CN109697750A - 一种三维激光扫描技术用于炼厂改造工程管道设计的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于石油炼制技术领域的一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于由下述步骤组成：1)对炼厂拟改造工程管道利用三维激光扫描技术进行扫描；2)将步骤1)得到的扫描交付文件进行逆向建模，生成拟改造工程管道复原重构的三维模型；3)根据步骤2)得到的逆向建模结果进行改造设计。采用本发明通过引进三维激光扫描技术，充分利用AVAVA PDMS设计辅助平台，对以往的设计工作流程重新优化组合，可减少了设计变更，提高设计质量和效率，缩短了设计周期。
Description
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种石油化工炼厂改造工程管道设计的方法。
背景技术
随着国家油品质量升级战略要求的不断提高，石油化工炼化企业升级改造的项目越来越多，也给工程公司的生产经营任务带来了一系列的机遇和挑战。为了缩短全年停工时间，炼化企业多选择将技术升级改造与计划检修安排在一起，以解决时间紧任务重的矛盾。
石油化工炼化企业技术改造工程有如下特点：
改造工程设施大多生产运行多年，设计参考用图纸资料搜集困难。尤其是非原设计单位承接改造工程设计时，收集到的原设计文件往往存在大量错漏情况；石油化工企业自身进行的零星技改技措工作往往没有体现在图纸中，设计单位得到的竣工图纸和现场实际情况差别较大；用传统的现场测量方法，精确度不够高，设计人员难以获得现有生产设施的准确定位信息；有些石油化工企业经过多年生产运行，安全风险较大，不适合进驻现场进行勘测；改造工程通常建设周期短，对设计进度和质量要求高等。
由于改造工程自身的特点，采用常规设计工作方法进行改造设计，会存在费时费力、效率低下、现场变更多、大批次人员进驻现场设计安全风险高等诸多不利因素，在一定程度上已不能满足当前技术改造工程的需求。如何高效的掌握现场实际情况，减少现场调研频率，是摆在工程公司面前的一道难题。为了解决上述问题，在进行炼化企业升级改造项目中引进了地面三维激光扫描系统。通过引进三维激光扫描技术，充分利用AVAVA PDMS设计辅助平台，对以往的设计工作流程重新优化组合，可创建一种全新的石油化工企业技术改造工程管道设计工作方法。
三维激光扫描技术，是通过环绕扫描对象一周设置多个测站点，采集表征目标实体表面特征的密集采样点(点云)的三维坐标，得到对象不同部位的分块点云数据，而后通过点云配准拼接，获得扫描对象完整表面的一种测绘方法。
AVEVA PDMS软件提供了直接搭建设备、管道及土建结构等实体模型的平台，管道设计方案修改便捷，汇料、切图、生成管段图等设计文件存档相关工作省时省力，是目前国内外大型工程公司管道设计采用的主要设计辅助软件。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，以解决现有技术中因采用常规设计工作方法进行改造设计，存在的费时费力、效率低下、现场变更多、人员进驻现场设计安全风险高等诸多不利因素的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于由下述步骤组成：
1)对炼厂拟改造工程管道利用三维激光扫描技术进行扫描；
2)将步骤1)得到的扫描交付文件进行逆向建模，生成拟改造工程管道复原重构的三维模型；
3)根据步骤2)得到的逆向建模结果进行改造设计。
本发明一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其进一步特征在于：所述步骤1)中利用三维激光扫描技术进行扫描，是指利用三维激光扫描技术，通过环绕扫描对象一周设置多个测站点，采集表征目标实体表面特征的密集采样点(点云)的三维坐标，得到对象不同部位的分块点云数据，而后通过点云配准拼接，获得扫描对象完整表面的一种测绘方法。
本发明一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其进一步特征在于：所述扫描交付文件指点云数据。
本发明一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其进一步特征在于：步骤2)所述逆向建模是指将扫描交付文件导入管道三维设计软件中，对管道逆向三维建模，复原重构现场管道。
本发明一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其进一步特征在于：步骤3)所述改造设计是根据逆向建模得到的三维模型，通过三维设计软件完成管道设计改造工作。
本发明一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其进一步特征在于：所述管道三维设计软件有Intergraph PDS、Intergraph SP 3D、AVEVA PDMS等，最好是AVEVA PDMS。
