PDMS在海洋石油平台仪讯设计中的应用

PDMS在海洋石油平台仪讯设计中的应用

薛凤涛 ,孙艳宇  ,朱万林 ,张伟娜

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摘要：随着海洋石油工程设计领域的不断发展和革新，三维仿真技术被广泛地运用到了平台设计中。把PDMS技术应用在海洋石油平台的仪器通讯设计当中，可以提高设计的质量与工作效率，同时减少仪器误码率。本文简要概述了PDMS的特性以及在海洋石油平台仪器通讯设计中的具体流程，包括专业数据库、原件建模等，最后总结了使用PDMS的优点和对缺点的优化建议。

关键词：PDMS；海洋石油平台；仪表通讯设计；海洋工程

随着海洋石油工业的快速发展，其功能日益完善、结构日趋复杂。大量的专业仪器、管道线路等都集中在一个狭小的平台上，任何一个设计上的失误，都会导致连锁的失误。目前，为了防止不同学科之间的冲突，国内外都在进行三维仿真。而在仪器与通信领域，PDMS是比较适合的三维仿真设计软件。

PDMS（工厂三维布置设计管理系统）是由美国AVEVA公司研制的三维工厂设计与管理系统。另外，PDMS提供设计、建模和沟通的平台，可以很容易地发现设计中的错、漏、碰、缺等问题，特别是在设计空间紧张、设计密度高的海洋工程领域，采用三维造型设计可以更快速地进行整体布局的优化。

一、PDMS的主要特点

PDMS具有很强的三维造型和绘制能力，能够在很短的时间内发现设计中的问题其特点主要有以下几个方面：

(1）以专业数据库作为中心，把设计到的零件如线路管道、仪器仪表等建立元件库，以文件的形式储存在数据库当中。

(2)PDMS软件中的全部工程图纸、设计报表，均可在电脑3D模型中按1:1的比例直接生成，并可通过多学科协作，构建出一个具体的三维实体模型。

(3）允许多个专业和用户同时进行一个工程，多个专业和用户同时进行实时的三维碰撞检查。

(4）自动绘图与料单输出。

(5）将AutoDRAFT模块连接到AutoCAD上。

(6）能够与诸如应力分析软件、消防软件等其他软件进行接口。

PDMS软件除具备上述设计特征外，还具备虚拟动态漫游的功能，它可以从立体的平台上，深入到室内或者装置的内部，从不同的方向、不同的位置，全方位的观察，方便业主判断出设计的完美程度，可让业主清楚地了解整个平台的总体规划、设备布置、主控楼各房间的功能和管线布置，让业主对未来的平台有一个直观的、感性的认识，受到业主的高度评价。

二、PDMS海洋平台仪讯设计流程

海上石油平台的仪表和通信系统包括仪表支架、支架支撑吊架、探测设备、仪表阀门和流量计、配电箱、中央控制柜、通信设备、通信天线和通信柜[1]。PDMS在仪器仪表和通信领域的应用包括数据库创建、支架建模、支架支撑吊架建模、探头支撑和通信设备建模、配电箱和控制柜建模以及图表管理。

(1）建立仪器通信数据库：建模离不开数据库，在PDMS软件中，仪器通信专业数据库的最基础要素是元件库，而元件库则是最基础的数据源。首先，利用PDMS的PARAGON模块来构建仪器通信组件库。

(2）元件调用：按设计要求，从资料库中调出对应的元件。

(3）根据设计要求，安装仪表支架、探头和通信装置：①设定支架的大小参数，根据方向和高度的需要放置支架，支架的排列和调节往往是仪器行业中最耗时的工作，也是最容易与其他专业发生冲突的。②布置探测器、通讯设备、通讯天线和相关设备的基座和支架，这些设备种类繁多，布置的区域也很大，很可能会和其他专业产生冲突。③阀门和散度表在三维仪表的设计中也是必不可少的，因为阀门的体积较大，对阀门的操作空间有严格的要求，而且由于零件的高度不均匀，很可能会与其他专业产生冲突。④支架支撑吊架是仪器三维设计的重要组成部分，PDMS有一个专用的软件，用于对支架进行绘图和提取，称为MDS。通过MDS，可以产生各种支架和支架，并能在工地上直接产生支架的位置。

