海洋石油平台电缆布线综合软件研发及应用

李 俊，倪学莉，崔正清

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

目前，海洋石油平台电缆布线图设计（仪表专业、电气专业及通讯专业）采用CAD制图软件而成，需投入大量的设计工时。而实际上，由于设计文件画面繁杂，现场施工人员明确电缆的实际走向需花费大量时间，造成现场施工人员背离设计图纸，自行进行电缆敷设，丧失了电缆布线图应有的功能。原设计主要缺点为设计文件画面繁杂，不便于现场施工，无法保证施工人员的准确性及工作效率；设计图纸不统一、不规范，不同项目的电缆布线图形式多样化；在计算电缆长度、托架填充率时需人工进行核算，影响设计效率，同时手工计算容易出错率增大。

1 电缆布线图优化设计目标及软件编制原则

1.1 设计目标

通过自研开发海洋石油平台电缆布线综合软件自动输出电缆路径图，突破原有手工绘制的设计方法，大大提高设计电缆布线图的效率，减少设计人员工时投入并提高现场工人的施工效率。本综合软件可实现如下功能：

（1）准确描述海洋石油平台电缆布线路径、长度及电缆起点设备所在层；

（2）准确计算电缆托架（仪表、电气及通讯）承载的电缆类型及数量；

（3）准确计算电缆托架（仪表、电气及通讯）的填充率；

（4）准确计算平台仪表分系统（PCS、ESD、FGS）及电气系统（LV，ELV）各类型的电缆总长度及整个平台各类型的电缆总长度；

（5）准确计算单段托架及总托架上的电缆重量；

（6）提供电缆托架（仪表、电气及通讯）的建议宽度；

（7）自动生成电缆清册及电缆路径表报告（仪表、电气及通讯）。

1.2 软件编制原则

本综合软件编制原则应遵循如下几点原则[1-2]：

（1）明确设计文件成果的需求；

（2）遵循本行业本单位的规范和要求，做好软件开发过程中的文字记录，保证设计的规范性和正确性；

（3）以设计人员为本，尽量减少设计人员的工作步骤和时间，体现其高效性，为设计人员真正节省简单的重复劳动。

2 软件生成电缆布线图的实现要点

2.1 制定前期输入条件及规则

总结仪表文件需求，最终软件编制归纳为工作簿共有 14 张表，分别为 Parameters，ESD1，ESD2，PCS1，PCS2，F&G1，F&G2，Summation，ESD CABLE PATH REPORT，PCS CABLE PATH REPORT，F&G CABLE PATH REPORT，ESD CABLE SCHEDULE REPORT，PCS CABLE SCHEDULE REPORT，F&G CABLE SCHEDULE REPORT[3-4]。

（1）需要前期录入的文件如下：

表Parameters是填写基本资料-定义后的托架分段及对应的宽度和长度，每个系统所用电缆的规格及外径，建议托架宽度的托架梆高和托架面积使用率，项目文件报告名称及电缆长度的裕量。

表ESD1，PCS1，F&G1为填写路径顺序表格。

（2）软件自动生成的文件如下：

表ESD2，PCS2，F&G2是计算所用 （针对单系统），不需要填写；

表 Summation 是将表 ESD2，PCS2，F&G2 计算结果汇总，同样不需要填写。（针对整个平台）

表 ESD CABLE PATH REPORT，PCS CABLE PATH REPORT，F&G CABLE PATH REPORT，ESD CABLE SCHEDULE REPORT，PCS CABLE SCHEDULE REPORT，F&G CABLE SCHEDULE REPORT是自动生成的三系统的电缆路径和电缆清册报告。

相比原电缆布线图现设计方式更智能、更科学、更精准，大部分文件都为软件自动生成，节约工时。

2.2 软件实现功能点

（1）准确描述平台电缆铺设路径及长度。

首先，依据电缆托架图将托架分段，分段命名原则为：

UPPER DECK：“U1→”～“U2→”～……“Un→”；（n=1，2，……）

MIDDLE DECK：“M1→ ”～“M2→ ”～……“Mn→”；（n=1，2，……）

LOWER DECK：“L1→”～“L2→”～……“Ln→”；（n=1，2，……）

WORKING DECK：“W1→”～“W2→”～……“Wn→”；（n=1，2，……）

CLAMP：“CLAMP1→”～“CLAMP2→ ”～……“CLAMPn→”；（n=1，2，……）

FLD→：托架标高，电缆进托架段；

FLU→：托架标高，电缆出托架段；

END：直接填写电缆末端接进的设备，如CCR，PSL，FJB 等

分段基本原则：①垂直托架单独分段；②同一段分段宽度必须相同；③以接线箱为分段点；④以三通或四通为分段点。

其次，在表 ESD1，PCS1，F&G1 对应栏中，按照经过路径顺序填写“1，2，3……”，未经过则不填，当路径填写出现重码或漏码软件就会出现红色及“Error”，便于设计人员校对，提高设计的准确率。

