敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及深化

林偉波

廣東省電力設(shè)計(jì)研究院, 廣東 廣州 510663

引言

電纜路徑設(shè)計(jì)是電廠設(shè)計(jì)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(shí)電纜的規(guī)格、數(shù)量眾多，給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)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(yán)格，核電廠的電纜路徑設(shè)計(jì)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(jì)人員從繁重的工作中解脫出來(lái)，既提高了工作效率，又增加了準(zhǔn)確性，是電纜路徑設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。本文針對(duì)核電廠電纜路徑設(shè)計(jì)的特殊性，探討電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并提出深化方案。

1 CPR1000核電廠電纜路徑設(shè)計(jì)特殊性簡(jiǎn)介

CPR1000核電廠電纜路徑設(shè)計(jì)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(hù)Ⅰ組、保護(hù)Ⅱ組、保護(hù)Ⅲ組、保護(hù)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(jí)、安全相關(guān)級(jí)和非安全級(jí)電纜，不同安全系列的電纜必須敷設(shè)在相對(duì)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(jì)單位負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，而電纜必須由常規(guī)島設(shè)備敷設(shè)至核島的電氣廠房?jī)?nèi)，設(shè)計(jì)單位以核島電氣孔洞作為設(shè)計(jì)范圍分界線，并通過(guò)接口交換各自設(shè)計(jì)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(jì)分工不同，核島電氣孔洞作為設(shè)計(jì)雙方電纜路徑串聯(lián)的唯一節(jié)點(diǎn)，在電纜路徑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇，一旦出錯(cuò)將導(dǎo)致設(shè)計(jì)成品無(wú)法用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。3）核電廠電纜類型多，電纜敷設(shè)距離長(zhǎng)。核電廠電纜不同安全系列的區(qū)分增加了對(duì)不同類型電纜的需求，而DCS機(jī)柜統(tǒng)一布置在核島電氣廠房?jī)?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(zhǎng)。

2 電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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(jì)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(guò)軟件計(jì)算實(shí)現(xiàn)了電纜路徑自動(dòng)查找和電纜路徑清冊(cè)文件輸出，改善了一直以來(lái)電纜路徑設(shè)計(jì)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(zhǔn)確性，電纜敷設(shè)軟件在核電廠路徑設(shè)計(jì)中應(yīng)用也成為必然。

2.1 電纜敷設(shè)軟件的主要特點(diǎn)

電纜敷設(shè)軟件給電纜路徑設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大方便，其主要特點(diǎn)表現(xiàn)為：

1） 設(shè)計(jì)信息均能從已有設(shè)計(jì)結(jié)果中自動(dòng)提取，無(wú)需手工輸入。

2） 電纜長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)精確，在綜合考慮各種余量的基礎(chǔ)上進(jìn)行匯總。

3） 自動(dòng)進(jìn)行高壓、低壓、控制、信號(hào)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(dòng)敷設(shè)電纜。對(duì)于敷設(shè)結(jié)果可以進(jìn)行容積率和經(jīng)濟(jì)性校驗(yàn)，生成校驗(yàn)報(bào)告，并可以在圖面查看指定橋架的容積率。

5） 現(xiàn)場(chǎng)由于各種原因無(wú)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(dòng)態(tài)查看任意電纜的敷設(shè)路徑，簡(jiǎn)單直觀。

7） 自動(dòng)生成完整的電纜路徑清冊(cè)，結(jié)果詳盡準(zhǔn)確。

2.2 電纜敷設(shè)軟件路徑設(shè)計(jì)流程

利用電纜敷設(shè)軟件進(jìn)行電纜路徑設(shè)計(jì)的流程圖如圖1所示。

圖1 電纜敷設(shè)軟件路徑設(shè)計(jì)流程

2.2.1 橋架拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)

橋架拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)是電纜路徑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，橋架拓?fù)鋱D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(diǎn)編號(hào)、長(zhǎng)度、橋架類型、橋架標(biāo)高、橋架走向、橋架容量等信息。圖2為核電廠局部橋架拓?fù)鋱D。

