PDMS在海洋石油平臺儀訊設計中的應用

王環環，周暐，張庚新，齊樹毅，王進

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

隨著海洋石油行業的發展，海洋石油平臺的功能也越來越強大，結構也越來越復雜。小小的海洋石油平臺綜合了油氣處理設備、工藝管線、消防設備、設備儀表、通訊設備等。眾多的專業設備、管線、儀表集中在小小平臺的有限的空間內，一旦某一設計出錯，很容易產生連鎖反應錯誤。現在國內外均設計采用三維軟件模擬，以避免多個專業產生碰撞。而對于儀表和通訊來說，較為適用的三維模擬設計軟件當屬PDMS軟件。

PDMS是英國AVEVA公司研制開發的一種三維設計軟件，三維實體建模，所見即所得。支持多用戶多專業并行設計，通過網絡實現多個專業協同建立同一個模型，并可進行碰撞檢查，有效提高整體設計的準確性及設計效率。PDMS已經被利用于很多行業中，因為它的設計系統比較集成化，它的智能水平與自動化能夠很好的滿足現有的實際工程設計要求[1-2]。

1 PDMS在海洋平臺儀表通訊設計中的應用

海上油(氣)生產平臺的儀表通訊系統包括儀表托架、托架支吊架、探頭設備、儀表閥門和散表、接線箱、中控機柜、通訊設備、通訊天線、通訊機柜等，PDMS在儀表通訊專業中的應用主要包括數據庫建立、托架建模、托架支吊架建模、探頭和通訊設備建模、接線箱和機柜建模、出圖管理等。

(1)建立儀表通訊專業數據庫。搭建模型離不開軟件數據庫。PDMS軟件中儀表通訊專業數據庫最基本元素是元件庫，同時元件庫也是數據庫最基本的原始數據。通過使用PDMS的PARAGON模塊先進行儀表通訊元件庫的建立[3]，相關元件如圖1所示。

圖1 儀訊元件庫部分元件

(2)元件調用。根據設計需求，從數據庫調用相應元件，包括托架元件、儀表通訊設備元件、儀表閥門和散表元件、通訊天線元件、儀表通訊設備底座及支吊架元件。

(3)按照圖紙要求，布置儀表托架、探頭和通訊設備。

① 設置托架尺寸參數，按照走向及標高要求擺放托架，托架布置及調整通常是儀表專業三維設計中最耗費時間的工作，也最容易和其他專業碰撞。

② 布置探頭、通訊設備和通訊天線及相應設備底座或支架，這些設備數量比較多，類型比較繁雜，布置范圍比較廣也極容易和其他專業發生碰撞。

③ 儀表閥門及散表也是儀表三維設計中不可缺少的一部分，閥門尺寸比較大，閥門執行器空間要求苛刻，散表數量多，標高參差不齊也極容易和其他專業發生碰撞。

④ 托架支吊架也是儀表三維設計中不可缺少的一部分，PDMS有專門繪制和抽取支吊架的軟件，即MDS。利用MDS可以生成不同類型的托架支吊架，也可以直接生成現場施工用到的支吊架定位提，十分快捷方便。

(4)儀表通訊專業模型搭建完成后要調整碰撞，PDMS軟件有自動檢查是否與其他專業發生碰撞的功能，與儀表通訊設備碰撞的其他設備可以自動生成在PMDS模型中，便于與其他專業有效的進行溝通，有效的節省了時間。

(5)儀表通訊專業模型碰撞調整完畢后就開始出圖，托架布置圖、探頭布置圖、儀表散表布置圖、通訊設備布置圖、通訊天線布置圖、接線箱布置圖、機柜布置圖、探頭定位圖、儀表散表定位圖和通訊設備定位圖都是在PDMS DRAFT模塊中進行的，托架支吊架出詳圖要進入MDS模塊進行。

2 PDMS在海洋平臺儀表通訊設計中的應用優點

儀表通訊托架、探頭設備、接線箱和通訊設備數量比較多，在平臺上的布置比較分散，與其他專業碰撞的幾率比較大，在PDMS中精確的對這些小的設備精確定位能更好的優化平臺上的空間，平臺設計更加美觀、整潔、規律。中控機柜和通訊機柜一般都放在中控室或者報房，房間內的空間更是有限，容易與其他設備產生碰撞，同樣需要精確模擬設計、定位。

(1)托架由于不同用途，對于空間距離有一定的設計要求，在PDMS中精確的模擬設計，合理的劃分空間，調整各種用途托架的走向，能直接有效的減少后期施工過程中不同托架的碰撞，減少重復施工，有效地避免反復施工帶來的資源浪費，提高施工效率。并且在可以共架的地方進行共架，現場施工時既能節省支吊架，節約成本，縮短工期，還能優化空間。

