PDMS在石化装置埋地给排水管道设计中的开发应用

李 科，王婷婷，付仁超

（中国石油工程建设公司华东设计分公司， 山东 青岛 266071）

PDMS在石化装置埋地给排水管道设计中的开发应用

李 科，王婷婷，付仁超

（中国石油工程建设公司华东设计分公司， 山东 青岛 266071）

介绍了在石油化工装置设计过程中，如何利用三维设计软件 PDMS 实现给埋地排水管道的三维设计，讲述从数据库创建到三维建模，再到使用 PML 语言对其出图程序、材料报表模块进行二次开发，解决埋地给排水管道常见的错、漏、碰、缺问题，从而提高埋地给排水管道的设计效率和设计质量。

管道； PDMS；二次开发；元件库；Draft；PML

随着计算机技术的不断进步和设计理念的不断提升，在当代石油化工装置的设计过程中，越来越倾向于借助三维设计软件进行设计、施工和验收。各种三维设计软件虽然开发平台不同，但其中心理念都是数据的集成：纵向贯穿石化装置的设计、施工、生产维护等整个生命周期的各类数据，横向贯穿参与设计、施工、采购、验收、生产的各个专业及各个参与方的协同数据，目的是真正实现了数字化工厂的理念。在过去的 10多年里，我们通过三维设计软件的引进和应用开发，实现了地上装置部分的三维设计，但鉴于埋地给排水管道设计与施工的特殊性，一直没有实现三维设计，下文将讲述如何在PDMS平台下实现石化装置埋地给排水的三维设计。

1 开发背景

1.1 开发需求

石油化工装置埋地给排水管道包括消防水、循环水、生产污水、生活污水和雨水等。制约埋地给排水管道设计的因素较多，如地理环境、地上设备和管道的规划、大口径地上管道的支撑点、振动管道的地面支撑点、设备和构架基础、其他埋地管道和电缆的位置、管道坡度、施工因素和地下空间等。埋地管道一般随基础、电缆沟一起开挖、施工、防渗和覆土。现场实践证明使用二维CAD进行埋地给排水设计，不可避免地造成大量的错、漏、碰、缺等问题，由于地下管道交叉严重，防腐补口要求高且施工困难，一旦发生设计变更就会造成人力和财力的很大浪费，同时二维 CAD设计也不能满足数字化工厂的需要。随着石化装置的日益大型化和数字工厂的建设，此矛盾越来越突出，迫切需要解决。

1.2 概念简介

PDMS 是目前国际上比较流行的三大三维设计软件之一，是一个面向数据型大型工厂设计管理系统。通过图形平台，实现全比例三维实体建模，所见即所得；通过网络实现多专业实时协同设计，模拟真实的现场环境，建立一个详细的 3D 数字工厂模型；交互设计过程中，实时三维碰撞检查，自动地在元件和各专业设计之间进行碰撞检查，保证设计成果的空间正确性。

PML 是指 AVEVA Programmable Macro Language，是 PDMS 内置的开发语言，随着 PDMS 的升级，PML 语言共经历了 PML、PML2、PML .Net三个时代。

2 开发过程

2.1 编码的确定

编码即物质编码或材料编码，是PDMS及其他三维设计软件数据集成和数据管理的主线［1］。由于以往的分工、技术和标准不完善等原因，造成了埋地给排水管道材料编码并未纳入管道材料编码的范畴，随着国内设计、制造标准的完善和工程设计规范要求的加强，给埋地给排水管道编码成为可能和必然。埋地给排水管道材料种类多、管件型式复杂、连接形式变化多样，部分标准中的管径系列、压力等级系列与石化标准、美国标准都不能兼容，同时还存在着未纳入国家和行业标准的公司级标准图集等内容，因此根据材质和用途，将材料编码分为三类：C类，主要包括铸铁管子、管件；U类，主要包括塑料（衬塑）管子、管件；M类，无法归类的特殊管子、管件，如地漏、清扫口等。根据材料编码规则，将设计标准、材质标准、连接形式、压力等级、等信息以编码的形式组合成唯一的标识码，如图示：

2.2 元件库的开发［2］

元件库是PDMS模型的基础，是管道材料设计标准的外在体现，决定了管子、管件在模型中以何种形状出现、在轴测图和平面图中的形状与标注方法，同时也是等级库的根源所在。根据编码的分类和设计依据，管道元件的元件库主要采用以下几个标准，见表1。

表 1 采用的设计标准Table 1 Referenced Design Standards

为了方便开发与建模，对元件做以下约定：

（1） 在能够表达外形的前提下，尽可能将元件的外形简化，方便建模；

（2）元件的连接形式尽量向已有的形式靠近，减少自定义的内容，提高兼容性；对于承插焊、插接、热熔、粘结等形式，统一归为承插焊连接类型；

（3）元件库中添加变长管和定长管两种管道，既能满足衬塑管［3］、铸铁、水泥管分段生产的特性，也能满足较短管道的布置；

最后使用 PDMS 的 paragon 模块，结合标准中的尺寸，最后生成完整的元件图形［4］，如下图 1。

图 1 元件图例Fig.1 Catalog sample picture

2.3 管道建模

管道建模是整个开发的核心部分，使用 PDMS标准模块，根据工艺流程，将地上设备、管道、结构和地下其他管道、管沟的模型参考到设计界面，实时观察考虑空间的影响和连接关系，提高设计质量，最大程度的避免错、漏、碰、缺问题，减少后期施工的返工，加快施工进度，模型效果图如下图 2。

