CC BY
276
УДК 622.276
Р. А. Рожанский, Д. А. Халикова
ОСОБЕННОСТИ ПРИ 3D ПРОЕКТИРОВАНИИ УСТАНОВОК ПОДГОТОВКИ НЕФТИ
Ключевые слова: модернизация производств, трехмерные модели, 3-D проектирование, подготовка нефти,
проектные работы, программный комплекс.
В связи с развитием компьютерных технологий, актуальной стала модернизация производств путем создания трехмерных моделей установок, как действующих, так и планируемых к запуску.
Keywords: modernization of manufactures, three-dimensional models, 3-D designing, preparation of oil, design works,
software package.
In connection with the development of computer technology, has become urgent modernization of production facilities by creating three-dimensional models ofplants, both existing and planned for launch.
В данной статье будут рассмотрены как проблемы, возникающие в процессе 3D проектирования, так и ресурсы, необходимые для внедрения средств автоматизированного трехмерного моделирования.
В связи с достаточным развитием компьютерных технологий и возможностью их внедрения в производство, актуальной стала модернизация производств путем создания трехмерных моделей установок [1-3]. Известно, что современные информационные технологии позволяют значительно повысить эффективность работы, активно использовать имеющийся опыт в процессе принятия технологических решений, применять методы компьютерного моделирования процессов при анализе решений, автоматизировать процессы подготовки технологической документации[2].
ЗАО "Татнефть-Самара" построило в Сергиевском районе Самарской области установку подготовки нефти (УПН) с приемо-сдаточным пунктом "Калиновый Ключ" (неподалеку от одноименной перекачивающей станции ОАО "Транснефть"). Мощность УПН составляет 0,5 млн т в год.
Это позволило отказаться от дорогостоящих услуг ОАО "Самаранефтегаз". К этому объекту проявили интерес несколько нефтяных компаний Самарской области. Самая крупная из них компания "Самара-Нафта" уже сдает свою продукцию на подготовку. Таким образом, за счет дополнительного объема услуг срок окупаемости установки сократится с 8 до 5 лет.
Установка подготовки нефти с приемо-сдаточным пунктом «Калиновый ключ» предназначена для:
- Нагрева нефти в теплообменниках;
- Сепарации нефти I-ой ступени с предварительным сбросом воды;
- Нагрева нефти в путевых подогревателях;
- Стабилизации нефти методом горячей сепарации в горизонтальном нефтегазовом сепараторе;
- Термохимического обезвоживания нефти в горизонтальном отстойнике;
- Обессоливания нефти в горизонтальных электродегидраторах;
- Утилизации попутного нефтяного газа в путевых подогревателях нагрева нефти и котельной в качестве топлива;
- Откачки товарной нефти на систему измерения качества и количества нефти и далее на НПС «Калиновый ключ».
- Приемо-сдаточный пункт предназначен для:
- Хранения нефти в вертикальных резервуарах;
- Откачки товарной нефти на систему измерения качества и количества нефти и далее на нефтеперекачивающую станцию «Калиновый ключ».
Год ввода УПН в эксплуатацию - 2008 г.
Сырьем для установки подготовки нефти с приемо-сдаточного пункта «Калиновый ключ» является предварительно обезвоженная нефть с установки предварительного сброса воды «Александровка» ООО «Татнефть-Самара» и нефть с ДНС-215 ООО «ТНС-Развитие».
Продукцией УПН с ПСП «Калиновый ключ» является товарная нефть по 1 группе качества ГОСТ Р51858-2002.
УПН была спроектирована и построена с использованием устаревших технологий, недостатком которых является невозможность моделирования, и изменения параметров установки не затрачивая значительного количества времени и усилий. И в связи с этим мы рассмотрим возможность и этапы внедрения средств трехмерного проектирования.
Эффективность внедрения средств автоматизации оценивается несколькими параметрами - прежде всего затраченными ресурсами (в том числе временем) и полученной отдачей. Существует мнение [3,4], что трехмерное проектирование позволяет при минимальных затратах быстро получить качественные чертежи проектируемого объекта. В идеале это действительно так, но на практике всё оказывается сложнее - если, конечно, рассматривать трехмерное проектирование не как второстепенное средство, а как комплексную технологию выпуска проектной документации. Реализация этой технологии потребует значительных сил, времени и ресурсов. Одно только создание трехмерной модели не означает автоматического получения готовых чертежей проектируемого объекта, их генерация - лишь следствие правильно сформированной технологии.
Трехмерное проектирование - это качественно новый уровень выполнения проектных работ [3]. Меняется не только технология, меняются люди. Трехмерное моделирование проектируемого объекта позволяет работать над объектом сразу группе специалистов, что невозможно без соблюдения трудовой дисциплины. Каждый участник процесса обязан выполнять предписанные ему операции, поскольку от его действий зависят смежные участники процесса проектирования. Затраты времени на создание модели проектируемого объекта в дальнейшем компенсируются более быстрой ее корректировкой. Результат проектирования (чертежи, разрезы, виды и др.) генерируется на основе максимально законченной модели, что существенно сокращает время выпуска проектной документации. По словам автора публикации [4], идеальный вариант перехода к ЗБ-проектированию выглядит просто. Достаточно выполнить три этапа:
1. Купить программные средства трехмерного моделирования проектируемых объектов.
2. Модернизировать существующие или приобрести новые компьютеры, соответствующие системным требованиям программного обеспечения (ПО).
3. Научить проектировщиков работе с программой.
