海洋石油平臺電纜布線綜合軟件研發及應用

李 俊，倪學莉，崔正清

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

目前，海洋石油平臺電纜布線圖設計（儀表專業、電氣專業及通訊專業）采用CAD制圖軟件而成，需投入大量的設計工時。而實際上，由于設計文件畫面繁雜，現場施工人員明確電纜的實際走向需花費大量時間，造成現場施工人員背離設計圖紙，自行進行電纜敷設，喪失了電纜布線圖應有的功能。原設計主要缺點為設計文件畫面繁雜，不便于現場施工，無法保證施工人員的準確性及工作效率；設計圖紙不統一、不規范，不同項目的電纜布線圖形式多樣化；在計算電纜長度、托架填充率時需人工進行核算，影響設計效率，同時手工計算容易出錯率增大。

1 電纜布線圖優化設計目標及軟件編制原則

1.1 設計目標

通過自研開發海洋石油平臺電纜布線綜合軟件自動輸出電纜路徑圖，突破原有手工繪制的設計方法，大大提高設計電纜布線圖的效率，減少設計人員工時投入并提高現場工人的施工效率。本綜合軟件可實現如下功能：

（1）準確描述海洋石油平臺電纜布線路徑、長度及電纜起點設備所在層；

（2）準確計算電纜托架（儀表、電氣及通訊）承載的電纜類型及數量；

（3）準確計算電纜托架（儀表、電氣及通訊）的填充率；

（4）準確計算平臺儀表分系統（PCS、ESD、FGS）及電氣系統（LV，ELV）各類型的電纜總長度及整個平臺各類型的電纜總長度；

（5）準確計算單段托架及總托架上的電纜重量；

（6）提供電纜托架（儀表、電氣及通訊）的建議寬度；

（7）自動生成電纜清冊及電纜路徑表報告（儀表、電氣及通訊）。

1.2 軟件編制原則

本綜合軟件編制原則應遵循如下幾點原則[1-2]：

（1）明確設計文件成果的需求；

（2）遵循本行業本單位的規范和要求，做好軟件開發過程中的文字記錄，保證設計的規范性和正確性；

（3）以設計人員為本，盡量減少設計人員的工作步驟和時間，體現其高效性，為設計人員真正節省簡單的重復勞動。

2 軟件生成電纜布線圖的實現要點

2.1 制定前期輸入條件及規則

總結儀表文件需求，最終軟件編制歸納為工作簿共有 14 張表，分別為 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）需要前期錄入的文件如下：

表Parameters是填寫基本資料-定義后的托架分段及對應的寬度和長度，每個系統所用電纜的規格及外徑，建議托架寬度的托架梆高和托架面積使用率，項目文件報告名稱及電纜長度的裕量。

表ESD1，PCS1，F&G1為填寫路徑順序表格。

（2）軟件自動生成的文件如下：

表ESD2，PCS2，F&G2是計算所用 （針對單系統），不需要填寫；

表 Summation 是將表 ESD2，PCS2，F&G2 計算結果匯總，同樣不需要填寫。（針對整個平臺）

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是自動生成的三系統的電纜路徑和電纜清冊報告。

相比原電纜布線圖現設計方式更智能、更科學、更精準，大部分文件都為軟件自動生成，節約工時。

2.2 軟件實現功能點

（1）準確描述平臺電纜鋪設路徑及長度。

首先，依據電纜托架圖將托架分段，分段命名原則為：

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→：托架標高，電纜進托架段；

FLU→：托架標高，電纜出托架段；

END：直接填寫電纜末端接進的設備，如CCR，PSL，FJB 等

分段基本原則：①垂直托架單獨分段；②同一段分段寬度必須相同；③以接線箱為分段點；④以三通或四通為分段點。

其次，在表 ESD1，PCS1，F&G1 對應欄中，按照經過路徑順序填寫“1，2，3……”，未經過則不填，當路徑填寫出現重碼或漏碼軟件就會出現紅色及“Error”，便于設計人員校對，提高設計的準確率。