图 2 三维模型图Fig.2 3D model picture

2.4 轴测图的定制

为满足轴测图出图需求，对PDMS轴测图出图模块（Isodraft）进行如下定制［5］：

（1）为了使轴测图显示更多的管道信息，便于现场埋地重力流管道的施工，将轴测图的图纸幅面定义为A2；

（2）将需要的管道信息如温度、压力等输出到指定的坐标位置；

（3）使用的是工厂坐标系统。

2.5 透视图的开发

透视图的开发是开发的重点和难点。以往的埋地给排水管道图纸只包含平面图，不能完整地表达埋地给排水管网的整体布置和具体的管件连接。轴测图完美解决了管件的连接问题，使用 PDMS Draft模块和 PML 语言进行二次开发，生成埋地给排水管道透视图，更好地指导现场施工和验收。

透视图不是平面图也不是通常意义的轴测图，要着重体现埋地给排水管道网络体系的连接情况，不需要详尽的表达连接方式、间隔尺寸等细节问题，因此对尺寸标注、元件标示的详细程度要求较低；

（1）图面应充分表达各管线之间、井与井之间的连接关系、地上管线与地下管线的连接关系，以及装置与装置、装置与管网之间的连接关系；

（2）图面应表达漏斗、地漏、清扫口的标高信息；

（3）应体现关键的弯头点标高信息，方便计算倾斜管道铺设的起止点标高；

（4）应体现井与管道接口的标高、方位，以及接口套管的数量；

（5）应体现井盖的方位。

为了实现透视测图预想的功能，在 Draft出图时对以下方面做了配置和开发［6］：

（1）将管道号按照分支进行管号标注，为了避免图面太杂乱，将管道用序号进行标示，然后在图中生成序号与管号的对照表，根据分支的头尾连接关系，很容易查询管道的连接关系；

（2）使用 PML 编程，对轴测方向上的管道进行尺寸标注，间距小于 500 mm 的标注将被省略；

（3）使用 PML 编程对漏斗、地漏、清扫口进行标高标注；

（4）为了表达管道与井的连接关系和接口的标高，使用设备（EQUI）为井建模，与管道的接口使用管嘴（NOZZ）进行建模，这样管道与井的接口就会体现在轴测图中，再使用 PML 编程将接口的标高、方位生成列表（图 3）；每个接口对应一个套管，将套管按直径进行汇总；

（5）使用管嘴（NOZZ）为井盖进行建模，命名时使用特殊命名，与其他接口区别开，再使用PML编程获取其相对于井本体的方位角度，一并列入接口表，如图3所示；最终的轴测图效果如图4所示（由于本文图幅限制，仅体现了局部）。

图 3 井口表Fig.3 Nozzle table for well

2.6 材料报表的定制开发

PDMS 自身带有材料统计功能，但是其内容与格式并不能满足出版要求，AVEVA 中国开发团队很早就认识到这个问题，在其开发的工具集（Tookit）里面，加入了管道材料统计功能，生成一个*.CSV的材料表文件，基本满足出版要求。为了使材料表更容易阅读和检查，我们又使用 Visual Basic 语言，根据编码进行了分类汇总，生成最终的材料表。

图 4 透视图效果Fig.4 Perspective drawing sample

3 结束语

通过我们对元件库、轴测图模块、透视图的开发和设置，实现了埋地给排水管道的三维建模，生成满足施工需要的图纸，很大程度上减少了错、漏、碰、缺的问题，且一定程度上解决了设计质量与施工进度的冲突，截止目前已在多套装置中成功应用。由于对PDMS还不是很透彻，且PML编程水平有限，在自动出图等方面还有改进的空间。

［1］ 马旭明．工程设计中材料编码的研究[J].当代石油石化，2012 (8)：28-32．

［2］ 张栋顺 慈 鹏 武嘉培．PDMS 三维软件在电厂水处理系统衬塑管道设计中的应用[J]. 中国电力教育，2013 (5)：231-232．

［3］ 刘璇 韩延峰．PDMS 三维软件在海洋工程中的应用[J]. 中国造船，2011， 52(S1)：224-228．

［4］ Catalogues and Specifications Reference Manual[S]. 2007

［5］ ISODRAFT Reference Manual[S]. 2007

［6］ DRAFT Administrator Application User Guide[S]. 2007

Application of PDMS in Buried Supply and Drainage Pipeline Design for Petrochemical Plants

LI Ke，WANG Ting-ting，FU Ren-chao
（ China Petroleum Engineering & Construction Corp. East China Design Branch, Shandong Qingdao 266071，China）

How to use the 3D design software PDMS to design buried supply and drainage pipeline in petrochemical plant design process was introduced, including database construction, 3D modeling, secondary development of drawing program and material report module with PML language. Application of the 3D design software PDMS will solve many common problems during the design to improve design efficiency and design quality of the buried supply and drainage pipeline.

Buried pipeline; PDMS; Further development; Category; Draft; PML

TE 832

： A文献标识码： 1671-0460（2014）07-1300-03

2014-05-06

李科（1983-），男，山东枣庄人，工程师，2004 年 7 月毕业于青岛科技大学化学工程与工艺专业，研究方向：从事石油化工装置的配管设计、三维设计系统开发、维护工作。E-mail：likepg@cnpccei.cn。