李 科，王婷婷，付仁超

（中國石油工程建設公司華東設計分公司， 山東 青島 266071）

PDMS在石化裝置埋地給排水管道設計中的開發(fā)應用

李 科，王婷婷，付仁超

（中國石油工程建設公司華東設計分公司， 山東 青島 266071）

介紹了在石油化工裝置設計過程中，如何利用三維設計軟件 PDMS 實現(xiàn)給埋地排水管道的三維設計，講述從數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建到三維建模，再到使用 PML 語言對其出圖程序、材料報表模塊進行二次開發(fā)，解決埋地給排水管道常見的錯、漏、碰、缺問題，從而提高埋地給排水管道的設計效率和設計質(zhì)量。

管道； PDMS；二次開發(fā)；元件庫；Draft；PML

隨著計算機技術(shù)的不斷進步和設計理念的不斷提升，在當代石油化工裝置的設計過程中，越來越傾向于借助三維設計軟件進行設計、施工和驗收。各種三維設計軟件雖然開發(fā)平臺不同，但其中心理念都是數(shù)據(jù)的集成：縱向貫穿石化裝置的設計、施工、生產(chǎn)維護等整個生命周期的各類數(shù)據(jù)，橫向貫穿參與設計、施工、采購、驗收、生產(chǎn)的各個專業(yè)及各個參與方的協(xié)同數(shù)據(jù)，目的是真正實現(xiàn)了數(shù)字化工廠的理念。在過去的 10多年里，我們通過三維設計軟件的引進和應用開發(fā)，實現(xiàn)了地上裝置部分的三維設計，但鑒于埋地給排水管道設計與施工的特殊性，一直沒有實現(xiàn)三維設計，下文將講述如何在PDMS平臺下實現(xiàn)石化裝置埋地給排水的三維設計。

1 開發(fā)背景

1.1 開發(fā)需求

石油化工裝置埋地給排水管道包括消防水、循環(huán)水、生產(chǎn)污水、生活污水和雨水等。制約埋地給排水管道設計的因素較多，如地理環(huán)境、地上設備和管道的規(guī)劃、大口徑地上管道的支撐點、振動管道的地面支撐點、設備和構(gòu)架基礎、其他埋地管道和電纜的位置、管道坡度、施工因素和地下空間等。埋地管道一般隨基礎、電纜溝一起開挖、施工、防滲和覆土。現(xiàn)場實踐證明使用二維CAD進行埋地給排水設計，不可避免地造成大量的錯、漏、碰、缺等問題，由于地下管道交叉嚴重，防腐補口要求高且施工困難，一旦發(fā)生設計變更就會造成人力和財力的很大浪費，同時二維 CAD設計也不能滿足數(shù)字化工廠的需要。隨著石化裝置的日益大型化和數(shù)字工廠的建設，此矛盾越來越突出，迫切需要解決。

1.2 概念簡介

PDMS 是目前國際上比較流行的三大三維設計軟件之一，是一個面向數(shù)據(jù)型大型工廠設計管理系統(tǒng)。通過圖形平臺，實現(xiàn)全比例三維實體建模，所見即所得；通過網(wǎng)絡實現(xiàn)多專業(yè)實時協(xié)同設計，模擬真實的現(xiàn)場環(huán)境，建立一個詳細的 3D 數(shù)字工廠模型；交互設計過程中，實時三維碰撞檢查，自動地在元件和各專業(yè)設計之間進行碰撞檢查，保證設計成果的空間正確性。

PML 是指 AVEVA Programmable Macro Language，是 PDMS 內(nèi)置的開發(fā)語言，隨著 PDMS 的升級，PML 語言共經(jīng)歷了 PML、PML2、PML .Net三個時代。