(2)接線箱、中控機柜和通訊機柜按設計要求在PDMS中精確的模擬開門空間、進線空間和維修空間，直接有效的避免了后期現場施工時接線箱開門空間不足、進線空間不足及維修空間不足的問題，直接從根源上降低了現場反復施工的風險和概率。

(3)探頭設備和通訊設備數量比較多，在PDMS中能明確看出設備附近的結構或墻皮及其其他專業的設備。設備生根到結構或者墻皮上，或者幾個專業合理的共架有效的節省了空間，又節省設備底座，達到了節約平臺建造成本和增加平臺美觀性的目的。

(4)探頭設備和通訊設備根據設計要求，在PDMS中精確的模擬探頭的大小、高度、探測角度和探測范圍，尤其是火焰探頭、氣探頭、攝像頭的精確模擬尤為重要。海洋平臺是油氣密集區，空間有限，設備高度密集，如遇火災，火苗極易從一個設備蔓延到應一個設備，火焰探頭和氣探頭在PDMS中的安裝高度和角度直接關系到平臺投產后能否及時的發現平臺的著火點和氣體的泄漏區，為安全生產打下堅實的基礎。攝像頭在平臺上精確的模擬能有效的還原實際拍攝范圍，避免拍攝死角。近年來增加了溢油監控攝像頭，在PDMS中精確的模擬攝像頭監控海面的有效范圍，有效的減少和避免了海洋石油平臺石油泄漏對海洋環境造成的污染同時也降低了造成經濟損失的風險。

(5)平臺上的儀表閥門和散表按照型號要求在PDMS里精確模擬，能為配管專業的管線選型及前后直管段長度的預留提供真實有效的參照，有效地避免了后續配管選型失誤而造成的返工，甚至是由于管線選型失誤導致閥門不能正常工作而造成的重要經濟損失。

(6) PDMS中出圖工具的使用節省了大量設計工時，可顯著提高設計效率和設計質量。PDMS模擬的儀表通訊托架、托架支吊架、探頭設備、接線箱和通訊設備都能從軟件里導出，托架布置圖和探頭布置圖，探頭設備定位圖，通訊設備定位圖，這些圖紙精確的把托架的標高，走向表示出來，現場施工一目了然，同時探頭設備，通訊設備、托架支吊架這些小設備的三維坐標也精確的表示了出來，使現場施工快捷精準，有效的縮短了儀訊專業的施工工時，降低了平臺成本。

(7) PDMS還能成功的模擬電纜在托架盤中的走向、布置。對每種電纜設置不同的參數，就能清晰地看出托架的填充情況，并能計算出填充率。PDMD這一功能的開發和升級大大的節約了核算托架填充率的人工工時和成本，有效地避免了人為失誤而造成的托架填充率過大或不足而造成的現場反復拉線的問題，有效的縮短了項目的工期。

(8) PDMS還能成功的模擬各種馬腳在平臺上的走向、布置。通過有效的模擬馬腳走向，合理的把路徑相同或相似的馬腳合并成一條路徑，不僅僅有效的節省了電纜長度，節約平臺建造成本和增加平臺美觀性的目的。更減少了雜亂無章而造成的安全隱患。

(9) PDMS還能在輸入儀表和通訊設備時給設備賦予重量重心，同樣其他各個專業的設備都可以賦予重量重心。在PDMS中合算出整個組塊的重量重心為導管架承載能力的分析提供了有效的數據。

3 建議

PDMS三維實體建模設計方式與傳統二維方式相比，PDMS將項目施工中所需的技術信息明晰化，精確化，從而具體、形象、全面反映工程項目的全貌。但是，在應用過程中也發現一些問題需要改進：

(1)需進一步開發托架支吊架詳圖抽取系統，滿足客戶端的具體出圖要求，使MDS中自動抽取的支吊架詳圖不用進行二次修改和調整就能滿足建造現場施工的要求。

(2)完善PDMS中小插件，使探頭和通訊設備定位信息更細致化，簡單化，不用再通過二次修改，手動編輯現場施工所需要的定位信息。

(3) 完善PDMS中小插件，使儀表重要探頭設備和通訊攝像頭周圍固定范圍內的模型能自動加載，便于觀察探頭的探測范圍和攝像頭的照射角度內是否有大的遮擋。

(4) 完善PDMS中小插件，使托架布置圖的標高及長度等信息可以合理的自動生成，有效減少手動標注托架耗費的時間和精力，畢竟這部分工作量太大。

4 結語

PDMS軟件在海洋石油平臺三維設計中的應用，有效的減少了二維設計過程中的人為錯誤，提高了設計水平，大幅度地提高了工作效率，有效的保障了項目進度和圖紙質量，得到業界的一致好評，有著廣泛的應用前景。希望以后利用PDMS進行二次開發，使其在儀表通訊設計中應用更加便捷、適用，使PDMS在海洋石油平臺儀表通訊設計中得到最大程度的開發利用。