林偉波
廣東省電力設(shè)計研究院, 廣東 廣州 510663
電纜路徑設(shè)計是電廠設(shè)計工作中最為繁雜的工作[1,2]。由于各種設(shè)備種類多、布置分散,廠區(qū)覆蓋面積大,使得電纜通道非常復(fù)雜,同時電纜的規(guī)格、數(shù)量眾多,給設(shè)計工作帶來了很大的難度。就核電廠而言,其與常規(guī)電廠相比具有更多的特殊性,要求更為嚴格,核電廠的電纜路徑設(shè)計相比常規(guī)電廠就具有更大的難度。電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)用,可以把設(shè)計人員從繁重的工作中解脫出來,既提高了工作效率,又增加了準確性,是電纜路徑設(shè)計的必然趨勢。本文針對核電廠電纜路徑設(shè)計的特殊性,探討電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計中的應(yīng)用,并提出深化方案。
CPR1000核電廠電纜路徑設(shè)計與常規(guī)電廠相比具有如下特殊性:1)核電廠的電纜安全系列較多[3],劃分為A 列、B 列、D列、保護Ⅰ組、保護Ⅱ組、保護Ⅲ組、保護Ⅳ組、事故后處理Ⅰ組和事故后處理Ⅱ組電纜,其中A列又分為安全級、安全相關(guān)級和非安全級電纜,不同安全系列的電纜必須敷設(shè)在相對應(yīng)系列的電纜橋架中。2)核電廠核島和常規(guī)島往往由不同的設(shè)計單位負責設(shè)計,而電纜必須由常規(guī)島設(shè)備敷設(shè)至核島的電氣廠房內(nèi),設(shè)計單位以核島電氣孔洞作為設(shè)計范圍分界線,并通過接口交換各自設(shè)計范圍內(nèi)的電纜信息,最終形成完整的電纜路徑。由于設(shè)計分工不同,核島電氣孔洞作為設(shè)計雙方電纜路徑串聯(lián)的唯一節(jié)點,在電纜路徑設(shè)計過程中應(yīng)該謹慎選擇,一旦出錯將導(dǎo)致設(shè)計成品無法用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。3)核電廠電纜類型多,電纜敷設(shè)距離長。核電廠電纜不同安全系列的區(qū)分增加了對不同類型電纜的需求,而DCS機柜統(tǒng)一布置在核島電氣廠房內(nèi),所有跨島電纜都有類似的敷設(shè)路徑:常規(guī)島-電纜夾層-聯(lián)廊-電氣廠房,這就導(dǎo)致核電廠的電纜敷設(shè)距離一般都比常規(guī)電廠要長。
核電廠與常規(guī)電廠相比具有更多的特殊性,電纜路徑設(shè)計相比常規(guī)電廠就具有更大的難度。電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)用,能夠通過軟件計算實現(xiàn)了電纜路徑自動查找和電纜路徑清冊文件輸出,改善了一直以來電纜路徑設(shè)計手工作業(yè)的方式,提高了電纜敷設(shè)的效率和敷設(shè)路徑的準確性,電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計中應(yīng)用也成為必然。
電纜敷設(shè)軟件給電纜路徑設(shè)計帶來了極大方便,其主要特點表現(xiàn)為:
1) 設(shè)計信息均能從已有設(shè)計結(jié)果中自動提取,無需手工輸入。
2) 電纜長度統(tǒng)計精確,在綜合考慮各種余量的基礎(chǔ)上進行匯總。
3) 自動進行高壓、低壓、控制、信號電纜的分層敷設(shè),敷設(shè)結(jié)果精確到橋架的每一層。
4) 軟件能夠按照容積率自動敷設(shè)電纜。對于敷設(shè)結(jié)果可以進行容積率和經(jīng)濟性校驗,生成校驗報告,并可以在圖面查看指定橋架的容積率。
5) 現(xiàn)場由于各種原因無法設(shè)置主橋架的區(qū)域,可在軟件中增加虛擬橋架,便于優(yōu)化電纜路徑。
6) 根據(jù)電纜敷設(shè)結(jié)果動態(tài)查看任意電纜的敷設(shè)路徑,簡單直觀。
7) 自動生成完整的電纜路徑清冊,結(jié)果詳盡準確。
利用電纜敷設(shè)軟件進行電纜路徑設(shè)計的流程圖如圖1所示。
圖1 電纜敷設(shè)軟件路徑設(shè)計流程
2.2.1 橋架拓撲圖設(shè)計
橋架拓撲圖設(shè)計是電纜路徑設(shè)計的基礎(chǔ),橋架拓撲圖提供全廠所有電纜通道的數(shù)據(jù),包括了各段電纜通道始端與終端的節(jié)點編號、長度、橋架類型、橋架標高、橋架走向、橋架容量等信息。圖2為核電廠局部橋架拓撲圖。
圖2 核電廠局部橋架拓撲圖
2.2.2 電纜數(shù)據(jù)讀取
電纜數(shù)據(jù)包括電纜編號、安全系列、始端設(shè)備、終端設(shè)備、電纜規(guī)格型號、電纜始終端三維位置信息等。將以上數(shù)據(jù)編制為固定格式的電纜信息表格,便于電纜敷設(shè)軟件讀取。
2.2.3 電纜敷設(shè)及優(yōu)化
這一步是利用敷設(shè)軟件進行電纜路徑設(shè)計的關(guān)鍵。電纜敷設(shè)軟件在讀取電纜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,自動在橋架拓撲圖中查找電纜敷設(shè)路徑,按照設(shè)定的敷設(shè)原則進行優(yōu)化,計算出每一根電纜的長度。設(shè)計人員也可調(diào)整電纜的必經(jīng)節(jié)點以及選擇特定某一層橋架,以滿足現(xiàn)場施工實際需要。
