PDMS在海洋石油平台仪讯设计中的应用

王环环，周暐，张庚新，齐树毅，王进

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 引言

随着海洋石油行业的发展，海洋石油平台的功能也越来越强大，结构也越来越复杂。小小的海洋石油平台综合了油气处理设备、工艺管线、消防设备、设备仪表、通讯设备等。众多的专业设备、管线、仪表集中在小小平台的有限的空间内，一旦某一设计出错，很容易产生连锁反应错误。现在国内外均设计采用三维软件模拟，以避免多个专业产生碰撞。而对于仪表和通讯来说，较为适用的三维模拟设计软件当属PDMS软件。

PDMS是英国AVEVA公司研制开发的一种三维设计软件，三维实体建模，所见即所得。支持多用户多专业并行设计，通过网络实现多个专业协同建立同一个模型，并可进行碰撞检查，有效提高整体设计的准确性及设计效率。PDMS已经被利用于很多行业中，因为它的设计系统比较集成化，它的智能水平与自动化能够很好的满足现有的实际工程设计要求[1-2]。

1 PDMS在海洋平台仪表通讯设计中的应用

海上油(气)生产平台的仪表通讯系统包括仪表托架、托架支吊架、探头设备、仪表阀门和散表、接线箱、中控机柜、通讯设备、通讯天线、通讯机柜等，PDMS在仪表通讯专业中的应用主要包括数据库建立、托架建模、托架支吊架建模、探头和通讯设备建模、接线箱和机柜建模、出图管理等。

(1)建立仪表通讯专业数据库。搭建模型离不开软件数据库。PDMS软件中仪表通讯专业数据库最基本元素是元件库，同时元件库也是数据库最基本的原始数据。通过使用PDMS的PARAGON模块先进行仪表通讯元件库的建立[3]，相关元件如图1所示。

图1 仪讯元件库部分元件

(2)元件调用。根据设计需求，从数据库调用相应元件，包括托架元件、仪表通讯设备元件、仪表阀门和散表元件、通讯天线元件、仪表通讯设备底座及支吊架元件。

(3)按照图纸要求，布置仪表托架、探头和通讯设备。

① 设置托架尺寸参数，按照走向及标高要求摆放托架，托架布置及调整通常是仪表专业三维设计中最耗费时间的工作，也最容易和其他专业碰撞。

② 布置探头、通讯设备和通讯天线及相应设备底座或支架，这些设备数量比较多，类型比较繁杂，布置范围比较广也极容易和其他专业发生碰撞。

③ 仪表阀门及散表也是仪表三维设计中不可缺少的一部分，阀门尺寸比较大，阀门执行器空间要求苛刻，散表数量多，标高参差不齐也极容易和其他专业发生碰撞。

④ 托架支吊架也是仪表三维设计中不可缺少的一部分，PDMS有专门绘制和抽取支吊架的软件，即MDS。利用MDS可以生成不同类型的托架支吊架，也可以直接生成现场施工用到的支吊架定位提，十分快捷方便。

(4)仪表通讯专业模型搭建完成后要调整碰撞，PDMS软件有自动检查是否与其他专业发生碰撞的功能，与仪表通讯设备碰撞的其他设备可以自动生成在PMDS模型中，便于与其他专业有效的进行沟通，有效的节省了时间。

(5)仪表通讯专业模型碰撞调整完毕后就开始出图，托架布置图、探头布置图、仪表散表布置图、通讯设备布置图、通讯天线布置图、接线箱布置图、机柜布置图、探头定位图、仪表散表定位图和通讯设备定位图都是在PDMS DRAFT模块中进行的，托架支吊架出详图要进入MDS模块进行。

2 PDMS在海洋平台仪表通讯设计中的应用优点

仪表通讯托架、探头设备、接线箱和通讯设备数量比较多，在平台上的布置比较分散，与其他专业碰撞的几率比较大，在PDMS中精确的对这些小的设备精确定位能更好的优化平台上的空间，平台设计更加美观、整洁、规律。中控机柜和通讯机柜一般都放在中控室或者报房，房间内的空间更是有限，容易与其他设备产生碰撞，同样需要精确模拟设计、定位。

(1)托架由于不同用途，对于空间距离有一定的设计要求，在PDMS中精确的模拟设计，合理的划分空间，调整各种用途托架的走向，能直接有效的减少后期施工过程中不同托架的碰撞，减少重复施工，有效地避免反复施工带来的资源浪费，提高施工效率。并且在可以共架的地方进行共架，现场施工时既能节省支吊架，节约成本，缩短工期，还能优化空间。

