王環(huán)環(huán)，周暐，張庚新，齊樹(shù)毅，王進(jìn)

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

隨著海洋石油行業(yè)的發(fā)展，海洋石油平臺(tái)的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。小小的海洋石油平臺(tái)綜合了油氣處理設(shè)備、工藝管線(xiàn)、消防設(shè)備、設(shè)備儀表、通訊設(shè)備等。眾多的專(zhuān)業(yè)設(shè)備、管線(xiàn)、儀表集中在小小平臺(tái)的有限的空間內(nèi)，一旦某一設(shè)計(jì)出錯(cuò)，很容易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)錯(cuò)誤?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外均設(shè)計(jì)采用三維軟件模擬，以避免多個(gè)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生碰撞。而對(duì)于儀表和通訊來(lái)說(shuō)，較為適用的三維模擬設(shè)計(jì)軟件當(dāng)屬PDMS軟件。

PDMS是英國(guó)AVEVA公司研制開(kāi)發(fā)的一種三維設(shè)計(jì)軟件，三維實(shí)體建模，所見(jiàn)即所得。支持多用戶(hù)多專(zhuān)業(yè)并行設(shè)計(jì)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)同建立同一個(gè)模型，并可進(jìn)行碰撞檢查，有效提高整體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性及設(shè)計(jì)效率。PDMS已經(jīng)被利用于很多行業(yè)中，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)系統(tǒng)比較集成化，它的智能水平與自動(dòng)化能夠很好的滿(mǎn)足現(xiàn)有的實(shí)際工程設(shè)計(jì)要求[1-2]。

1 PDMS在海洋平臺(tái)儀表通訊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

海上油(氣)生產(chǎn)平臺(tái)的儀表通訊系統(tǒng)包括儀表托架、托架支吊架、探頭設(shè)備、儀表閥門(mén)和散表、接線(xiàn)箱、中控機(jī)柜、通訊設(shè)備、通訊天線(xiàn)、通訊機(jī)柜等，PDMS在儀表通訊專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)建立、托架建模、托架支吊架建模、探頭和通訊設(shè)備建模、接線(xiàn)箱和機(jī)柜建模、出圖管理等。

(1)建立儀表通訊專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。搭建模型離不開(kāi)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)。PDMS軟件中儀表通訊專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)最基本元素是元件庫(kù)，同時(shí)元件庫(kù)也是數(shù)據(jù)庫(kù)最基本的原始數(shù)據(jù)。通過(guò)使用PDMS的PARAGON模塊先進(jìn)行儀表通訊元件庫(kù)的建立[3]，相關(guān)元件如圖1所示。

圖1 儀訊元件庫(kù)部分元件

(2)元件調(diào)用。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用相應(yīng)元件，包括托架元件、儀表通訊設(shè)備元件、儀表閥門(mén)和散表元件、通訊天線(xiàn)元件、儀表通訊設(shè)備底座及支吊架元件。

(3)按照?qǐng)D紙要求，布置儀表托架、探頭和通訊設(shè)備。

① 設(shè)置托架尺寸參數(shù)，按照走向及標(biāo)高要求擺放托架，托架布置及調(diào)整通常是儀表專(zhuān)業(yè)三維設(shè)計(jì)中最耗費(fèi)時(shí)間的工作，也最容易和其他專(zhuān)業(yè)碰撞。

② 布置探頭、通訊設(shè)備和通訊天線(xiàn)及相應(yīng)設(shè)備底座或支架，這些設(shè)備數(shù)量比較多，類(lèi)型比較繁雜，布置范圍比較廣也極容易和其他專(zhuān)業(yè)發(fā)生碰撞。

③ 儀表閥門(mén)及散表也是儀表三維設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分，閥門(mén)尺寸比較大，閥門(mén)執(zhí)行器空間要求苛刻，散表數(shù)量多，標(biāo)高參差不齊也極容易和其他專(zhuān)業(yè)發(fā)生碰撞。

④ 托架支吊架也是儀表三維設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分，PDMS有專(zhuān)門(mén)繪制和抽取支吊架的軟件，即MDS。利用MDS可以生成不同類(lèi)型的托架支吊架，也可以直接生成現(xiàn)場(chǎng)施工用到的支吊架定位提，十分快捷方便。

(4)儀表通訊專(zhuān)業(yè)模型搭建完成后要調(diào)整碰撞，PDMS軟件有自動(dòng)檢查是否與其他專(zhuān)業(yè)發(fā)生碰撞的功能，與儀表通訊設(shè)備碰撞的其他設(shè)備可以自動(dòng)生成在PMDS模型中，便于與其他專(zhuān)業(yè)有效的進(jìn)行溝通，有效的節(jié)省了時(shí)間。

