三維軟件在電纜橋架施工中的應用

中國石油天然氣第一建設有限公司 河南洛陽 471023

PDMS 軟件具有三維設計和數據庫管理功能強大、操作簡單等特點，已在石油化工裝置設計過程中得到了廣泛應用并發揮重要作用。石油化工裝置空間相對狹小，設備、管道、電纜橋架等布置緊湊，在三維模型中可實現多專業的協同設計，直觀、真實地反映出各個專業在石油化工裝置中的空間關系，以便設計人員選擇最優的布置方案。

1 PDMS 軟件應用于石化裝置的現狀與不足

設計院在石油化工裝置設計中，將結構、靜設備、動設備、管道、暖通、消防等專業在PDMS軟件中進行建模，以便設計人員更加直觀地檢查結構、管道、設備三者間的位置關系，檢查各部分之間是否有碰撞，安裝位置是否合適，是否符合相關設計規范，進而實現石油化工裝置的設計優化。常規石化裝置三維建模設計流程見圖1。

圖1 常規石化裝置三維建模設計流程

按照國內設計深度現狀，設計院電氣儀表專業只設計管廊上的電纜橋架，其他部分電纜橋架一般由施工單位中有經驗的技術人員，依據其施工經驗，在施工現場進行臨時性的“設計”來完成的。但是施工人員不能全盤掌握電纜橋架安裝區域的全部信息，導致安裝后碰撞、返工現象頻繁發生。按照精細化施工要求，結合國外深化設計、海洋平臺加工設計經驗，施工單位運用PDMS建模完成電纜橋架的設計顯得尤為必要。本文將介紹PDMS軟件在石化裝置電纜橋架施工中的應用。

2 電氣儀表設備、橋架的建模

2.1 電氣儀表設備的三維建模

建立電氣儀表設備的三維模型時，設計人員應在裝置模型中按照相應比例建立電氣儀表設備模型，并對其進行組合，這些設備主要包括燈具、開關箱（柜）、儀表保溫箱、接線箱、各種變送器、就地盤等。在創建接線箱模型時，安置在立柱上的接線箱與地面的接線箱形態有所不同，因此至少需要兩種接線箱設備的模塊，并對設備模塊分別命名，以便后期檢查。儀表的設備模塊需要分散在裝置內不同的位置，若要快速建立電氣儀表設備的三維模型需要建立儀表模塊的參照物，此時設計過程就與電氣儀表橋架模型的建立過程基本相同。首先測量兩個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據輸入到PDMS 軟件中并進行計算，最后根據計算結果明確各設備的合理位置，對設備進行拷貝，快速建立起電氣儀表設備的三維模型。

2.2 電氣儀表橋架的三維建模

在建立橋架模型之前，設計人員應該設計并明確電氣儀表設備橋架的安裝位置，按照實物的規格尺寸將電氣儀表設備制作成三維模型并體現在石油化工裝置的整體三維模型中。設計人員需要以模型中結構的立柱中心位置為基準點衡量橋架的比例。在建立三維模型的過程中，設計人員需要明確模型參照物，從而提高建模的速度。例如，設計時可以選擇立柱作為參照物，然后依照立柱測量出橋架與立柱在各個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確位置，在石油化工裝置中的規定設計范圍內找出電氣儀表橋架的終點坐標，并將始點與終點連接。這條直線便是橋架的延伸方向，之后再根據相應規范要求的間距對已建立的橋架進行復制、粘貼，最終建立規定數量的橋架三維模型。電氣儀表設備、橋架三維模型見圖2。

2.3 碰撞檢查

圖2 PDMS軟件電氣儀表設備、橋架三維模型

PDMS 可在虛擬的空間內來展示三維模型。電氣儀表橋架與電氣儀表設備建模完成后，需通過PDMS軟件進行碰撞檢查，檢查的內容包括電氣儀表專業的橋架和設備模型、結構專業的鋼結構模型、管道專業中的各類管道模型、設備專業的各類設備模型等。通過對整個模型進行碰撞檢查，來演示其在真實環境中是否設計合格，是否方便施工與檢修。

各專業的建模都是根據圖紙進行的等比例設計，通過真實的三維模擬，來檢測模型間的設計狀況，避免在實際過程中發生不應有的設計問題。如果通過軟件發現碰撞，可以根據情況作出調整與改動，并修改設計圖紙，保證模型不再發生碰撞，完美的實現設計模型對裝置的整體仿真。

3 電氣儀表橋架建模的優點

利用PDMS軟件進行石油化工裝置電氣儀表電纜橋架三維建模時，其設計方法與傳統設計方法有所不同，設計過程可總結為：在設計計算完成后，經過空間規劃，在PDMS中對各種電氣儀表專業設備、橋架的位置進行設計；同時可以實時檢查儀表與其他專業設備、管道的碰撞，進而及時協調并解決碰撞問題；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。具體設計流程見圖3。

石油化工裝置電氣儀表的橋架設計過程，充分利用了PDMS的三維設計功能，大大加深了煉油化工裝置的設計深度，更好地將設計、施工、維護3個階段有機地融合成一個整體。

與現行的設計方法相比，利用PDMS進行電氣儀表專業的三維設計，可實現三維模型與真實安裝場景的真實統一。同時，利用PDMS軟件中抽圖功能，可以直接抽圖，方便快捷，準確無誤，比使用AutoCAD 軟件節省了大量的繪圖、出圖時間。同時，PDMS還可自動提取設備的相關信息并統計生成材料報表，減少設備和材料統計的工作量。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計流程

4 結束語

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用，可使各專業的設計、施工、維護人員協同辦公、默契配合，從而降低設計失誤率，有效避免設計錯誤的產生，減少修改和返工的幾率，提高出圖效率，進而保證了施工質量，使得石油化工裝置施工效率大幅提升。將PDMS 軟件應用在石油化工裝置的電氣儀表施工中，能夠使設計及管理工作實現一體化，從而在石油化工工程設計施工中建立起更加完善的數據庫，為后續工程施工管理向更高效的方向發展打下堅實基礎。