PDMS與CAESARII軟件的數據交互探討

朱周軍

(鎮海石化工程股份有限公司，浙江 寧波 315000)

PDMS軟件是由AVEVA公司開發的一款三維工廠設計軟件，是目前國內三維工程設計的主流軟件之一，在石油化工領域市場占有率達到70%[1]。同時該軟件具有良好的軟件開放性，支持用戶二次開發，在三維模型設計過程中，可以提取工程數據并輸出各種報表。

CAESARII軟件是海克斯康(Hexagon)公司的管道應力分析軟件，內置完備的國際通用管道設計規范，既可以進行靜態分析，也可進行動態分析，功能相當齊全。全面、實用、方便的優點，使其被廣泛用于管道應力分析[2]。

本文根據實際工作中的開發案例，介紹了如何從PDMS模型中提取數據并自動轉成應力文件的開發思路和方法。

1 應力模型的傳統建模方法

CAESARII軟件的傳統建模方法是對照管道單線圖所給信息，手動輸入管道的直徑、壁厚、節點類型(包括彎頭、三通等)、溫度、壓力等信息。手動建模的弊端主要體現在以下兩方面： 耗時，建模時需要查詢每段節點間的距離、每個節點的類型等；容易出錯，數據在查詢與輸入之間容易出現錯誤，導致模型出錯。隨著管道復雜程度提高，節點增多，這些弊端會更加明顯。因此，直接從PDMS模型中導出應力文件就顯得很有必要，它不但能提高建模效率，還能避免輸入錯誤。

2 數據交互程序的開發

PDMS軟件包含了應力建模所需的所有信息，如何有效地提取所需信息，與CAESARII軟件數據如何交互從以下幾個方面進行討論。

2.1 程序設計流程

PDMS軟件提供了PML語言(一種面向對象的宏語言)作為二次開發工具。利用PML語言可以讀取并處理PDMS數據庫的數據，包括管道的尺寸、壁厚、管徑、材料等，也可以設計程序界面，提升用戶的可操作性。程序遍歷每個管道分支中的元件，將各元件的數據按CAESARII中性文件的格式要求進行組織與格式化，然后生成符合CAESARII要求的中性文件(.CII)，再通過CAESARII自帶的工具(iecho.exe)將其轉成應力文件(.C2)，使其能被CAESARII識別。PDMS與CAESARII軟件數據交互程序流程如圖1所示。

圖1 PDMS與CAESARII軟件數據交互程序流程示意

2.2 程序實現

2.2.1數據提取

管道常見元件包括： 直管、彎頭、三通(開口焊、支管臺)、異徑管、閥門(閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥和控制閥等)、支架、法蘭、墊片以及其他。針對不同元件所提取的數據有所不同，以彎頭、三通、異徑管以及閥門為例，所需要提取的必要信息見表1所列。除此之外，如管徑、壁厚、溫度、壓力、保溫信息等通用數據也需要提取。

表1 常見元件的必要信息

2.2.2數據格式化

1)關于中性文件 。CAESARII中性文件[4](.CII格式)的內部分為多個章節，每個章節有特定的名稱，各章節的名稱及作用見表2所列。為了將管道數據進行清晰的分組，每個章節又以“#$”加章節名稱的形式開始。所有數據都必須嚴格按照CAESARII中性文件的格式要求進行組織，否則無法準確轉換成應力文件(.C2)。

表2 中性文件章節信息

2)生成中性文件。各元件數據提取后需要按照中性文件的格式要求進行格式化。以ELEMENTS為例，每一組數據包含了FROM，TO，ΔX，ΔY，ΔZ，直徑、壁厚、保溫厚、腐蝕裕量、溫度、壓力等共30個數據以及與AUX_DATA相關的13個數據。所有數據整理完后以中性文件(.CII格式)的形式保存到本地磁盤。

2.2.3應力文件生成

CAESARII軟件自帶轉換程序可以將中性文件(.CII)轉成應力文件(.C2)，通過工具欄Tools下External Interface中的按鈕調出該工具進行轉換操作，也可以通過批處理的方式轉換。中性文件以NeutralFile.cii為例，所在目錄下會生成相應的應力文件NeutralFile.c2。批處理語句如下所示：

f： ProgDiriecho.exe f： DataDirNeutralFile.cii

其中，f： ProgDir為iecho.exe的路徑，f： DataDir為cii文件的路徑。

為了簡化用戶轉換應力文件的操作，可以將該批處理語句寫到PDMS插件中，從而實現直接導出應力文件(.C2)的功能。PML語句如下所示：

syscom |f： ProgDiriecho.exe f： DataDirNeutralFile.cii|

2.2.4程序界面構建

核心功能實現后，為方便用戶操作，需要設計一個合理且簡明的界面。實現的功能包括以下幾方面： 添加、刪除、清空管道列表，調整列表順序；過濾掉小管徑的分支；導出每根管道信息到單獨的應力文件或者導出整個管系到一個應力文件；對存儲路徑、溫度壓力對應的屬性、節點的增量等進行初始化設置。

結合以上思路，構建PDMS與CAESARII數據交互的程序界面如圖2所示。

圖2 PDMS與CAESARII數據交互程序界面示意

2.3 程序驗證

為了驗證程序的可行性及實用性，選取了一條比較復雜的管道測試驗證如圖3所示。該管道的PDMS模型左側所示，通過插件程序的轉換，很快得到了右側所示的CAESARII模型。對比兩者模型可以看出，該管道中的直管、彎頭、三通、異徑管、法蘭、閥門在CAESARII模型中都得到了準確表達，各分支的連接關系以及支架位置也都與PDMS模型一致。因此該程序的設計效果與預期一致。另一方面，同樣以該管道為例，CAESARII模型的建模時間由原先的超過10 min縮短至現在的幾秒鐘，簡化了應力工程師在建模上的時間消耗，大幅提高了工作效率。

圖3 管道PDMS模型(左)與CAESARII模型(右)對比示意

3 結束語

通過對PDMS軟件和CAESARII軟件的研究以及實際編程操作，實現了數據交互的自動化。利用該程序，能夠在幾秒鐘內將PDMS模型轉換成應力模型，這極大地提高了設計人員的效率，同時也避免了手動輸入導致的數據錯誤。該程序的便捷性與準確性使其迅速在實際項目中得到推廣。