(5)儀表通訊專(zhuān)業(yè)模型碰撞調(diào)整完畢后就開(kāi)始出圖，托架布置圖、探頭布置圖、儀表散表布置圖、通訊設(shè)備布置圖、通訊天線(xiàn)布置圖、接線(xiàn)箱布置圖、機(jī)柜布置圖、探頭定位圖、儀表散表定位圖和通訊設(shè)備定位圖都是在PDMS DRAFT模塊中進(jìn)行的，托架支吊架出詳圖要進(jìn)入MDS模塊進(jìn)行。

2 PDMS在海洋平臺(tái)儀表通訊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

儀表通訊托架、探頭設(shè)備、接線(xiàn)箱和通訊設(shè)備數(shù)量比較多，在平臺(tái)上的布置比較分散，與其他專(zhuān)業(yè)碰撞的幾率比較大，在PDMS中精確的對(duì)這些小的設(shè)備精確定位能更好的優(yōu)化平臺(tái)上的空間，平臺(tái)設(shè)計(jì)更加美觀、整潔、規(guī)律。中控機(jī)柜和通訊機(jī)柜一般都放在中控室或者報(bào)房，房間內(nèi)的空間更是有限，容易與其他設(shè)備產(chǎn)生碰撞，同樣需要精確模擬設(shè)計(jì)、定位。

(1)托架由于不同用途，對(duì)于空間距離有一定的設(shè)計(jì)要求，在PDMS中精確的模擬設(shè)計(jì)，合理的劃分空間，調(diào)整各種用途托架的走向，能直接有效的減少后期施工過(guò)程中不同托架的碰撞，減少重復(fù)施工，有效地避免反復(fù)施工帶來(lái)的資源浪費(fèi)，提高施工效率。并且在可以共架的地方進(jìn)行共架，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)既能節(jié)省支吊架，節(jié)約成本，縮短工期，還能優(yōu)化空間。

(2)接線(xiàn)箱、中控機(jī)柜和通訊機(jī)柜按設(shè)計(jì)要求在PDMS中精確的模擬開(kāi)門(mén)空間、進(jìn)線(xiàn)空間和維修空間，直接有效的避免了后期現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)接線(xiàn)箱開(kāi)門(mén)空間不足、進(jìn)線(xiàn)空間不足及維修空間不足的問(wèn)題，直接從根源上降低了現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)施工的風(fēng)險(xiǎn)和概率。

(3)探頭設(shè)備和通訊設(shè)備數(shù)量比較多，在PDMS中能明確看出設(shè)備附近的結(jié)構(gòu)或墻皮及其其他專(zhuān)業(yè)的設(shè)備。設(shè)備生根到結(jié)構(gòu)或者墻皮上，或者幾個(gè)專(zhuān)業(yè)合理的共架有效的節(jié)省了空間，又節(jié)省設(shè)備底座，達(dá)到了節(jié)約平臺(tái)建造成本和增加平臺(tái)美觀性的目的。

(4)探頭設(shè)備和通訊設(shè)備根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在PDMS中精確的模擬探頭的大小、高度、探測(cè)角度和探測(cè)范圍，尤其是火焰探頭、氣探頭、攝像頭的精確模擬尤為重要。海洋平臺(tái)是油氣密集區(qū)，空間有限，設(shè)備高度密集，如遇火災(zāi)，火苗極易從一個(gè)設(shè)備蔓延到應(yīng)一個(gè)設(shè)備，火焰探頭和氣探頭在PDMS中的安裝高度和角度直接關(guān)系到平臺(tái)投產(chǎn)后能否及時(shí)的發(fā)現(xiàn)平臺(tái)的著火點(diǎn)和氣體的泄漏區(qū)，為安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。攝像頭在平臺(tái)上精確的模擬能有效的還原實(shí)際拍攝范圍，避免拍攝死角。近年來(lái)增加了溢油監(jiān)控?cái)z像頭，在PDMS中精確的模擬攝像頭監(jiān)控海面的有效范圍，有效的減少和避免了海洋石油平臺(tái)石油泄漏對(duì)海洋環(huán)境造成的污染同時(shí)也降低了造成經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)。

(5)平臺(tái)上的儀表閥門(mén)和散表按照型號(hào)要求在PDMS里精確模擬，能為配管專(zhuān)業(yè)的管線(xiàn)選型及前后直管段長(zhǎng)度的預(yù)留提供真實(shí)有效的參照，有效地避免了后續(xù)配管選型失誤而造成的返工，甚至是由于管線(xiàn)選型失誤導(dǎo)致閥門(mén)不能正常工作而造成的重要經(jīng)濟(jì)損失。