最后，表会通过逻辑判断合并后自动将电缆路径提取出来，即：cable path列。

（2）直接得到单根电缆长度以及某种规格电缆的总长度。

首先，在定义托架分段时，需标注此分段的长度，将此分段长度填入表Parameters对应栏中。FLD，FLU因为是托架标高，所以建议取最大标高。

其次，“电缆路径”表通过逻辑求和会自动计算出单根电缆长度以及某种规格电缆的总长度。

（3）直接得到定义后的某段托架上的电缆种类及数量。

“电缆路径”表通过逻辑求和会自动计算出某段托架上的电缆种类及数量。

（4）直接得到定义后的某段托架的填充率。

首先，在定义托架分段时，需标注此分段的宽度，将此分段宽度填入表Parameters的对应栏中。

其次，表 ESD2，PCS2，F&G2（针对单系统）会自动计算出某段托架的填充率 （分为2种方法计算：最小计算法-单根电缆面积以圆形计算，最大计算法-单根电缆面积以正方形计算）。可根据设计经验，权衡选取一个较科学的填充率。

（5）能根据某段托架电缆总面积计算建议的托架宽度。

（6）能直接得到三系统电缆路径和电缆清册报告。

3 电缆布线图的应用实例分析

3.1 成功应用案例分析

以LW3-1 CEP PCS平台电缆“I-JBP3006-01”为例描述电缆布线图的成功应用案例。

（1）依据电缆托架图将托架分段并命名，分为：

UPPER DECK：U01，U02……；MIDDLE DECK：M01，M02……；SECONDE DECK OF MIDDLE DECK：S01，S02……；

MEZZANINE DECK：Z01，Z02…… ；LOWER DECK：L01，L02……；SECOND FLOOR OF LOWER DECK：F01，F02……；CCR：C01，C02……在电缆托架图上画出，如图1所示。

图1 托架分段命名原则Fig.1 Naming principle for section of cable tray

（2）将表Parameters所需资料填好。

（3）按照路径将托架分段顺序填入路径表。

电缆 “I-JBP3006-01”的路径为”CEP-JBP-3006→L20→L15→L14→M25→S03→C27→C25→C06→PCS Marshalling Cabinet”，则在对应的“L20”栏中填写“1”，在对应的“L15”栏中填写“2”，依次类推。 在“START”栏中填“CEP-JBP-3006”，在“END”栏中填“PCS Marshalling Cabinet”。

（4）通过电缆布线综合软件自动计算出整个平台某种规格电缆的总长度，某段托架上的电缆种类及数量，定义后的某段托架的填充率（分为2种方法计算：最小计算法为单根电缆面积以圆形计算，最大计算法为单根电缆面积以正方形计算）及建议的托架宽度如图2所示。

图2 平台某种规格电缆的总长度、某段托架上的电缆种类、数量及填充率Fig.2 Total length of specification cable，cable type，quantity and filling rate on cable tray

3.2 应用推广性及效益情况

（1）设计工时对比分析

应用前计划需要投入工时：设计工时为90 h（电缆清册、电缆料单），绘图工时为120 h（电缆布线图），共计210 h；应用电缆布线综合软件后投入工时预估：设计工时为60 h，绘图工时为10 h，共计70 h；单电缆布线图工时节约41%，如图3所示，整体设计文件时间节约67%，如图4所示。

图3 电缆布线对比图Fig.3 Comparison of cable layout drawing

图4 电缆布线、电缆清册及电缆料单工时对比图Fig.4 Comparison of cable layout drawing，cable schedule and cable list

（2）出图文件版式对比

应用前设计图纸不统一、不规范，画面繁杂，不便于施工人员施工；应用后图面信息完整、准确、全面、美观，便于现场施工。

（3）信息完整性及准确率对比分析

应用前设计电缆布线图需要手工计算电缆托架填充率，单根电缆长度及各类型电缆总长度，工作量大，容易出错；应用后软件自动生成托架的填充率及建议托架宽度，平台电缆铺设各类型的总长度，单根电缆长度及电缆清册等多份文件，信息量得到很大提高。

4 结语

针对原有海洋石油平台电缆布线图存在的设计文件画面繁杂、投入工作量大、图纸不规范、不统一、不便于现场施工、无法保证施工人员的准确性及工作效率。本文提出了解决电缆布线图的新方案，并确定了自动生成电缆布线综合软件的设计原则，取得了多方面成果，并在荔湾3-1、番禺4-2/5-1、LF7-2、SZ36-1II期等项目中得到了成功应用。现阶段已在海洋石油平台设计中得到全面应用，具有很好的实用及推广价值，高效满足仪表、电气及通讯专业的布线需求，减轻施工人员的工作量及提高施工人员的准确率。

[1] 陆德民.石油化工自动控制设计手册[M].北京：化学工业出版社，2001.

[2] 乐嘉谦.仪表工手册[M].北京：化学工业出版社，2004.

[3] 王艳红，王卫红，纪睿琪.Excel 2010中文版入门与实例教程[M].北京：电子工业出版社，2011.

[4] 李玫.Excel 2007中文版实用教程[M].北京：上海科学普及出版社，2009.