2 開發(fā)過程

2.1 編碼的確定

編碼即物質(zhì)編碼或材料編碼，是PDMS及其他三維設計軟件數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)管理的主線［1］。由于以往的分工、技術(shù)和標準不完善等原因，造成了埋地給排水管道材料編碼并未納入管道材料編碼的范疇，隨著國內(nèi)設計、制造標準的完善和工程設計規(guī)范要求的加強，給埋地給排水管道編碼成為可能和必然。埋地給排水管道材料種類多、管件型式復雜、連接形式變化多樣，部分標準中的管徑系列、壓力等級系列與石化標準、美國標準都不能兼容，同時還存在著未納入國家和行業(yè)標準的公司級標準圖集等內(nèi)容，因此根據(jù)材質(zhì)和用途，將材料編碼分為三類：C類，主要包括鑄鐵管子、管件；U類，主要包括塑料（襯塑）管子、管件；M類，無法歸類的特殊管子、管件，如地漏、清掃口等。根據(jù)材料編碼規(guī)則，將設計標準、材質(zhì)標準、連接形式、壓力等級、等信息以編碼的形式組合成唯一的標識碼，如圖示：

2.2 元件庫的開發(fā)［2］

元件庫是PDMS模型的基礎，是管道材料設計標準的外在體現(xiàn)，決定了管子、管件在模型中以何種形狀出現(xiàn)、在軸測圖和平面圖中的形狀與標注方法，同時也是等級庫的根源所在。根據(jù)編碼的分類和設計依據(jù)，管道元件的元件庫主要采用以下幾個標準，見表1。

表 1 采用的設計標準Table 1 Referenced Design Standards

為了方便開發(fā)與建模，對元件做以下約定：

（1） 在能夠表達外形的前提下，盡可能將元件的外形簡化，方便建模；

（2）元件的連接形式盡量向已有的形式靠近，減少自定義的內(nèi)容，提高兼容性；對于承插焊、插接、熱熔、粘結(jié)等形式，統(tǒng)一歸為承插焊連接類型；

（3）元件庫中添加變長管和定長管兩種管道，既能滿足襯塑管［3］、鑄鐵、水泥管分段生產(chǎn)的特性，也能滿足較短管道的布置；

最后使用 PDMS 的 paragon 模塊，結(jié)合標準中的尺寸，最后生成完整的元件圖形［4］，如下圖 1。

圖 1 元件圖例Fig.1 Catalog sample picture

2.3 管道建模

管道建模是整個開發(fā)的核心部分，使用 PDMS標準模塊，根據(jù)工藝流程，將地上設備、管道、結(jié)構(gòu)和地下其他管道、管溝的模型參考到設計界面，實時觀察考慮空間的影響和連接關(guān)系，提高設計質(zhì)量，最大程度的避免錯、漏、碰、缺問題，減少后期施工的返工，加快施工進度，模型效果圖如下圖 2。

圖 2 三維模型圖Fig.2 3D model picture

2.4 軸測圖的定制

為滿足軸測圖出圖需求，對PDMS軸測圖出圖模塊（Isodraft）進行如下定制［5］：

（1）為了使軸測圖顯示更多的管道信息，便于現(xiàn)場埋地重力流管道的施工，將軸測圖的圖紙幅面定義為A2；

（2）將需要的管道信息如溫度、壓力等輸出到指定的坐標位置；

（3）使用的是工廠坐標系統(tǒng)。

2.5 透視圖的開發(fā)

透視圖的開發(fā)是開發(fā)的重點和難點。以往的埋地給排水管道圖紙只包含平面圖，不能完整地表達埋地給排水管網(wǎng)的整體布置和具體的管件連接。軸測圖完美解決了管件的連接問題，使用 PDMS Draft模塊和 PML 語言進行二次開發(fā)，生成埋地給排水管道透視圖，更好地指導現(xiàn)場施工和驗收。

透視圖不是平面圖也不是通常意義的軸測圖，要著重體現(xiàn)埋地給排水管道網(wǎng)絡體系的連接情況，不需要詳盡的表達連接方式、間隔尺寸等細節(jié)問題，因此對尺寸標注、元件標示的詳細程度要求較低；

（1）圖面應充分表達各管線之間、井與井之間的連接關(guān)系、地上管線與地下管線的連接關(guān)系，以及裝置與裝置、裝置與管網(wǎng)之間的連接關(guān)系；

