三維軟件在電纜橋架施工中的應(yīng)用

中國石油天然氣第一建設(shè)有限公司 河南洛陽 471023

PDMS 軟件具有三維設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫管理功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，已在石油化工裝置設(shè)計(jì)過程中得到了廣泛應(yīng)用并發(fā)揮重要作用。石油化工裝置空間相對(duì)狹小，設(shè)備、管道、電纜橋架等布置緊湊，在三維模型中可實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，直觀、真實(shí)地反映出各個(gè)專業(yè)在石油化工裝置中的空間關(guān)系，以便設(shè)計(jì)人員選擇最優(yōu)的布置方案。

1 PDMS 軟件應(yīng)用于石化裝置的現(xiàn)狀與不足

設(shè)計(jì)院在石油化工裝置設(shè)計(jì)中，將結(jié)構(gòu)、靜設(shè)備、動(dòng)設(shè)備、管道、暖通、消防等專業(yè)在PDMS軟件中進(jìn)行建模，以便設(shè)計(jì)人員更加直觀地檢查結(jié)構(gòu)、管道、設(shè)備三者間的位置關(guān)系，檢查各部分之間是否有碰撞，安裝位置是否合適，是否符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)石油化工裝置的設(shè)計(jì)優(yōu)化。常規(guī)石化裝置三維建模設(shè)計(jì)流程見圖1。

圖1 常規(guī)石化裝置三維建模設(shè)計(jì)流程

按照國內(nèi)設(shè)計(jì)深度現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)院電氣儀表專業(yè)只設(shè)計(jì)管廊上的電纜橋架，其他部分電纜橋架一般由施工單位中有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，依據(jù)其施工經(jīng)驗(yàn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行臨時(shí)性的“設(shè)計(jì)”來完成的。但是施工人員不能全盤掌握電纜橋架安裝區(qū)域的全部信息，導(dǎo)致安裝后碰撞、返工現(xiàn)象頻繁發(fā)生。按照精細(xì)化施工要求，結(jié)合國外深化設(shè)計(jì)、海洋平臺(tái)加工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，施工單位運(yùn)用PDMS建模完成電纜橋架的設(shè)計(jì)顯得尤為必要。本文將介紹PDMS軟件在石化裝置電纜橋架施工中的應(yīng)用。

2 電氣儀表設(shè)備、橋架的建模

2.1 電氣儀表設(shè)備的三維建模

建立電氣儀表設(shè)備的三維模型時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在裝置模型中按照相應(yīng)比例建立電氣儀表設(shè)備模型，并對(duì)其進(jìn)行組合，這些設(shè)備主要包括燈具、開關(guān)箱（柜）、儀表保溫箱、接線箱、各種變送器、就地盤等。在創(chuàng)建接線箱模型時(shí)，安置在立柱上的接線箱與地面的接線箱形態(tài)有所不同，因此至少需要兩種接線箱設(shè)備的模塊，并對(duì)設(shè)備模塊分別命名，以便后期檢查。儀表的設(shè)備模塊需要分散在裝置內(nèi)不同的位置，若要快速建立電氣儀表設(shè)備的三維模型需要建立儀表模塊的參照物，此時(shí)設(shè)計(jì)過程就與電氣儀表橋架模型的建立過程基本相同。首先測(cè)量兩個(gè)儀表模塊之間在各方位的距離與高度差，然后將距離與高度差數(shù)據(jù)輸入到PDMS 軟件中并進(jìn)行計(jì)算，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果明確各設(shè)備的合理位置，對(duì)設(shè)備進(jìn)行拷貝，快速建立起電氣儀表設(shè)備的三維模型。

2.2 電氣儀表橋架的三維建模

在建立橋架模型之前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該設(shè)計(jì)并明確電氣儀表設(shè)備橋架的安裝位置，按照實(shí)物的規(guī)格尺寸將電氣儀表設(shè)備制作成三維模型并體現(xiàn)在石油化工裝置的整體三維模型中。設(shè)計(jì)人員需要以模型中結(jié)構(gòu)的立柱中心位置為基準(zhǔn)點(diǎn)衡量橋架的比例。在建立三維模型的過程中，設(shè)計(jì)人員需要明確模型參照物，從而提高建模的速度。例如，設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇立柱作為參照物，然后依照立柱測(cè)量出橋架與立柱在各個(gè)方位的距離和高度差；之后利用三維模型確定某一根橋架的準(zhǔn)確位置，在石油化工裝置中的規(guī)定設(shè)計(jì)范圍內(nèi)找出電氣儀表橋架的終點(diǎn)坐標(biāo)，并將始點(diǎn)與終點(diǎn)連接。這條直線便是橋架的延伸方向，之后再根據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求的間距對(duì)已建立的橋架進(jìn)行復(fù)制、粘貼，最終建立規(guī)定數(shù)量的橋架三維模型。電氣儀表設(shè)備、橋架三維模型見圖2。