2.2.4 電纜路徑校驗
電纜敷設(shè)軟件還有一個比較出色的功能就是能夠?qū)Ψ笤O(shè)完的電纜路徑進行直觀的圖形校驗,如圖3所示。通過圖形校驗?zāi)軌蚝芮宄嘏袛嚯娎|路徑兩端與始終端設(shè)備的距離,也可判斷敷設(shè)路徑是否為最優(yōu)路徑,如果得到的結(jié)果能夠符合要求,便可生成電纜路徑清單,否則必須重新調(diào)整敷設(shè)電纜。
圖3 電纜敷設(shè)軟件圖形校驗
2.2.5 成品文件生成
成品文件包括電纜路徑清單、電纜匯總表等,都可通過電纜敷設(shè)軟件直接生成并導(dǎo)出。
核電廠電纜路徑設(shè)計與常規(guī)電廠相比具有多個特殊性,這些特殊性也是設(shè)計過程必須關(guān)注的重點。對于不同安全系列的電纜,在軟件中必須選擇相應(yīng)系列的橋架進行敷設(shè),這是設(shè)計重點之一。同一個電氣孔洞往往有多層同種類型的橋架,如果僅僅依靠電纜敷設(shè)軟件進行自主選擇,屬于不同設(shè)計范圍的電氣孔洞前后電纜路徑便可能處于不同橋架層,這將導(dǎo)致電纜路徑錯誤,因此,電氣孔洞前后電纜路徑的相互匹配是路徑設(shè)計的重點之二。電纜敷設(shè)軟件自動計算和統(tǒng)計的功能雖然能夠淡化核電廠電纜種類多、敷設(shè)距離長的特殊性,但其計算結(jié)果來源于電纜數(shù)據(jù)的提取,又直接關(guān)系到電纜采購的經(jīng)濟效益,所以電纜數(shù)據(jù)的真實性也是必須要關(guān)注的重點。
電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)用給電纜路徑設(shè)計帶來了極大的便利,也帶來了新的問題,只有解決這些問題,才能讓電纜敷設(shè)軟件充分發(fā)揮作用,真正提高效率。
3.1 作為電纜路徑設(shè)計基礎(chǔ)的拓撲圖規(guī)劃設(shè)計應(yīng)重點考慮,設(shè)計人員必須清楚橋架周圍的各種工藝設(shè)備及設(shè)備信號類型,才能有針對性設(shè)計橋架拓撲圖,以保證設(shè)備周圍的橋架能夠滿足設(shè)備信號電纜的敷設(shè)。另外,生成的電纜路徑清單也是以拓撲圖為基準,必須保證拓撲圖的每個節(jié)點編碼完全準確,否則經(jīng)過該節(jié)點的所有電纜路徑都將出錯。
3.2 虛擬橋架為路徑優(yōu)化提供了方便,但不可隨意增設(shè),必須考慮現(xiàn)場施工條件,如確實需要增加,必須選擇兩個較近的節(jié)點(一般距離不大于2米)且附近工藝設(shè)備較少的區(qū)域增加,一旦在敷設(shè)軟件中增加了虛擬橋架,必須在施工階段對虛擬橋架進行澄清,以保證施工單位以次橋架的形式連接到主橋架,確保實際橋架和敷設(shè)軟件拓撲圖保持一致。
3.3 在電纜數(shù)據(jù)讀取階段,必須保證電纜始終端三維位置信息的準確性,這是由于始終端三維位置信息在電纜敷設(shè)路徑生成過程中起到?jīng)Q定性的作用。只要三維位置信息稍有出錯,都必將導(dǎo)致軟件選擇的最優(yōu)路徑不真實,甚至差之毫厘,失之千里。在電纜路徑校驗階段如果設(shè)計人員了解設(shè)備的布置位置,也可利用直觀的電纜路徑圖形,判斷敷設(shè)路徑是否符合要求。
3.4 電纜敷設(shè)軟件無法識別廠區(qū)的具體設(shè)備及墻體,如果設(shè)備是布置在廠區(qū)的某個房間之內(nèi),而房間內(nèi)部及外部附近都有電纜橋架,在這種情況下,電纜路徑校驗階段設(shè)計人員就要多加注意了,敷設(shè)軟件根據(jù)設(shè)定的最優(yōu)路徑原則選擇電纜路徑,有可能選擇了房間外部的電纜路徑,而這個路徑往往無法與房間內(nèi)部的設(shè)備直通,生成出來的路徑也不可用,因此,必須由設(shè)計人員重新調(diào)整選擇房間內(nèi)部的電纜必經(jīng)路徑。
國內(nèi)已經(jīng)有多篇文章對電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)用作了介紹
[4][5][6],文章都給出了電纜敷設(shè)軟件的優(yōu)點和應(yīng)用結(jié)果,但并未針對電纜敷設(shè)軟件應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題進行探討,本文首先對電纜敷設(shè)軟件在核電廠中的應(yīng)用與常規(guī)電廠做了對比,并對軟件應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題作了深入分析,提出軟件應(yīng)用的深化方案。這些深化方案已經(jīng)在多個CPR1000核電廠的電纜路徑設(shè)計中得到了執(zhí)行,有效提高了電纜敷設(shè)的效率和電纜路徑的準確性,為電纜敷設(shè)施工帶來了更多的便利。
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