呂菲

[摘 要]全三維設(shè)計(jì)在海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。本文以某平臺(tái)上部組塊的全三維設(shè)計(jì)為例，介紹闡述了三維設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)、程序和需要考慮的因素，并就應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題，進(jìn)行了問(wèn)題解決措施闡述，以期為今后類似海洋平臺(tái)全三維設(shè)計(jì)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)；全三維設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE95 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）24-0009-01

1 全三維設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

（1）有利于在結(jié)構(gòu)件密集，設(shè)備、管線、橋架等繁多，空間要求精確的設(shè)計(jì)項(xiàng)目開(kāi)展多專業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì)，特別是在設(shè)計(jì)前可以進(jìn)行三維整體規(guī)劃，機(jī)械、管道、電氣、儀表各專業(yè)進(jìn)行空間劃分，有利于各專業(yè)把握三維設(shè)計(jì)的大方向，有效避免了設(shè)計(jì)整體調(diào)整等重大變更。

（2）設(shè)計(jì)過(guò)程中各專業(yè)可以直觀地觀察到其它相關(guān)專業(yè)的進(jìn)展，清晰地發(fā)現(xiàn)相互碰撞等問(wèn)題，有利于專業(yè)間協(xié)作水平的提高。建模完成后便于在三維模型中檢查錯(cuò)誤并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整變更和圖紙升版等后續(xù)工作。

（3）與三維軟件相配套的其它軟件進(jìn)一步增強(qiáng)了三維設(shè)計(jì)功能，提高工作效率并降低失誤率。

2 全三維設(shè)計(jì)應(yīng)用

本文以某海洋平臺(tái)上部組塊設(shè)計(jì)為例進(jìn)行了闡述，它的全三維設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)工作：數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)；三維模型的建立、檢查與修改；生成全三維實(shí)體模型。

2.1 初期工作

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)。每個(gè)具體工程的設(shè)計(jì)參數(shù)、物流介質(zhì)等都不盡相同，因此對(duì)于管材等要求往往會(huì)有一定變化。在三維設(shè)計(jì)初期，須按照配管規(guī)格書(shū)具體要求對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善和補(bǔ)充，為正式三維設(shè)計(jì)工作打好基礎(chǔ)。完善和規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)可為后續(xù)三維設(shè)計(jì)工作節(jié)省大量校審、升版工作，是三維設(shè)計(jì)順利進(jìn)行的前提。

（2）結(jié)構(gòu)建模。為有效避免后續(xù)設(shè)計(jì)中設(shè)備、管線、電儀橋架、風(fēng)管、空調(diào)基礎(chǔ)等與樁、梁格、斜撐、加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)件的碰撞，在三維設(shè)計(jì)初期須先進(jìn)行結(jié)構(gòu)三維建模，按照實(shí)際尺寸和規(guī)格把平臺(tái)所有結(jié)構(gòu)部件都做進(jìn)三維模型，這有利于機(jī)械、配管、電氣、儀表等專業(yè)三維建模時(shí)空間感的形成和尺寸等的定位等，而且管線支吊架和電儀橋架支吊架都是生根在結(jié)構(gòu)梁上，必須要有準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)模型才能給后續(xù)三維設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

（3）設(shè)備簡(jiǎn)易建模。在詳細(xì)設(shè)計(jì)初期階段，絕大部分設(shè)備處于招投標(biāo)階段，完備的設(shè)備資料尚不具備。雖然沒(méi)有正式的設(shè)備供貨商送審資料，但是一般的業(yè)主都會(huì)有較為固定的設(shè)備供貨商數(shù)據(jù)庫(kù)?？梢园凑找酝南嗤蛳嘟?guī)格的設(shè)備資料，同時(shí)參照本工程對(duì)設(shè)備布置方式、外形尺寸、管口方位等的要求進(jìn)行優(yōu)化，在三維模型中構(gòu)建較為簡(jiǎn)易的設(shè)備模型。這個(gè)過(guò)程只需要能夠體現(xiàn)出大概的外形尺寸和管口方位即可。這對(duì)后面的三維整體規(guī)劃和保證三維設(shè)計(jì)進(jìn)度至關(guān)重要。

