刘 健 张本强（中国石油工程建设公司，北京，100001）
【摘 要】本文结合加拿大麦肯河油砂项目井场区设施的模块化设计和预制情况对三维设计方法在钢结构模块上的应用方法进行论述，对三维设计方法的应用经验进行总结，通过对三维设计方法与常规方法的比较研究，系统地阐述了三维设计在模块设计上的步骤与设计流程，对今后类似的项目具有参考价值。
【关键词】三维设计；油砂；井场；模块化方法
前言模块化具有集成度高、可靠性强、占地少、节约投资、现场安装方便快捷，安装工作量少、可有效减少国外工程施工风险等优势。
近十年来，三维设计软件的快速发展使大型油气装置的模块化设计成为可能。通过三维设计软件建立油气装置的三维模型，利用三维软件的碰撞检查功能，可以避免构件间的相互干涉。直观的三维模型可以供各专业设计人员、操作人员及业主进行三维模型的审查，最大限度地减少后期施工阶段的返工。利用三维设计方法不仅提高了设计质量，也缩短了设计周期。
使用PDMS 进行井场的整体规划设计加拿大麦肯河油砂项目一期共有9 个井场（Well Pad），每个井场有9 到10 口井和一列油气处理装置，每列装置分为13 个模块（个别井场多一个管汇模块，为14 个模块），如图-1 所示，分别为井口框架（WellheadFrame Module）、接收模块（Adaptor Module）、分界模块（Battery Limit Module）、5 个管汇模块（Manifold Pipe Rack Module）、空冷器模块（Cooler Module）、配电室模块（MCCModule）、测试分离器模块（Test SeparatorModule）、泡沫罐模块（Pop Tank Module）和蒸汽疏水器模块（Steam Trap Module）等。
使用Tekla Structures 软件多用户模式下面以加拿大麦肯河油砂项目为例说明Tekla Structures 多用户模式的应用。
1．难点分析按照常规的二维设计方法，要将钢结构按照标高分拆，可以多人同时进行二维设计。
如果采用Tekla Structures 软件的单用户模式进行三维设计，则只能拆分模块，由多个设计人员分别完成模块的不同部分后，再合并为整体，这样不仅增加了设计衔接的难度，降低了设计质量，还要浪费大量时间对整体设计进行反复校对。影响了设计进度，并造成材料统计不准确等缺点。
2．多用户模式的优点Tekla Structures 多用户工作模式可以将众多设计人员集合在同一工作平台上同时进行设计。避免多人分别进行设计而很难相互配合的缺陷，满足了客户提出的设计质量与工期要求。
3．多用户模式的实施流程建立多用户设计模式的首要工作是选择合理的服务器和管理人员，对设计工作和进度进行统筹。在服务器上共享设计模型，相关设计人员连接进入到同一钢结构模型中，按照分工同时进行三维建模和节点设计。
模型设计完成后，由管理人员对模型零部件进行碰撞检查，并对模型中的零部件进行统一编号。
模型校对者对设计内容进行校对，确保模型的正确输入。模型校对完成后，将图纸按照单件图、构件图、总装图进行分类，并组织三组设计员分别完成单件图、构件图、总装图的设计、校对和审核。
模型管理者在上述工作的同时通过模型抽取材料清单，经校对和审核后发采购方。
所有图纸完成后，由项目管理人员将服务器中Tekla Structures 图纸转换成PDF 格式正式发给工厂进行制造。
下面分别以管汇模块和泡沫罐模块为例论述典型模块的设计特点。
管汇模块（Manifold Pipe Rack Module）管汇是将井口的采出液汇集、处理及外输的枢纽，加拿大麦肯河油砂项目的井场管汇长度超过150 米，考虑模块化方法，将每个井场的管汇分成5 至6 个模块，每个模块分为主模块和散件运输模块（即楼梯模块）。
每个主模块的宽度为6 米、高5.5 米、长30米，每个模块包括钢结构、管道、保温、电缆桥架、劳动保护设施等。尺寸超过模块极限尺寸的楼梯单独作为散件运输模块，图-5为典型的管汇主模块和散件运输模块。
泡沫罐模块（Pop Tank Module）由于该项目的泡沫罐尺寸较小，可以整体运输。详细设计中将泡沫罐、泵及防火堤做成整体模块，模块的宽度为6 米、高3.5米、长12 米。防火堤采用钢结构，现场做防火处理。
三、PDMS 和Tekla Structures 的互导为了避免重复建模，PDMS 模型和TeklaStructures 模型可以互相导入。利用AVEVA公司开发的OpenSteel 接口可以实现两种三维模型的输入和输出，具体方法可参考AVEVA 公司的培训手册。由于PDMS 中建的模型一般不包括节点部位的加强筋等零件，通常采用Tekla Structures 建完模型后导入PDMS 中使用,以获得更加精准的模型。
但导入的三维模型不带切割信息，板在Tekla Structures 中使用切割后，在PDMS 模型中不能正常显示，探出部分有可能对碰撞检查产生影响，因此在Tekla Structures 中建模时尽量不使用切割功能，而使用特殊建立板材模型的手法解决。
四、结束语三维设计软件已经在国际上得到了广泛的应用，强大的三维建模功能和二维的图纸表达功能，让深化设计更好地表达和运用，使得设计与施工完美结合，节约大量的人力，物力，财力，节省时间，缩短了工期，提高了生产速度，提高了施工质量，优化了项目管理，创造出更多的经济效益和社会效益。
参考文献：[1]《模块化技术在油田地面建设中的应用》谢海涛《油气田地面工程》2013.09[2]《模块化技术在滩海油田开发海洋工程中的应用》黄新生刘占广《石油规划设计》2011.05
论文作者:刘健 张本强
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/12
标签：模块论文; 模型论文; 井场论文; 油砂论文; 方法论文; 多用户论文; 三维设计论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;