三维软件在电缆桥架施工中的应用

三维软件在电缆桥架施工中的应用

尹洋 袁静静

中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司 吉林长春 130001

摘要：时代的进步，科技的发展推动我国快速进入现代化科学技术网络时代。在国内化工建设领域中，设计电气专业受固有模式的束缚，设计深度不足。因而在电缆桥架施工时，更多的是依靠施工单位中有经验的技术人员和施工人员，进行临时性的“设计”，这势必造成施工后期的大量整改。

关键词：三维软件；电缆桥架施工；应用

引言

我国整体经济建设的快速发展离不开各行业的支持，经过不断努力，改革创新，已经取得了非常不错的成就。数字化设计是基于协同设计的设计模式，各专业均在三维设计、数据协同软件平台进行设计，通过传递及共享的数据流，按照从工艺系统设计开始，至布置设计、专业设计、详图设计及内容集成、数字化移交的工作流程，进行规范化设计。目前，应用工程三维布置设计管理系统设计工具，在电缆桥架设计过程中，三维建模的目的主要是协同设计、互提资料、碰撞检查、电缆敷设、绘制传统二维电缆桥架布置图指导施工，并没有实现利用三维模型直接完成电缆桥架施工图。

1电气设备的三维建模

建立电气设备的三维模型时，设计人员应在装置模型中按照相应比例建立电气设备模型，并对其进行组合，这些设备主要包括灯具、开关箱（柜）、接线箱、各种变送器、就地盘等。在创建接线箱模型时，安置在立柱上的接线箱与地面的接线箱形态有所不同，因此至少需要两种接线箱设备的模块，并对设备模块分别命名，以便后期检查。首先测量两个模块之间在各方位的距离与高度差，然后将距离与高度差数据输入到PDMS软件中并进行计算，最后根据计算结果明确各设备的合理位置，对设备进行拷贝，快速建立起电气设备的三维模型。

2电缆桥架的概念及组成

我国机械行业标准JB/T10216-2013《电控配电用电缆桥架》的术语和定义规定：电缆桥架是由电缆托盘或电缆梯架的直线段、弯通、附件和支吊架等构成，具有支撑电缆的钢性结构系统之全称。该标准还规定了电缆桥架的主要类型为：无孔托盘、有孔托盘、网状托盘、组合式托盘、双边无孔托盘、双边有孔托盘、梯架、双边梯架。中国工程建设协会标准T/CECS31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》的术语规定：电缆桥架是由主体（托盘或梯架）、附件和支吊架等部件构成，用于支承电缆线路且具有一定刚度的结构系统。该标准还规定常用电缆桥架主体包括类型为：无孔托盘、有孔托盘、网格式托盘、梯架。从以上两个标准的术语或定义可以看出，电缆桥架是一个结构系统或结构体系，不是单一部件。通常所说的电缆桥架包括托盘、梯架等是不太准确的说法，综合看应是电缆桥架的主体类型包括托盘、梯架等多种形式。在国家标准GB50303-2015《建筑电气工程施工质量验收规范》没有引用电缆桥架的术语，而是直接采用电缆梯架、电缆托盘和槽盒的术语。需要说明的是GB50303-2015中电缆托盘是指没有盖子的那一种托盘，而槽盒是JB/T10216-2013和T/CECS31-2017中有盖的无孔托盘。

3电气桥架的三维建模

在建立桥架模型之前，设计人员应该设计并明确电气设备桥架的安装位置，按照实物的规格尺寸将电气设备制作成三维模型并体现在发电厂的整体三维模型中。设计人员需要以模型中结构的立柱中心位置为基准点，根据电缆截面及根数衡量桥架的宽度和高度。在建立三维模型的过程中，设计人员需要明确模型参照物，从而提高建模的速度。例如，设计时可以选择立柱作为参照物，然后依照立柱测量出桥架与立柱在各个方位的距离和高度差；之后利用三维模型确定某一段桥架的准确位置，在发电厂中的规定设计范围内找出电气桥架的终点坐标，并将始点与终点连接。这条直线便是桥架的延伸方向，之后再根据相应规范要求的间距对已建立的桥架进行复制、粘贴，最终建立规定数量的桥架三维模型。

