чертежей, перечня линий, участковой спецификации и сводной спецификации из трёхмерной модели.

6. Произведена настройка графического модуля Draft по подготовке монтажных чертежей в соответствии с действующими стандартами в системах ЕСКД и СПДС с возможностью автоматизированной простановки засечек и выносок. При формировании графических видов предусмотрены условно графические отображения элементов, не читаемых при отображении в натуральную величину в используемом масштабе. Степень готовности чертежей при использовании модуля Draft около 80%.

7. Расчёт Ру, отбраковочной толщины трубопровода, назначение категории трубопровода, объём контроля сварных соединений, определение давления испытаний и т.д. определяется системой автоматически в соответствии действующими нормативными документами на основе сформированной базы данных характеристик металлов и сплавов, и требуемых расчётных алгоритмов.

8. Разработан механизм синхронизации базы данных технологической части проекта (модуль Diagrams) и монтажной (модуль Design) с целью исключения возможных несоответствий.

Максимальное исключение ручного труда инженеров-проектировщиков, дублирования технических характеристик элементов системы в разных разделах, а также одновременная работа с одной моделью специалистов всех требуемых специальностей позволяет минимизировать случайные ошибки и несоответствия между отдельными частями проекта, что значительно улучшает качество выполняемой работы.

В настоящий момент монтажный отдел и другие производственные отделы института осуществляют выпуск рабочей документации отдельных технологических узлов комбинированной установки № 4 Туапсинского НПЗ полностью из трёхмерной модели.

На рис. 2 приведён вид трёхмерной модели постамента комбинированной установки № 4 Туапсинского НПЗ.

Такой мощный рывок в области трёхмерного проектирования на базе САПР PDMS компании AVEVA всего лишь за год работы удалось сделать благодаря упорной и целенаправленной работе сотрудников всех производственных отделов института и отдела ОАП. Огромную помощь в организации работы оказало руководство института в лице генерального директора, директора технического и управление главных инженеров проекта. Важно отметить, что совместно с ООО «Ленгипронефтехим» по внедрению новой САПР работали специалисты компании «АйБиКон» (IBCON), которые внесли большой вклад в части настройки системы и модулей, написания макросов, увеличивающих функциональные возможности отдельных модулей, и формирования каталогов оборудования, арматуры, деталей трубопроводов, подземных сетей.

И сегодня специалисты Ленгипронефтехима не останавливаются на достигнутом: продолжается работа по дальнейшей автоматизации проектирования, совершенствуется регламент работы производственных отделов с системе PDMS и их взаимодействия при передаче промежуточных заданий, ведётся работа по настройке программного обеспечения для возможности выпуска из 3D-модели рабочей документации по окраске технологических трубопроводов и оборудования (марка АЗО), а также по изоляции технологических трубопроводов и оборудования (марка ТИ). Производится дополнительная настройка графического модуля Draft с целью максимальной автоматизации подготовки финальных чертежей. Разрабатывается собственный модуль импорта и экспорта данных по характеристикам и геометрии трубопроводов для осуществления расчётов на прочность и самокомпенсацию в программе СТАРТ.

Рис. 1. Трёхмерная модель блока экстрактивной дистилляции ароматических углеводородов в составе установки СК-2 ООО «КИНЕФ». 

Рис. 2. Трёхмерная модель постамента комбинированной установки № 4 Туапсинского НПЗ.