В реальности приоритеты и этапы перехода к ЗБ выглядят совершенно иначе[4]: Регламенты выполнения проектных работ
Очень важным этапом освоения технологии трехмерного проектирования является создание документированных процедур, регламентирующих процесс проектирования.
Создание документированных процедур, описывающих технологическую цепочку проектных работ, необходимо для формирования технического задания на программный комплекс, в котором будет выполняться трехмерное проектирование. Это дает возможность найти последовательно-параллельные или строго параллельные участки.
Лицензирование ПО
Большинство зарубежных и уже многие российские заказчики при заключении контрактов требуют использования легального, официально купленного и лицензированного программного обеспечения.
Соответствие стандартам
Проектная документация является основой для строительства и разрабатывается в соответствии с требованиями внутренних и государственных норм (ГОСТы, ОСТы, СНиПы, ТУ, РД и т.д.); кроме того, объекты обустройства нефтяных и газовых месторождений являются потенциально опасными. Идеальным вариантом работы системы автомитазированного проектирования является возможность применения отечественных стандартов и требований в процессе разработки модели и оформления генерируемых документов.
Субъективный фактор
Существует мнение, что достаточно обучить персонал новому программному средству
- и технология трехмерного проектирования начнет работать. В реальности всё гораздо сложнее. Основная проблема заключается в изменении идеологии проектирования. Внедрение ЗБ-моделирования трансформирует двумерное черчение в объемное моделирование. Профессиональный инженер-проектировщик может с легкостью выполнить чертеж проектируемого объекта с видом сверху или сбоку, представляя в уме полный вид объекта. Однако при этом он может оказаться психологически не готовым к работе с реалистичным объемным представлением проектируемого объекта в компьютере. Проектировщику требуется дополнительное время на адаптацию к проектированию сразу в трех плоскостях. Необходимо проводить психологическую подготовку персонала, показать, что новая технология значительно облегчает его работу, сокращает ошибки и повышает эффективность труда.
Важным моментом является обучение персонала работе с программным обеспечением. Перспективные конкурентоспособные системы поставляются с хорошей документацией и имеют встроенную электронную справочную систему.
Новая технология позволяет анализировать качество выполняемой работы на раннем этапе, так как чертеж генерируется в финале. Гораздо легче обнаружить коллизии в объемной модели, чем на плоских чертежах. Работа с трехмерным представлением проектируемого объекта значительно упрощает решение конфликтных ситуаций между смежными подразделениями, участвующими в создании сложного объекта.
Сопровождение системы
В основе трехмерного моделирования лежит возможность быстро создавать сложные объемные элементы. Любой такой объект состоит из совокупности простых элементов, объединенных по определенным правилам. Объекты обустройства нефтяных и газовых месторождений состоят из ограниченного и строго регламентированного перечня оборудования, характеристики которого могут меняться в зависимости от техникоэкономических условий. Это трубы, трубопроводная арматура (тройники, отводы, переходы, задвижки, клапаны, вентили и пр.), емкостное оборудование, насосное оборудование и т.д. Для широкого внедрения ЗБ-технологий нужны средства быстрого создания моделей оборудования. Как правило, с простыми элементами проектирования (трубами и трубопроводной арматурой) проблем не возникает. Все системы проектирования предлагают механизмы для быстрой генерации этих элементов. Для моделирования более сложного, комплексного оборудования существует два решения. Мощные САПР предлагают механизмы создания параметризованного оборудования. Описав все геометрические параметры объекта и увязав их между собой, в дальнейшем можно без труда создавать объект с нужными характеристиками. Нефтегазовое оборудование - это графически сложные элементы, где число степеней свободы, подлежащих фиксации, может превышать 50. Параметризация такого оборудования требует большого мастерства и немалых трудозатрат. Другим распространенным методом является использование готовых графических фрагментов оборудования с заранее заданными характеристиками.
Модернизация ПК
Современные средства автоматизированного проектирования очень требовательны к системным ресурсам: наличию быстрых процессоров, мощным видеокартам, большим объемам памяти и др.
Следует полагать, что внедрение трехмерного проектирования для создания проектной документации нефтеперерабатывающих заводов не может быть быстрым, легким и дешевым, ЗБ-проектирование даже простой установки подготовки нефти требует определенных усилий и конкретных навыков.
Таким образом, как отмечалось выше, внедрение технологии трехмерного проектирования требует вложений, впрочем как и всякой новой технологии, но ЗБ-моделирование позволяет минимизировать затраты на проектирование новых, а также откорректировать действующие установки, что является несомненным преимуществом использования этих технологий.
Литература
1. Зиннурова, О.В. Повышение конкурентоспособности будущих специалистов - нефтяников /О.В. Зиннурова, М.В. Журавлева // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №7. - с. 277-279.
2. Бунаков, П.Ю. Особенности вузовской подготовки специалистов - технологов с применением систем Т-БЬБХ / П.Ю. Бурнаков, Э.В. Широких // САПР и графика. - 2008. - №2. - с. 99-104.
3. Внукова, Л.А. Использование программного комплекса CADWorx ЗБ при подготовке специалистов для нефтехимической отрасли / Л.А. Внукова, В.М. Мурзин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. -№12. - С.520-522.
4. Мариненков, Д.В. Трехмерное проектирование: идеал и реальность / Д.В. Мариненков // САБша81ег.
- 2005. - №1.- С.46-52.
© Р. А. Рожанский - магистр КГТУ, [email protected]; Д. А. Халикова - асс. каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ, [email protected].
