管道空视图焊点自动创建及预制口和安装口的智能判断

梁亚栋，李 凯，刘三军，刘国栋

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

在PDMS三维管道设计完成后，可以抽出管道空视图(见图1)及管道材料信息空视图(见图2)中的焊缝，没有区分哪些焊缝可以提前预制，哪些焊缝用于后期安装。材料列表只给出了预制的材料和安装材料信息，没有更进一步地区分哪些材料可以在工厂预制，哪些材料需要现场安装。当前，很多化工类项目都采用EPC总承包管理模式，按照项目的关键线路计划，管道的施工安装对项目的按期完工具有重要影响。因此，如果能够根据工程进度的需要，合理安排管道材料按期到达现场，并在施工图上自动标注出预制口和安装口，开展管道预制工作，将会有效保证管道安装工作的按期完成。

目前，对于某公司完成的空视图，施工单位需要结合每张图，根据以往项目的经验，对空视图上的焊点进行判断，采用手工统计的方式，既费时又费力。本文主要结合某公司完成的EPC项目管道焊接施工数据，通过数据分析，总结出相关的规则，自主开发出基于PDMS三维设计平台的一款软件。该软件能批量判断管道空视图上的焊点哪些为预制口、安装口，进而通过这些数据衍生，为空视图上的管道材料分类，区分哪些为可以提前预制的材料，哪些为后期安装的材料，与材料管理软件系统进行有效结合，实现管道材料的精细化管理，为项目管道施工提供信息化数据支撑。

1 对某项目焊接记录数据的分析

结合某项目焊接记录数据，组织设计人员和施工技术人员对施工焊接记录数据进行分析(见表1、表2),结合现场管道施工焊接的经验，初步总结得出空视图焊缝划分预制口和安装口的原则，交给软件开发人员。

表1 施工数据记录表(部分1)

表2 施工数据记录表(部分2)

软件开发人员结合计算机编程的可行性对划分原则进行具体分析，与施工技术人员进行反复沟通和修正，形成符合计算机编程可行性的最终原则，如下描述：

“管道在装置交界处的第一个焊口为安装口，以便于分界处的管道对口;预制的管道不能过长(<12m)(不锈钢管供货长度按6m考虑，碳钢合金钢管按8m或是9m考虑),以便于运输;穿越两层楼面的直管段应预留安装口”等共计15条规则。

根据规则，整理出程序逻辑图(见图3)，进而开发成软件。将规则按照其执行过程分为竖向规则和环向规则，先用竖向规则确定单个管件的焊缝型式，再用环形规则对整个管系进行分析，修正个别焊缝型式,以适应管系要求。

图3 程序逻辑图

2 预制口和安装口智能判断软件开发及使用

因为焊缝的区分比较复杂，其中涉及到多个材质区分、设备类型区分、管道界区区分等在设计过程中定义复杂多变的因素，采用正则表达式去处理这些配置信息是一种非常好的方式(见图4)。

图4 采用正则表达式处理的配置信息

在软件开发时，充分结合PDMS现有功能，对PDMS各模块做如下配置及操作。

2.1 Paragon模块配置

元件库中新建元件类，元件的外形即为PDMS中显示的焊缝外形。新增两个描述，分别对应预制口和安装口的描述。新建/WELD等级，在DESIGN模块新增焊缝时，所有焊缝全指向新建的这个等级(见图5)。

图5 PDMS焊缝等级(部分)

采用/WELD等级增加的焊点会存在如下缺点：每经过一个焊点，均涉及一次等级切换，这就可能导致空视图中一根管道里面出现很多材质分界标注。

有两种方法可解决这个问题：一是设置等级分界(SPECBREAK)级别为BRAN，这样就不会标注同一个branch内的等级分界;另外一种是在每一个管道等级中加入WELD，所有管道焊缝都指向自己的管道等级。

2.2 Isodraft模块配置

进入Isodraft模块，设置空视图配置文件，增加焊缝显示信息(见图6)。

图6 option文件设置

2.3 Design模块操作

将已经开发完成的程序保存到pmllib目录下，使用设置的命令调出工具界面(见图7)。

图7 软件主界面

通过ADD、REMOVE按钮添加需要设置焊缝的管道，点击CONTROL/CREATE开始添加焊缝。图8为软件正在为管道添加焊缝时的进度显示，通常需要40 min左右完成一个中等装置的管道焊缝添加工作。

图8 软件运行界面

通过操作，可以将某个层次下的所有焊点输出到EXCEL中，施工相关专业人员检查所有焊点，在表格里进行修改完成后，再将表格重新导入PDMS。

3 对智能划分软件生成数据的测试

焊缝添加完成后，可以标记所有焊缝信息，用于测试分析，以下图形是软件生成的焊缝标记图。

3.1 几种工况管道焊缝标记图

图9中，20、21、23、24号焊缝穿过楼板管道增加焊缝，设置为安装口，图中F.W表示现场安装口，S.W表示预制焊接口。

图9 穿楼板管道焊缝标记图

图10中，15、23、33、37号焊缝位于不同平面管道，设置为安装口。

图10 跨平面管道焊缝标记图

图11中，11、12、13 号焊缝为长管道焊缝，设置为安装口。

图11 长管道焊缝标记图

3.2 添加焊缝管道空视图示例

带焊缝信息管道空视图(局部)见图12。

图12 带焊缝信息管道空视图(局部)

3.3 实际预制焊缝数据与软件生成数据比对

该装置现场实际预制焊缝数据统计见表3。软件生成预制焊缝数据统计见表4。

表3 现场实际焊缝数据统计表

表4 软件生成焊缝数据统计

对比两个表格，有一定的差异性，造成这些差异的原因主要有三方面:一是软件采用的划分原则不尽全面；二是现场人员判断和统计焊点存在一定的失误；三是焊缝的类型判断从某种意义上说并没有绝对的对错，只有合理性差异。

4 有关预制材料和安装材料的分析

通过管件的焊缝信息，可以将管件区分为预制材料和现场安装材料，将预制材料和现场安装材料单独列出，导入材料管理系统，用于材料请购和催交；同时，将导出的材料输入到PCMS(Piping Construction Manage System)中，用于后期管道预制和安装工作的开展，真正实现管道材料从设计、采购到施工的精细化管理。

5 结语

经过该软件的开发，能够在设计阶段将空视图中的焊接口标注为预制口和安装口，为后期管道施工预制工作的开展创造好条件，减少了施工技术人员手工统计预制口和安装口的工作量，提高了工效；并对空视图中的材料标注了预制材料和安装材料，能够有效对EPC项目的管道材料实现精细化管理，保证现场施工的有序开展。