2.3 碰撞檢查

圖2 PDMS軟件電氣儀表設(shè)備、橋架三維模型

PDMS 可在虛擬的空間內(nèi)來展示三維模型。電氣儀表橋架與電氣儀表設(shè)備建模完成后，需通過PDMS軟件進(jìn)行碰撞檢查，檢查的內(nèi)容包括電氣儀表專業(yè)的橋架和設(shè)備模型、結(jié)構(gòu)專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)模型、管道專業(yè)中的各類管道模型、設(shè)備專業(yè)的各類設(shè)備模型等。通過對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行碰撞檢查，來演示其在真實(shí)環(huán)境中是否設(shè)計(jì)合格，是否方便施工與檢修。

各專業(yè)的建模都是根據(jù)圖紙進(jìn)行的等比例設(shè)計(jì)，通過真實(shí)的三維模擬，來檢測(cè)模型間的設(shè)計(jì)狀況，避免在實(shí)際過程中發(fā)生不應(yīng)有的設(shè)計(jì)問題。如果通過軟件發(fā)現(xiàn)碰撞，可以根據(jù)情況作出調(diào)整與改動(dòng)，并修改設(shè)計(jì)圖紙，保證模型不再發(fā)生碰撞，完美的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型對(duì)裝置的整體仿真。

3 電氣儀表橋架建模的優(yōu)點(diǎn)

利用PDMS軟件進(jìn)行石油化工裝置電氣儀表電纜橋架三維建模時(shí)，其設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有所不同，設(shè)計(jì)過程可總結(jié)為：在設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，經(jīng)過空間規(guī)劃，在PDMS中對(duì)各種電氣儀表專業(yè)設(shè)備、橋架的位置進(jìn)行設(shè)計(jì)；同時(shí)可以實(shí)時(shí)檢查儀表與其他專業(yè)設(shè)備、管道的碰撞，進(jìn)而及時(shí)協(xié)調(diào)并解決碰撞問題；最后從三維模型中獲得可以精確施工的平面布置圖和各種支架的加工圖。具體設(shè)計(jì)流程見圖3。

石油化工裝置電氣儀表的橋架設(shè)計(jì)過程，充分利用了PDMS的三維設(shè)計(jì)功能，大大加深了煉油化工裝置的設(shè)計(jì)深度，更好地將設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)3個(gè)階段有機(jī)地融合成一個(gè)整體。

與現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法相比，利用PDMS進(jìn)行電氣儀表專業(yè)的三維設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)三維模型與真實(shí)安裝場(chǎng)景的真實(shí)統(tǒng)一。同時(shí)，利用PDMS軟件中抽圖功能，可以直接抽圖，方便快捷，準(zhǔn)確無誤，比使用AutoCAD 軟件節(jié)省了大量的繪圖、出圖時(shí)間。同時(shí)，PDMS還可自動(dòng)提取設(shè)備的相關(guān)信息并統(tǒng)計(jì)生成材料報(bào)表，減少設(shè)備和材料統(tǒng)計(jì)的工作量。PDMS軟件生成的電氣儀表橋架及其支架CAD圖紙見圖4。

圖3 PDMS軟件電氣儀表橋架設(shè)計(jì)流程

4 結(jié)束語

圖4 PDMS軟件生成的電氣儀表橋架及其支架CAD圖紙

PDMS 在石油化工裝置電氣儀表施工中的應(yīng)用，可使各專業(yè)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)人員協(xié)同辦公、默契配合，從而降低設(shè)計(jì)失誤率，有效避免設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的產(chǎn)生，減少修改和返工的幾率，提高出圖效率，進(jìn)而保證了施工質(zhì)量，使得石油化工裝置施工效率大幅提升。將PDMS 軟件應(yīng)用在石油化工裝置的電氣儀表施工中，能夠使設(shè)計(jì)及管理工作實(shí)現(xiàn)一體化，從而在石油化工工程設(shè)計(jì)施工中建立起更加完善的數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)工程施工管理向更高效的方向發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。