（4）在平面布置圖的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計(jì)規(guī)范的要求需要設(shè)計(jì)逃生通道和路線圖。為了防止在三維設(shè)計(jì)時(shí)管線、支吊架、閥門(mén)手輪等進(jìn)入逃生通道影響逃生，必須將逃生通道模擬進(jìn)三維模型。

（5）考慮到海上風(fēng)浪大，為了保證人員操作的舒適型，為了給后續(xù)三維設(shè)計(jì)提供參照并防止管線等誤穿擋風(fēng)墻，需要將擋風(fēng)墻模擬進(jìn)三維模型。在完成上述五項(xiàng)主要前期工作后，基本就具備了后續(xù)正式三維設(shè)計(jì)的條件。

2.2 整體規(guī)劃

在結(jié)構(gòu)模型、設(shè)備簡(jiǎn)易模型、逃生通道模型、擋風(fēng)墻模型建立后，必須要進(jìn)行三維整體規(guī)劃。三維整體規(guī)劃的原則是：“應(yīng)進(jìn)行平臺(tái)統(tǒng)籌規(guī)劃，做到安全、流程通暢、經(jīng)濟(jì)、便于施工、操作和維修。按照平臺(tái)各層甲板的層高等，需要對(duì)電儀橋架、管線的層高進(jìn)行空間劃分。一般按照電儀橋架在上、管線在下的原則進(jìn)行劃分，這主要是考慮到以下幾個(gè)因素：

（1）為了方便施工，管線預(yù)制和安裝一般早于電儀橋架。

（2）防止管線內(nèi)介質(zhì)泄露污染和損壞電纜。

（3）管線充水量相對(duì)較大，一般管線的吊架要比電儀橋架的吊架大，這樣布置方便管線和電儀橋架共用吊架。

空間劃分完畢，然后考慮配電間、控制室的位置和設(shè)備的布置位置開(kāi)始對(duì)電儀橋架的走向進(jìn)行規(guī)劃，在平面布置圖里面標(biāo)示出電儀橋架的走向、尺寸和標(biāo)高等數(shù)據(jù)。同時(shí)需要根據(jù)各系統(tǒng)管線的大致走向情況對(duì)主管廊進(jìn)行布置考慮，主要是大管徑的油氣管線、開(kāi)排管匯、閉排管匯、放空管匯、柴油供給管線等。需要根據(jù)管徑、相關(guān)設(shè)備的位置、甲板梁格的情況綜合考慮，對(duì)主管廊吊架的型式、型鋼種類和規(guī)格也要考慮。計(jì)算出每層管廊的高度、寬度等數(shù)據(jù)，并按照一定的相對(duì)位置順序?qū)Σ煌橘|(zhì)管線進(jìn)行布置，將管徑、相對(duì)中心距、標(biāo)高等數(shù)據(jù)標(biāo)示在平面布置圖上。

由于海洋平臺(tái)空間緊湊，設(shè)備布置需要考慮因素較多，有時(shí)候很難滿足最合理的管線布置要求，應(yīng)按照局部服從整體的大原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 設(shè)備建模

設(shè)備建模要考慮充分利用有限甲板和空間，以保證安全、逃生、操作、維修等需要。設(shè)備模型中最重要的信息是管口信息。如果前期設(shè)備建模管口信息有誤，會(huì)直接導(dǎo)致管線建模出現(xiàn)返工。因此總結(jié)起來(lái)設(shè)備建模最重要的幾個(gè)要素是：管口信息、外形尺寸、基礎(chǔ)底座等。由于目前常用三維設(shè)計(jì)軟件中，數(shù)據(jù)庫(kù)中成型設(shè)備種類較少，基本都是通過(guò)分解組合搭積木的方式進(jìn)行設(shè)備建模。因此除管口信息必須保證正確外，一些設(shè)備的附屬構(gòu)件的尺寸也必須要求設(shè)備供貨商明確，這樣不但可以準(zhǔn)確建模，還可以避免建造返工。

