PDMS与CAESARII软件的数据交互探讨
2021-03-29朱周军
朱周军
(镇海石化工程股份有限公司，浙江 宁波 315000)
PDMS软件是由AVEVA公司开发的一款三维工厂设计软件，是目前国内三维工程设计的主流软件之一，在石油化工领域市场占有率达到70%[1]。同时该软件具有良好的软件开放性，支持用户二次开发，在三维模型设计过程中，可以提取工程数据并输出各种报表。
CAESARII软件是海克斯康(Hexagon)公司的管道应力分析软件，内置完备的国际通用管道设计规范，既可以进行静态分析，也可进行动态分析，功能相当齐全。全面、实用、方便的优点，使其被广泛用于管道应力分析[2]。
本文根据实际工作中的开发案例，介绍了如何从PDMS模型中提取数据并自动转成应力文件的开发思路和方法。
1 应力模型的传统建模方法
CAESARII软件的传统建模方法是对照管道单线图所给信息，手动输入管道的直径、壁厚、节点类型(包括弯头、三通等)、温度、压力等信息。手动建模的弊端主要体现在以下两方面： 耗时，建模时需要查询每段节点间的距离、每个节点的类型等；容易出错，数据在查询与输入之间容易出现错误，导致模型出错。随着管道复杂程度提高，节点增多，这些弊端会更加明显。因此，直接从PDMS模型中导出应力文件就显得很有必要，它不但能提高建模效率，还能避免输入错误。
2 数据交互程序的开发
PDMS软件包含了应力建模所需的所有信息，如何有效地提取所需信息，与CAESARII软件数据如何交互从以下几个方面进行讨论。
2.1 程序设计流程
PDMS软件提供了PML语言(一种面向对象的宏语言)作为二次开发工具。利用PML语言可以读取并处理PDMS数据库的数据，包括管道的尺寸、壁厚、管径、材料等，也可以设计程序界面，提升用户的可操作性。程序遍历每个管道分支中的元件，将各元件的数据按CAESARII中性文件的格式要求进行组织与格式化，然后生成符合CAESARII要求的中性文件(.CII)，再通过CAESARII自带的工具(iecho.exe)将其转成应力文件(.C2)，使其能被CAESARII识别。PDMS与CAESARII软件数据交互程序流程如图1所示。
图1 PDMS与CAESARII软件数据交互程序流程示意
2.2 程序实现
2.2.1数据提取
管道常见元件包括： 直管、弯头、三通(开口焊、支管台)、异径管、阀门(闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀和控制阀等)、支架、法兰、垫片以及其他。针对不同元件所提取的数据有所不同，以弯头、三通、异径管以及阀门为例，所需要提取的必要信息见表1所列。除此之外，如管径、壁厚、温度、压力、保温信息等通用数据也需要提取。
表1 常见元件的必要信息
2.2.2数据格式化
1)关于中性文件 。CAESARII中性文件[4](.CII格式)的内部分为多个章节，每个章节有特定的名称，各章节的名称及作用见表2所列。为了将管道数据进行清晰的分组，每个章节又以“#$”加章节名称的形式开始。所有数据都必须严格按照CAESARII中性文件的格式要求进行组织，否则无法准确转换成应力文件(.C2)。
表2 中性文件章节信息
2)生成中性文件。各元件数据提取后需要按照中性文件的格式要求进行格式化。以ELEMENTS为例，每一组数据包含了FROM，TO，ΔX，ΔY，ΔZ，直径、壁厚、保温厚、腐蚀裕量、温度、压力等共30个数据以及与AUX_DATA相关的13个数据。所有数据整理完后以中性文件(.CII格式)的形式保存到本地磁盘。
2.2.3应力文件生成
CAESARII软件自带转换程序可以将中性文件(.CII)转成应力文件(.C2)，通过工具栏Tools下External Interface中的按钮调出该工具进行转换操作，也可以通过批处理的方式转换。中性文件以NeutralFile.cii为例，所在目录下会生成相应的应力文件NeutralFile.c2。批处理语句如下所示：
f： ProgDiriecho.exe f： DataDirNeutralFile.cii
其中，f： ProgDir为iecho.exe的路径，f： DataDir为cii文件的路径。
为了简化用户转换应力文件的操作，可以将该批处理语句写到PDMS插件中，从而实现直接导出应力文件(.C2)的功能。PML语句如下所示：
syscom |f： ProgDiriecho.exe f： DataDirNeutralFile.cii|
2.2.4程序界面构建
核心功能实现后，为方便用户操作，需要设计一个合理且简明的界面。实现的功能包括以下几方面： 添加、删除、清空管道列表，调整列表顺序；过滤掉小管径的分支；导出每根管道信息到单独的应力文件或者导出整个管系到一个应力文件；对存储路径、温度压力对应的属性、节点的增量等进行初始化设置。
结合以上思路，构建PDMS与CAESARII数据交互的程序界面如图2所示。
图2 PDMS与CAESARII数据交互程序界面示意
2.3 程序验证
为了验证程序的可行性及实用性，选取了一条比较复杂的管道测试验证如图3所示。该管道的PDMS模型左侧所示，通过插件程序的转换，很快得到了右侧所示的CAESARII模型。对比两者模型可以看出，该管道中的直管、弯头、三通、异径管、法兰、阀门在CAESARII模型中都得到了准确表达，各分支的连接关系以及支架位置也都与PDMS模型一致。因此该程序的设计效果与预期一致。另一方面，同样以该管道为例，CAESARII模型的建模时间由原先的超过10 min缩短至现在的几秒钟，简化了应力工程师在建模上的时间消耗，大幅提高了工作效率。
图3 管道PDMS模型(左)与CAESARII模型(右)对比示意
3 结束语
通过对PDMS软件和CAESARII软件的研究以及实际编程操作，实现了数据交互的自动化。利用该程序，能够在几秒钟内将PDMS模型转换成应力模型，这极大地提高了设计人员的效率，同时也避免了手动输入导致的数据错误。该程序的便捷性与准确性使其迅速在实际项目中得到推广。