(2)接线箱、中控机柜和通讯机柜按设计要求在PDMS中精确的模拟开门空间、进线空间和维修空间，直接有效的避免了后期现场施工时接线箱开门空间不足、进线空间不足及维修空间不足的问题，直接从根源上降低了现场反复施工的风险和概率。

(3)探头设备和通讯设备数量比较多，在PDMS中能明确看出设备附近的结构或墙皮及其其他专业的设备。设备生根到结构或者墙皮上，或者几个专业合理的共架有效的节省了空间，又节省设备底座，达到了节约平台建造成本和增加平台美观性的目的。

(4)探头设备和通讯设备根据设计要求，在PDMS中精确的模拟探头的大小、高度、探测角度和探测范围，尤其是火焰探头、气探头、摄像头的精确模拟尤为重要。海洋平台是油气密集区，空间有限，设备高度密集，如遇火灾，火苗极易从一个设备蔓延到应一个设备，火焰探头和气探头在PDMS中的安装高度和角度直接关系到平台投产后能否及时的发现平台的着火点和气体的泄漏区，为安全生产打下坚实的基础。摄像头在平台上精确的模拟能有效的还原实际拍摄范围，避免拍摄死角。近年来增加了溢油监控摄像头，在PDMS中精确的模拟摄像头监控海面的有效范围，有效的减少和避免了海洋石油平台石油泄漏对海洋环境造成的污染同时也降低了造成经济损失的风险。

(5)平台上的仪表阀门和散表按照型号要求在PDMS里精确模拟，能为配管专业的管线选型及前后直管段长度的预留提供真实有效的参照，有效地避免了后续配管选型失误而造成的返工，甚至是由于管线选型失误导致阀门不能正常工作而造成的重要经济损失。

(6) PDMS中出图工具的使用节省了大量设计工时，可显著提高设计效率和设计质量。PDMS模拟的仪表通讯托架、托架支吊架、探头设备、接线箱和通讯设备都能从软件里导出，托架布置图和探头布置图，探头设备定位图，通讯设备定位图，这些图纸精确的把托架的标高，走向表示出来，现场施工一目了然，同时探头设备，通讯设备、托架支吊架这些小设备的三维坐标也精确的表示了出来，使现场施工快捷精准，有效的缩短了仪讯专业的施工工时，降低了平台成本。

(7) PDMS还能成功的模拟电缆在托架盘中的走向、布置。对每种电缆设置不同的参数，就能清晰地看出托架的填充情况，并能计算出填充率。PDMD这一功能的开发和升级大大的节约了核算托架填充率的人工工时和成本，有效地避免了人为失误而造成的托架填充率过大或不足而造成的现场反复拉线的问题，有效的缩短了项目的工期。

(8) PDMS还能成功的模拟各种马脚在平台上的走向、布置。通过有效的模拟马脚走向，合理的把路径相同或相似的马脚合并成一条路径，不仅仅有效的节省了电缆长度，节约平台建造成本和增加平台美观性的目的。更减少了杂乱无章而造成的安全隐患。

(9) PDMS还能在输入仪表和通讯设备时给设备赋予重量重心，同样其他各个专业的设备都可以赋予重量重心。在PDMS中合算出整个组块的重量重心为导管架承载能力的分析提供了有效的数据。

3 建议

PDMS三维实体建模设计方式与传统二维方式相比，PDMS将项目施工中所需的技术信息明晰化，精确化，从而具体、形象、全面反映工程项目的全貌。但是，在应用过程中也发现一些问题需要改进：

(1)需进一步开发托架支吊架详图抽取系统，满足客户端的具体出图要求，使MDS中自动抽取的支吊架详图不用进行二次修改和调整就能满足建造现场施工的要求。

(2)完善PDMS中小插件，使探头和通讯设备定位信息更细致化，简单化，不用再通过二次修改，手动编辑现场施工所需要的定位信息。

(3) 完善PDMS中小插件，使仪表重要探头设备和通讯摄像头周围固定范围内的模型能自动加载，便于观察探头的探测范围和摄像头的照射角度内是否有大的遮挡。

(4) 完善PDMS中小插件，使托架布置图的标高及长度等信息可以合理的自动生成，有效减少手动标注托架耗费的时间和精力，毕竟这部分工作量太大。

4 结语

PDMS软件在海洋石油平台三维设计中的应用，有效的减少了二维设计过程中的人为错误，提高了设计水平，大幅度地提高了工作效率，有效的保障了项目进度和图纸质量，得到业界的一致好评，有着广泛的应用前景。希望以后利用PDMS进行二次开发，使其在仪表通讯设计中应用更加便捷、适用，使PDMS在海洋石油平台仪表通讯设计中得到最大程度的开发利用。