通过对炼厂改造装置进行激光扫描、数据采集，借助相应的软件浏览采集到的数据，真实再现了现场的设备和管道布置情况，同时可以实时测量管道规格尺寸、距离、标高、方位以及定位关系等方面的信息，极大地方便了改造项目的设计。
本发明一种利用三维激光扫描技术进行石油化工企业技术改造工程管道设计的方法具有以下优点：
1)通过三维激光现场扫描作业，基于扫描数据文件创建出现场设施复原重构的AVEVA PDMS三维模型，在没有改造工程原设计三维模型及设计图纸不齐全的情况下，可在功能强大的AVEVA PDMS平台上进行管道设计；
2)通过采用三维激光扫描技术生成的大量照片文件、现场扫描的三维点云数据浏览及测量用的Scene软件，这些对于辅助管道设计及提高设计效率作用明显；
3)三维激光扫描技术服务可根据需要在不同区域范围内进行现场扫描，控制投入费用。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1)减少了设计变更，提高了设计质量。
2)提高了设计效率，缩短了设计周期。
3)降低了设计人工时成本，并便于控制工程投资。
4)减少了设计人员现场作业的频率，降低了人身安全风险。
5)工作流程简单、实用性强、操作灵活便捷、适用范围广。
6)为多专业协同设计创造了条件。
7)可实现数字化交付。
8)适应国家油品质量升级战略，社会效益明显。
下面结合附图1对本发明做进一步详细的说明。但附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。
附图说明
图1为本发明一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本次实施改造的三套装置有柴油加氢、汽油加氢和产品精制。该装置原设计单位为其他单位，资料搜集很困难，确定引入三维激光扫描技术进行管道改造设计。采用了FAROFOCUS3D X330激光扫描仪和SCENE点云处理软件。通过环绕扫描对象一周设置多个测站点，采集表征目标实体表面特征的密集采样点(点云)的三维坐标，得到对象不同部位的分块点云数据，而后通过点云配准拼接，获得扫描对象完整表面。
三套装置概况及实施扫描后的结果如表1所示。
表1炼油设施三维扫描概况
本次改造采用了FARO FOCUS3D X330激光扫描仪和SCENE点云处理软件。每测站点用时约7分钟。得到格式为FLS的点云数据文件。
将得到的点云数据文件逆向建模，利用AVEVA PDMS三维设计软件生成拟改造工程管道复原重构的三维模型；根据逆向建模结果得到的三维模型，完成管道设计改造工作，实现管道设计数字化交付。
Claims (7)
1.一种利用三维激光扫描技术进行炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于由下述步骤组成：
1)对炼厂拟改造工程管道利用三维激光扫描技术进行扫描；
2)将步骤1)得到的扫描交付文件进行逆向建模，生成拟改造工程管道复原重构的三维模型；
3)根据步骤2)得到的逆向建模结果进行改造设计。
2.根据权利要求1所述的炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于：所述步骤1)中利用三维激光扫描技术进行扫描，是指利用三维激光扫描技术，通过环绕扫描对象一周设置多个测站点，采集表征目标实体表面特征的密集采样点的三维坐标，得到对象不同部位的分块点云数据，而后通过点云配准拼接，获得扫描对象完整表面的一种测绘方法。
3.根据权利要求1所述的炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于：所述扫描交付文件指点云数据。
4.根据权利要求1所述的炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于：所述步骤2)所述逆向建模是指将扫描交付文件导入管道三维设计软件中，对管道逆向三维建模，复原重构现场管道。
5.根据权利要求4所述的炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于：所述管道三维设计软件有Intergraph PDS、Intergraph SP 3D和AVEVA PDMS。
6.根据权利要求4所述的炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于：所述管道三维设计软件为AVEVA PDMS。
7.根据权利要求4所述的炼厂改造工程管道设计的方法，其特征在于：步骤3)所述改造设计是根据逆向建模得到的三维模型，通过三维设计软件完成管道设计改造工作。
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