圖2 核電廠局部橋架拓?fù)鋱D

2.2.2 電纜數(shù)據(jù)讀取

電纜數(shù)據(jù)包括電纜編號(hào)、安全系列、始端設(shè)備、終端設(shè)備、電纜規(guī)格型號(hào)、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(jìn)行電纜路徑設(shè)計(jì)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(dòng)在橋架拓?fù)鋱D中查找電纜敷設(shè)路徑，按照設(shè)定的敷設(shè)原則進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算出每一根電纜的長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)人員也可調(diào)整電纜的必經(jīng)節(jié)點(diǎn)以及選擇特定某一層橋架，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際需要。

2.2.4 電纜路徑校驗(yàn)

電纜敷設(shè)軟件還有一個(gè)比較出色的功能就是能夠?qū)Ψ笤O(shè)完的電纜路徑進(jìn)行直觀的圖形校驗(yàn)，如圖3所示。通過(guò)圖形校驗(yàn)?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(yàn)

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(guò)電纜敷設(shè)軟件直接生成并導(dǎo)出。

2.3 核電廠路徑設(shè)計(jì)重點(diǎn)

核電廠電纜路徑設(shè)計(jì)與常規(guī)電廠相比具有多個(gè)特殊性，這些特殊性也是設(shè)計(jì)過(guò)程必須關(guān)注的重點(diǎn)。對(duì)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(jìn)行敷設(shè)，這是設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一。同一個(gè)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(jìn)行自主選擇，屬于不同設(shè)計(jì)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(cuò)誤，因此，電氣孔洞前后電纜路徑的相互匹配是路徑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之二。電纜敷設(shè)軟件自動(dòng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的功能雖然能夠淡化核電廠電纜種類多、敷設(shè)距離長(zhǎng)的特殊性，但其計(jì)算結(jié)果來(lái)源于電纜數(shù)據(jù)的提取，又直接關(guān)系到電纜采購(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益，所以電纜數(shù)據(jù)的真實(shí)性也是必須要關(guān)注的重點(diǎn)。

3 電纜敷設(shè)軟件路徑設(shè)計(jì)深化

電纜敷設(shè)軟件的應(yīng)用給電纜路徑設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利，也帶來(lái)了新的問(wèn)題，只有解決這些問(wèn)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(jì)基礎(chǔ)的拓?fù)鋱D規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮，設(shè)計(jì)人員必須清楚橋架周圍的各種工藝設(shè)備及設(shè)備信號(hào)類型，才能有針對(duì)性設(shè)計(jì)橋架拓?fù)鋱D，以保證設(shè)備周圍的橋架能夠滿足設(shè)備信號(hào)電纜的敷設(shè)。另外，生成的電纜路徑清單也是以拓?fù)鋱D為基準(zhǔn)，必須保證拓?fù)鋱D的每個(gè)節(jié)點(diǎn)編碼完全準(zhǔn)確，否則經(jīng)過(guò)該節(jié)點(diǎn)的所有電纜路徑都將出錯(cuò)。

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(chǎng)施工條件，如確實(shí)需要增加，必須選擇兩個(gè)較近的節(jié)點(diǎn)（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(duì)虛擬橋架進(jìn)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(shí)際橋架和敷設(shè)軟件拓?fù)鋱D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(zhǔn)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(guò)程中起到?jīng)Q定性的作用。只要三維位置信息稍有出錯(cuò)，都必將導(dǎo)致軟件選擇的最優(yōu)路徑不真實(shí)，甚至差之毫厘，失之千里。在電纜路徑校驗(yàn)階段如果設(shè)計(jì)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(wú)法識(shí)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(gè)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(yàn)階段設(shè)計(jì)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(gè)路徑往往無(wú)法與房間內(nèi)部的設(shè)備直通，生成出來(lái)的路徑也不可用，因此，必須由設(shè)計(jì)人員重新調(diào)整選擇房間內(nèi)部的電纜必經(jīng)路徑。

4 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多篇文章對(duì)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(diǎn)和應(yīng)用結(jié)果，但并未針對(duì)電纜敷設(shè)軟件應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討，本文首先對(duì)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(duì)比，并對(duì)軟件應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)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(gè)CPR1000核電廠的電纜路徑設(shè)計(jì)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(zhǔn)確性，為電纜敷設(shè)施工帶來(lái)了更多的便利。

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