最后，表會通過邏輯判斷合并后自動將電纜路徑提取出來，即：cable path列。

（2）直接得到單根電纜長度以及某種規格電纜的總長度。

首先，在定義托架分段時，需標注此分段的長度，將此分段長度填入表Parameters對應欄中。FLD，FLU因為是托架標高，所以建議取最大標高。

其次，“電纜路徑”表通過邏輯求和會自動計算出單根電纜長度以及某種規格電纜的總長度。

（3）直接得到定義后的某段托架上的電纜種類及數量。

“電纜路徑”表通過邏輯求和會自動計算出某段托架上的電纜種類及數量。

（4）直接得到定義后的某段托架的填充率。

首先，在定義托架分段時，需標注此分段的寬度，將此分段寬度填入表Parameters的對應欄中。

其次，表 ESD2，PCS2，F&G2（針對單系統）會自動計算出某段托架的填充率 （分為2種方法計算：最小計算法-單根電纜面積以圓形計算，最大計算法-單根電纜面積以正方形計算）。可根據設計經驗，權衡選取一個較科學的填充率。

（5）能根據某段托架電纜總面積計算建議的托架寬度。

（6）能直接得到三系統電纜路徑和電纜清冊報告。

3 電纜布線圖的應用實例分析

3.1 成功應用案例分析

以LW3-1 CEP PCS平臺電纜“I-JBP3006-01”為例描述電纜布線圖的成功應用案例。

（1）依據電纜托架圖將托架分段并命名，分為：

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……在電纜托架圖上畫出，如圖1所示。

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

（2）將表Parameters所需資料填好。

（3）按照路徑將托架分段順序填入路徑表。

電纜 “I-JBP3006-01”的路徑為”CEP-JBP-3006→L20→L15→L14→M25→S03→C27→C25→C06→PCS Marshalling Cabinet”，則在對應的“L20”欄中填寫“1”，在對應的“L15”欄中填寫“2”，依次類推。 在“START”欄中填“CEP-JBP-3006”，在“END”欄中填“PCS Marshalling Cabinet”。

（4）通過電纜布線綜合軟件自動計算出整個平臺某種規格電纜的總長度，某段托架上的電纜種類及數量，定義后的某段托架的填充率（分為2種方法計算：最小計算法為單根電纜面積以圓形計算，最大計算法為單根電纜面積以正方形計算）及建議的托架寬度如圖2所示。

圖2 平臺某種規格電纜的總長度、某段托架上的電纜種類、數量及填充率Fig.2 Total length of specification cable，cable type，quantity and filling rate on cable tray

3.2 應用推廣性及效益情況

（1）設計工時對比分析

應用前計劃需要投入工時：設計工時為90 h（電纜清冊、電纜料單），繪圖工時為120 h（電纜布線圖），共計210 h；應用電纜布線綜合軟件后投入工時預估：設計工時為60 h，繪圖工時為10 h，共計70 h；單電纜布線圖工時節約41%，如圖3所示，整體設計文件時間節約67%，如圖4所示。

圖3 電纜布線對比圖Fig.3 Comparison of cable layout drawing

圖4 電纜布線、電纜清冊及電纜料單工時對比圖Fig.4 Comparison of cable layout drawing，cable schedule and cable list

（2）出圖文件版式對比

應用前設計圖紙不統一、不規范，畫面繁雜，不便于施工人員施工；應用后圖面信息完整、準確、全面、美觀，便于現場施工。

（3）信息完整性及準確率對比分析

應用前設計電纜布線圖需要手工計算電纜托架填充率，單根電纜長度及各類型電纜總長度，工作量大，容易出錯；應用后軟件自動生成托架的填充率及建議托架寬度，平臺電纜鋪設各類型的總長度，單根電纜長度及電纜清冊等多份文件，信息量得到很大提高。

4 結語

針對原有海洋石油平臺電纜布線圖存在的設計文件畫面繁雜、投入工作量大、圖紙不規范、不統一、不便于現場施工、無法保證施工人員的準確性及工作效率。本文提出了解決電纜布線圖的新方案，并確定了自動生成電纜布線綜合軟件的設計原則，取得了多方面成果，并在荔灣3-1、番禺4-2/5-1、LF7-2、SZ36-1II期等項目中得到了成功應用。現階段已在海洋石油平臺設計中得到全面應用，具有很好的實用及推廣價值，高效滿足儀表、電氣及通訊專業的布線需求，減輕施工人員的工作量及提高施工人員的準確率。

[1] 陸德民.石油化工自動控制設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2001.

[2] 樂嘉謙.儀表工手冊[M].北京：化學工業出版社，2004.

[3] 王艷紅，王衛紅，紀睿琪.Excel 2010中文版入門與實例教程[M].北京：電子工業出版社，2011.

[4] 李玫.Excel 2007中文版實用教程[M].北京：上海科學普及出版社，2009.