(6) PDMS中出圖工具的使用節(jié)省了大量設(shè)計(jì)工時(shí)，可顯著提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。PDMS模擬的儀表通訊托架、托架支吊架、探頭設(shè)備、接線(xiàn)箱和通訊設(shè)備都能從軟件里導(dǎo)出，托架布置圖和探頭布置圖，探頭設(shè)備定位圖，通訊設(shè)備定位圖，這些圖紙精確的把托架的標(biāo)高，走向表示出來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)施工一目了然，同時(shí)探頭設(shè)備，通訊設(shè)備、托架支吊架這些小設(shè)備的三維坐標(biāo)也精確的表示了出來(lái)，使現(xiàn)場(chǎng)施工快捷精準(zhǔn)，有效的縮短了儀訊專(zhuān)業(yè)的施工工時(shí)，降低了平臺(tái)成本。

(7) PDMS還能成功的模擬電纜在托架盤(pán)中的走向、布置。對(duì)每種電纜設(shè)置不同的參數(shù)，就能清晰地看出托架的填充情況，并能計(jì)算出填充率。PDMD這一功能的開(kāi)發(fā)和升級(jí)大大的節(jié)約了核算托架填充率的人工工時(shí)和成本，有效地避免了人為失誤而造成的托架填充率過(guò)大或不足而造成的現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)拉線(xiàn)的問(wèn)題，有效的縮短了項(xiàng)目的工期。

(8) PDMS還能成功的模擬各種馬腳在平臺(tái)上的走向、布置。通過(guò)有效的模擬馬腳走向，合理的把路徑相同或相似的馬腳合并成一條路徑，不僅僅有效的節(jié)省了電纜長(zhǎng)度，節(jié)約平臺(tái)建造成本和增加平臺(tái)美觀性的目的。更減少了雜亂無(wú)章而造成的安全隱患。

(9) PDMS還能在輸入儀表和通訊設(shè)備時(shí)給設(shè)備賦予重量重心，同樣其他各個(gè)專(zhuān)業(yè)的設(shè)備都可以賦予重量重心。在PDMS中合算出整個(gè)組塊的重量重心為導(dǎo)管架承載能力的分析提供了有效的數(shù)據(jù)。

3 建議

PDMS三維實(shí)體建模設(shè)計(jì)方式與傳統(tǒng)二維方式相比，PDMS將項(xiàng)目施工中所需的技術(shù)信息明晰化，精確化，從而具體、形象、全面反映工程項(xiàng)目的全貌。但是，在應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題需要改進(jìn)：

(1)需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)托架支吊架詳圖抽取系統(tǒng)，滿(mǎn)足客戶(hù)端的具體出圖要求，使MDS中自動(dòng)抽取的支吊架詳圖不用進(jìn)行二次修改和調(diào)整就能滿(mǎn)足建造現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。

(2)完善PDMS中小插件，使探頭和通訊設(shè)備定位信息更細(xì)致化，簡(jiǎn)單化，不用再通過(guò)二次修改，手動(dòng)編輯現(xiàn)場(chǎng)施工所需要的定位信息。

(3) 完善PDMS中小插件，使儀表重要探頭設(shè)備和通訊攝像頭周?chē)潭ǚ秶鷥?nèi)的模型能自動(dòng)加載，便于觀察探頭的探測(cè)范圍和攝像頭的照射角度內(nèi)是否有大的遮擋。

(4) 完善PDMS中小插件，使托架布置圖的標(biāo)高及長(zhǎng)度等信息可以合理的自動(dòng)生成，有效減少手動(dòng)標(biāo)注托架耗費(fèi)的時(shí)間和精力，畢竟這部分工作量太大。

4 結(jié)語(yǔ)

PDMS軟件在海洋石油平臺(tái)三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有效的減少了二維設(shè)計(jì)過(guò)程中的人為錯(cuò)誤，提高了設(shè)計(jì)水平，大幅度地提高了工作效率，有效的保障了項(xiàng)目進(jìn)度和圖紙質(zhì)量，得到業(yè)界的一致好評(píng)，有著廣泛的應(yīng)用前景。希望以后利用PDMS進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，使其在儀表通訊設(shè)計(jì)中應(yīng)用更加便捷、適用，使PDMS在海洋石油平臺(tái)儀表通訊設(shè)計(jì)中得到最大程度的開(kāi)發(fā)利用。