三维软件在电缆桥架施工中的应用

中国石油天然气第一建设有限公司 河南洛阳 471023

PDMS 软件具有三维设计和数据库管理功能强大、操作简单等特点，已在石油化工装置设计过程中得到了广泛应用并发挥重要作用。石油化工装置空间相对狭小，设备、管道、电缆桥架等布置紧凑，在三维模型中可实现多专业的协同设计，直观、真实地反映出各个专业在石油化工装置中的空间关系，以便设计人员选择最优的布置方案。

1 PDMS 软件应用于石化装置的现状与不足

设计院在石油化工装置设计中，将结构、静设备、动设备、管道、暖通、消防等专业在PDMS软件中进行建模，以便设计人员更加直观地检查结构、管道、设备三者间的位置关系，检查各部分之间是否有碰撞，安装位置是否合适，是否符合相关设计规范，进而实现石油化工装置的设计优化。常规石化装置三维建模设计流程见图1。

图1 常规石化装置三维建模设计流程

按照国内设计深度现状，设计院电气仪表专业只设计管廊上的电缆桥架，其他部分电缆桥架一般由施工单位中有经验的技术人员，依据其施工经验，在施工现场进行临时性的“设计”来完成的。但是施工人员不能全盘掌握电缆桥架安装区域的全部信息，导致安装后碰撞、返工现象频繁发生。按照精细化施工要求，结合国外深化设计、海洋平台加工设计经验，施工单位运用PDMS建模完成电缆桥架的设计显得尤为必要。本文将介绍PDMS软件在石化装置电缆桥架施工中的应用。

2 电气仪表设备、桥架的建模

2.1 电气仪表设备的三维建模

建立电气仪表设备的三维模型时，设计人员应在装置模型中按照相应比例建立电气仪表设备模型，并对其进行组合，这些设备主要包括灯具、开关箱（柜）、仪表保温箱、接线箱、各种变送器、就地盘等。在创建接线箱模型时，安置在立柱上的接线箱与地面的接线箱形态有所不同，因此至少需要两种接线箱设备的模块，并对设备模块分别命名，以便后期检查。仪表的设备模块需要分散在装置内不同的位置，若要快速建立电气仪表设备的三维模型需要建立仪表模块的参照物，此时设计过程就与电气仪表桥架模型的建立过程基本相同。首先测量两个仪表模块之间在各方位的距离与高度差，然后将距离与高度差数据输入到PDMS 软件中并进行计算，最后根据计算结果明确各设备的合理位置，对设备进行拷贝，快速建立起电气仪表设备的三维模型。

2.2 电气仪表桥架的三维建模

在建立桥架模型之前，设计人员应该设计并明确电气仪表设备桥架的安装位置，按照实物的规格尺寸将电气仪表设备制作成三维模型并体现在石油化工装置的整体三维模型中。设计人员需要以模型中结构的立柱中心位置为基准点衡量桥架的比例。在建立三维模型的过程中，设计人员需要明确模型参照物，从而提高建模的速度。例如，设计时可以选择立柱作为参照物，然后依照立柱测量出桥架与立柱在各个方位的距离和高度差；之后利用三维模型确定某一根桥架的准确位置，在石油化工装置中的规定设计范围内找出电气仪表桥架的终点坐标，并将始点与终点连接。这条直线便是桥架的延伸方向，之后再根据相应规范要求的间距对已建立的桥架进行复制、粘贴，最终建立规定数量的桥架三维模型。电气仪表设备、桥架三维模型见图2。

2.3 碰撞检查

图2 PDMS软件电气仪表设备、桥架三维模型

PDMS 可在虚拟的空间内来展示三维模型。电气仪表桥架与电气仪表设备建模完成后，需通过PDMS软件进行碰撞检查，检查的内容包括电气仪表专业的桥架和设备模型、结构专业的钢结构模型、管道专业中的各类管道模型、设备专业的各类设备模型等。通过对整个模型进行碰撞检查，来演示其在真实环境中是否设计合格，是否方便施工与检修。

各专业的建模都是根据图纸进行的等比例设计，通过真实的三维模拟，来检测模型间的设计状况，避免在实际过程中发生不应有的设计问题。如果通过软件发现碰撞，可以根据情况作出调整与改动，并修改设计图纸，保证模型不再发生碰撞，完美的实现设计模型对装置的整体仿真。

3 电气仪表桥架建模的优点

利用PDMS软件进行石油化工装置电气仪表电缆桥架三维建模时，其设计方法与传统设计方法有所不同，设计过程可总结为：在设计计算完成后，经过空间规划，在PDMS中对各种电气仪表专业设备、桥架的位置进行设计；同时可以实时检查仪表与其他专业设备、管道的碰撞，进而及时协调并解决碰撞问题；最后从三维模型中获得可以精确施工的平面布置图和各种支架的加工图。具体设计流程见图3。

石油化工装置电气仪表的桥架设计过程，充分利用了PDMS的三维设计功能，大大加深了炼油化工装置的设计深度，更好地将设计、施工、维护3个阶段有机地融合成一个整体。

与现行的设计方法相比，利用PDMS进行电气仪表专业的三维设计，可实现三维模型与真实安装场景的真实统一。同时，利用PDMS软件中抽图功能，可以直接抽图，方便快捷，准确无误，比使用AutoCAD 软件节省了大量的绘图、出图时间。同时，PDMS还可自动提取设备的相关信息并统计生成材料报表，减少设备和材料统计的工作量。PDMS软件生成的电气仪表桥架及其支架CAD图纸见图4。

图3 PDMS软件电气仪表桥架设计流程

4 结束语

图4 PDMS软件生成的电气仪表桥架及其支架CAD图纸

PDMS 在石油化工装置电气仪表施工中的应用，可使各专业的设计、施工、维护人员协同办公、默契配合，从而降低设计失误率，有效避免设计错误的产生，减少修改和返工的几率，提高出图效率，进而保证了施工质量，使得石油化工装置施工效率大幅提升。将PDMS 软件应用在石油化工装置的电气仪表施工中，能够使设计及管理工作实现一体化，从而在石油化工工程设计施工中建立起更加完善的数据库，为后续工程施工管理向更高效的方向发展打下坚实基础。