（2）圖面應表達漏斗、地漏、清掃口的標高信息；

（3）應體現(xiàn)關(guān)鍵的彎頭點標高信息，方便計算傾斜管道鋪設的起止點標高；

（4）應體現(xiàn)井與管道接口的標高、方位，以及接口套管的數(shù)量；

（5）應體現(xiàn)井蓋的方位。

為了實現(xiàn)透視測圖預想的功能，在 Draft出圖時對以下方面做了配置和開發(fā)［6］：

（1）將管道號按照分支進行管號標注，為了避免圖面太雜亂，將管道用序號進行標示，然后在圖中生成序號與管號的對照表，根據(jù)分支的頭尾連接關(guān)系，很容易查詢管道的連接關(guān)系；

（2）使用 PML 編程，對軸測方向上的管道進行尺寸標注，間距小于 500 mm 的標注將被省略；

（3）使用 PML 編程對漏斗、地漏、清掃口進行標高標注；

（4）為了表達管道與井的連接關(guān)系和接口的標高，使用設備（EQUI）為井建模，與管道的接口使用管嘴（NOZZ）進行建模，這樣管道與井的接口就會體現(xiàn)在軸測圖中，再使用 PML 編程將接口的標高、方位生成列表（圖 3）；每個接口對應一個套管，將套管按直徑進行匯總；

（5）使用管嘴（NOZZ）為井蓋進行建模，命名時使用特殊命名，與其他接口區(qū)別開，再使用PML編程獲取其相對于井本體的方位角度，一并列入接口表，如圖3所示；最終的軸測圖效果如圖4所示（由于本文圖幅限制，僅體現(xiàn)了局部）。

圖 3 井口表Fig.3 Nozzle table for well

2.6 材料報表的定制開發(fā)

PDMS 自身帶有材料統(tǒng)計功能，但是其內(nèi)容與格式并不能滿足出版要求，AVEVA 中國開發(fā)團隊很早就認識到這個問題，在其開發(fā)的工具集（Tookit）里面，加入了管道材料統(tǒng)計功能，生成一個*.CSV的材料表文件，基本滿足出版要求。為了使材料表更容易閱讀和檢查，我們又使用 Visual Basic 語言，根據(jù)編碼進行了分類匯總，生成最終的材料表。

圖 4 透視圖效果Fig.4 Perspective drawing sample

3 結(jié)束語

通過我們對元件庫、軸測圖模塊、透視圖的開發(fā)和設置，實現(xiàn)了埋地給排水管道的三維建模，生成滿足施工需要的圖紙，很大程度上減少了錯、漏、碰、缺的問題，且一定程度上解決了設計質(zhì)量與施工進度的沖突，截止目前已在多套裝置中成功應用。由于對PDMS還不是很透徹，且PML編程水平有限，在自動出圖等方面還有改進的空間。

［1］ 馬旭明．工程設計中材料編碼的研究[J].當代石油石化，2012 (8)：28-32．

［2］ 張棟順 慈 鵬 武嘉培．PDMS 三維軟件在電廠水處理系統(tǒng)襯塑管道設計中的應用[J]. 中國電力教育，2013 (5)：231-232．

［3］ 劉璇 韓延峰．PDMS 三維軟件在海洋工程中的應用[J]. 中國造船，2011， 52(S1)：224-228．

［4］ Catalogues and Specifications Reference Manual[S]. 2007

［5］ ISODRAFT Reference Manual[S]. 2007

［6］ DRAFT Administrator Application User Guide[S]. 2007

Application of PDMS in Buried Supply and Drainage Pipeline Design for Petrochemical Plants

LI Ke，WANG Ting-ting，F(xiàn)U Ren-chao
（ China Petroleum Engineering & Construction Corp. East China Design Branch, Shandong Qingdao 266071，China）

How to use the 3D design software PDMS to design buried supply and drainage pipeline in petrochemical plant design process was introduced, including database construction, 3D modeling, secondary development of drawing program and material report module with PML language. Application of the 3D design software PDMS will solve many common problems during the design to improve design efficiency and design quality of the buried supply and drainage pipeline.

Buried pipeline; PDMS; Further development; Category; Draft; PML

TE 832

： A文獻標識碼： 1671-0460（2014）07-1300-03

2014-05-06

李科（1983-），男，山東棗莊人，工程師，2004 年 7 月畢業(yè)于青島科技大學化學工程與工藝專業(yè)，研究方向：從事石油化工裝置的配管設計、三維設計系統(tǒng)開發(fā)、維護工作。E-mail：likepg@cnpccei.cn。