(4）仪器通信专业建模完毕后，需要对碰撞进行调整，PDMS软件具有检测是否与其他专业发生冲突的能力， PMDS模块可以自动生成与仪器通信装置的冲突，方便与其他专业人员进行有效的交流，节约了大量的时间。

(5）在仪表通信技术模型测试完毕后，再进行测绘图，支架布置图、探测器布置图、仪表散表布置图、信息仪表布置图、通信双极化天线布置图、接线盒布置图、机柜布置图、探测器位置图、仪器散表位置图、信息仪表位置图，及通讯设备位置图。

图1设计流程图

三、PDMS软件的优点与优化建议

3.1PDMS软件的优点

(1）建立一整套资料数据库，可缩小管件的选取范围，降低管件的选取误差，提高工作效率；

(2）采用三维设计方法建立的设备、管道、结构和电缆桥架的三维模型，能直观、真实地反映出它们之间的空间关系，便于多方案的比较、优选和优化。

(3）

在建立管线模型时，利用碰撞检测功能，能够在管线产生过程中，及时发现碰撞部位，并向用户提出修正，提高了设计精度。

(4）多学科协作设计中，采用三维数据作为数据共享要比用二维数据进行数据交换更及时、更准确、更直观。建立好模型后，利用数据一致性检验函数对模型进行检验；对管内的角向对准、轴向对准、管径、连接形式、最小管段等五个因素进行检测；这极大地提高了设计的工作效率，确保了产品的质量；

(5）运用可视化技术进行3D模型的漫游和动画制作，可以使设计方案更具逼真性，让投资人和评审人员有一种“虚拟现实”的错觉，对平台有更清晰的认识

从PDMS三维软件的应用来看，其优越性优于2D AutoCAD；主要体现在：PDMS三维软件中，可以将设计误差降到最低。2D AutoCAD设计，费时费力，设计错误较多；一般情况下，大部分的图纸都是AutoCAD制作的，错误率很高，有些错误是很难避免的，比如在绘图方面（投射关系）、材料统计方面的错误，就算是再细心的设计师，也不可能避免这种错误。而采用PDMS三维软件进行设计时，在制图和材料统计方面存在的误差[2]。

3.2PDMS软件的优化建议

PDMS三维实体造型设计方法相对于传统的二维方法，使工程建设所需要的技术资料更加清晰、准确，从而使工程的整体形象、形象、全面地反映出来。然而，在实际运用中仍存在着有待进一步完善的问题：

(1）为了满足客户特定的图纸需求，需要进一步发展支架支撑吊架的详细设计，使得MDS中的支架结构详细图无需二次修改和调整，即可满足施工现场的需求。

(2）改进 PDMS中、小型插件，使得探针和通信装置的位置信息更加精细、简单，无需人工对现场工程进行二次修正。

(3）完善PDMS中、小型插件，使得仪器重要的探针和通信摄像机附近的固定区域可以自动装载，方便地观测到探头的探测距离以及相机的照度范围内有无大的障碍物。

(4）完善PDMS中、小型插件，可以合理地产生支架布局图的高度、长度等信息，从而有效地降低人工标注所需的时间和精力，因为这是一项非常庞大的工作。

结束语

将PDMS软件应用于海洋石油平台的三维设计，可以有效降低平面设计中的人为误差，使设计水平明显提高，工作效率显著提高，施工进度和质量都得到了较好的保障，在实际工程中有着广泛的应用前景。并期望通过 PDMS的二次开发，使其在仪器通信设计中的应用更加方便、适用，从而使 PDMS在海上钻井平台仪器通信设计中的应用达到最大化。

参考文献

[1]Zhang Linli,Han Xue,Du Minzhi,Shi Yulong,Zhang Kun. Corrigendum to "Compliant three-dimensional thermoelectric generator filled with porous PDMS for power generation and solid-state cooling". [Composites Communications Volume 26, August 2021, 100793][J]. Composites Communications,2021(prepublish).

[2]于香芬，袁小照，崔同凯. PDMS 在海洋平台配 管设计中的应用[J]. 中国造船，2007, 11(48): 616-622