4电缆自动敷设以及统计模型材料

通过对整个电厂发电项目三维模型的建立，参考工艺和土建设备布置文件，运用PDMS软件，对电缆桥架、控制柜和其他电气设备的建模，导入电缆型号库,并建立设备电气连接点。通过建立桥架的路径和埋管及槽盒，进行电缆敷设，自动统计电缆长度和可视化电缆三维模型。项目中利用三维设计软件能够进行电缆的自动敷设和强制敷设，采用分层电缆布置，优化电缆路径和自动敷设进入点的范围，节省设计人员敷设电缆的时间，减少了设计变更。

5碰撞检查

PDMS可在虚拟的空间内来展示三维模型。电气桥架与电气设备建模完成后，需通过PDMS软件进行碰撞检查，检查的内容包括电气专业的桥架和设备模型、结构专业的钢结构模型、管道专业中的各类管道模型、设备专业的各类设备模型等。通过对整个模型进行碰撞检查，来演示其在真实环境中是否设计合格，是否方便施工与检修。各专业的建模都是根据图纸进行的等比例设计，通过真实的三维模拟，来检测模型间的设计状况，避免在实际过程中发生不应有的设计问题。如果通过软件发现碰撞，可以根据情况作出调整与改动，并修改设计图纸，保证模型不再发生碰撞，完美的实现设计模型对装置的整体仿真。

6绘图效率

现阶段电缆桥架轴测图在绘制过程中相对耗时较长，一张传统的电缆桥架布置图，需将桥架按区域拆分成各段来精细化表示，增加了图纸的数量；传统电缆桥架布置图中不会对支吊架详图定位。在电缆桥架轴测图中，桥架拆分抽图后，增加了支吊架的轴测定位表示，支吊形式也更加明确清晰，绘图效率比传统桥架图增加5％～10％，在后期的研究开发中会形成可供设计人员直接进行格式套用的三维电缆桥架布置图标准图模板，将大幅度提高绘图效率。

7电气桥架建模的优点

利用PDMS软件进行发电厂电气电缆桥架三维建模时，其设计方法与传统设计方法有所不同，设计过程可总结为：在设计计算完成后，经过空间规划，在PDMS中对各种电气专业设备、桥架的位置进行设计；同时可以实时检查模型与其他专业设备、管道的碰撞，进而及时协调并解决碰撞问题；最后从三维模型中获得可以精确施工的平面布置图和各种支架的加工图。

8结论与建议

在电缆桥架三维轴测绘图中，由于投影反映实际模型，高度上的差异会产生一定的视觉差，例如在高度过高且桥架边缘离需标注的轴网过近时，视觉上桥架边缘在轴网的东侧，而实际中在轴网的西侧。遇到这种情况需要调整标注方向和轴网高度来解决；在标注时抓取电缆桥架中可更新点的效率问题上仍需后期继续开发研究。

结语

PDMS在装置电气施工中的应用，可使各专业的设计、施工、维护人员协同办公、默契配合，从而降低设计失误率，有效避免设计错误的产生，减少修改和返工的几率，提高出图效率，进而保证了施工质量，使得装置施工效率大幅提升。将PDMS软件应用在装置的电气施工中，能够使设计及管理工作实现一体化，从而在工程设计施工中建立起更加完善的数据库，为后续工程施工管理向更高效的方向发展打下坚实基础。

参考文献

［1］中国工程建设标准化协会电气专业委员会，中船第九设计研究院工程有限公司，等.T/CECS31-2017钢制电缆桥架工程技术规程［S］.北京：中国计划出版社，2017.

［2］天津电气传动设计研究院有限公司，等.JB/T10216-2013电控配电用电缆桥架［S］.北京：机械工业出版社，2014.

［3］浙江省工业设备安装集团有限公司，等.GB50303-2015建筑电气工程施工质量验收规范［S］.北京：中国计划出版社，2015.