2.4 工藝管線建模

完成設(shè)備建模后就可以進(jìn)行工藝管線建模。應(yīng)完全按照設(shè)備平面布置圖的位置和方位進(jìn)行管線安裝。并且管線布置得越緊湊越好。同時(shí)為了布置緊湊省掉短節(jié)、焊縫間距過(guò)小。在空間允許的情況下應(yīng)考慮到由于應(yīng)力集中引起的焊縫受力過(guò)大的因素，應(yīng)使用過(guò)渡短節(jié)。

2.5 電儀電纜暖通建模

由于平臺(tái)管線電纜分布密度很大，必須要將電纜托架加入三維模型，對(duì)電纜托架的要求是：確定電纜托架的材質(zhì)，電纜托架支撐架之間的間隔距離等，電纜托架應(yīng)該根據(jù)電壓等級(jí)分別設(shè)置。以便于準(zhǔn)確合理的確定電纜走向并與管線留有足夠的間距。根據(jù)電纜電壓的分類，確定每個(gè)電纜托架上電纜的數(shù)量，進(jìn)行建模。電纜托架是帶有轉(zhuǎn)角的，因此必須要同托盤(pán)的供貨商結(jié)合好轉(zhuǎn)彎半徑等數(shù)據(jù)，以防止出現(xiàn)雖然電纜托盤(pán)在模型中進(jìn)行了模擬，到現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)還出現(xiàn)與附近管線等碰撞的問(wèn)題。

2.6 支吊架建模

管線、電儀進(jìn)行建模的同時(shí)，進(jìn)行支吊架的建模。尤其是平臺(tái)四周的主管網(wǎng)，由于在二維整體規(guī)劃時(shí)已經(jīng)比較準(zhǔn)確地確定了管線的管徑、數(shù)量、間距，選擇最合理的一根管線作為基準(zhǔn)進(jìn)行支吊架建模。

2.7 模型的追蹤、檢查與修改

整體規(guī)劃一定要合理，這是保證整個(gè)三維設(shè)計(jì)順利完成的前提。但是后期修改的工作量不可避免，三維設(shè)計(jì)其中的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就在于可以對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，追蹤某一個(gè)信息的動(dòng)態(tài)。比如有一個(gè)系統(tǒng)的其中一個(gè)管線號(hào)的管線需要出具ISO單管圖，就可以利用軟件自帶的尋找管線功能，在復(fù)雜的管網(wǎng)中將它高亮顯示，迅速找到該管線。這樣就可清晰的觀察到它的走向，以及整個(gè)走向?qū)χ芡渌芫€、電纜、沒(méi)備等是否有影響。如果經(jīng)過(guò)全面考慮后認(rèn)為該管線走向沒(méi)有問(wèn)題，它周圍的管線、電纜、沒(méi)備等也不會(huì)出現(xiàn)變化，就可利用軟件的圖紙生成功能抽取出該管線的ISO單管圖，提交審查，及時(shí)地提供給施工方提前進(jìn)行預(yù)制。

不僅是模型中某個(gè)元素可以方便的進(jìn)行追蹤，整個(gè)三維模型都可以利用PDS軟件的強(qiáng)大功能對(duì)已建模型進(jìn)行檢查、信息追蹤，從而發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并修改。

3 總結(jié)

三維設(shè)計(jì)技術(shù)作為一種全新的工程設(shè)計(jì)手段，無(wú)論是建模方式、項(xiàng)目管理、設(shè)計(jì)理念還是專業(yè)協(xié)調(diào)，顯示了全三維設(shè)計(jì)的強(qiáng)大功能，進(jìn)一步了解了全三維設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，為今后類似海洋平臺(tái)全三維設(shè)計(jì)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳建平.海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)中的大型軟件系統(tǒng)的應(yīng)用[J].工業(yè)設(shè)計(jì).2013，12（7）：102-106.