基于PDMS的海洋平臺(tái)換熱器成橇智能設(shè)計(jì)研究

摘 要：換熱器是海洋石油平臺(tái)的十分常見(jiàn)的工藝處理設(shè)備之一，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)海上平臺(tái)工程項(xiàng)目實(shí)例進(jìn)行應(yīng)用分析，主要介紹了利用PDMS軟件參數(shù)化模板設(shè)計(jì)和軟件二次開(kāi)發(fā)的智能出圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)海洋平臺(tái)換熱器智能化快速設(shè)計(jì)出圖[1]，不僅縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，而且有效降低設(shè)計(jì)成本。

關(guān)鍵詞：PDMS;換熱器;智能化設(shè)計(jì);智能出圖

近年來(lái)，國(guó)際油價(jià)的劇烈波動(dòng)讓全球各大石油公司經(jīng)歷了一次次變革重組，依靠油價(jià)上漲實(shí)現(xiàn)石油行業(yè)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的思路逐漸被打破。隨著行業(yè)用工成本增加、企業(yè)創(chuàng)新不足、機(jī)構(gòu)繁多決策緩慢等運(yùn)營(yíng)缺陷的不斷凸顯，各大石油公司紛紛依托智能化和數(shù)字化技術(shù)尋求新的發(fā)展路徑，打破傳統(tǒng)油氣行業(yè)的認(rèn)知。

為滿足行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，響應(yīng)中海油2018年數(shù)字化戰(zhàn)略發(fā)展的整體要求，本文以海洋石油平臺(tái)常見(jiàn)的管殼式換熱器為例，相比目前行業(yè)通用的三維仿真設(shè)計(jì)方法，利用PDMS軟件模塊的二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)海洋石油平臺(tái)換熱器成橇智能設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)人工時(shí)投入，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本。

1 海洋石油平臺(tái)換熱器的橇裝總圖傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

工業(yè)三維仿真設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用日趨廣泛，常用的軟件有：Smart 3D、Cadworx、Solidworks等，與其他三維軟件相比，PDMS在軟件操作的功能性和二次開(kāi)發(fā)的拓展性優(yōu)勢(shì)顯著，海洋平臺(tái)換熱器成橇設(shè)計(jì)目前主要依靠工程師利用三維設(shè)計(jì)軟件PDMS完成。設(shè)備模型設(shè)計(jì)往往依靠3D工程師對(duì)照換熱器機(jī)械本體簡(jiǎn)圖尺寸，利用“搭積木”模式完成設(shè)計(jì)，然后通過(guò)Draft模塊抽取三向線性視圖，再利用AutoCAD軟件進(jìn)行設(shè)備儀表位號(hào)和尺寸等信息的手工標(biāo)注。經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，完成上述換熱器橇設(shè)計(jì)出圖任務(wù)，需要至少投入7.5個(gè)人工時(shí)。

整個(gè)設(shè)計(jì)流程雖然已采用軟件信息化技術(shù)手段替代傳統(tǒng)的AutoCAD二維制圖模式，但當(dāng)產(chǎn)品市場(chǎng)需求激增時(shí)，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)工作效率無(wú)法滿足項(xiàng)目產(chǎn)品交付周期需求。

2 海洋平臺(tái)換熱器成橇智能化設(shè)計(jì)方法

本方法基于PDMS軟件內(nèi)置參數(shù)化設(shè)備模板設(shè)計(jì)，采用PML語(yǔ)言編寫(xiě)程序，完成智能出圖系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

2.1 換熱器本體參數(shù)化設(shè)計(jì)

根據(jù)換熱器本體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖提取三維設(shè)計(jì)所需換熱器關(guān)鍵尺寸和定位信息。按照PDMS軟件中的換熱器參數(shù)化設(shè)計(jì)定制模板，填寫(xiě)換熱器本體、管嘴、鞍座、墊墩等尺寸數(shù)據(jù)信息。

2.2 橇內(nèi)管道布置及元件屬性自定義

利用PDMS軟件Piping模塊對(duì)橇內(nèi)管線、閥門(mén)進(jìn)行布置設(shè)計(jì)，同時(shí)針對(duì)對(duì)外接管法蘭元件進(jìn)行管口編碼信息和命名等屬性進(jìn)行自定義賦值。

2.3 應(yīng)用智能出圖系統(tǒng)抽圖

在PDMS軟件的Design模塊啟動(dòng)智能出圖系統(tǒng)，加載圖紙標(biāo)注所需的系統(tǒng)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)入智能出圖模塊主菜單，在智能出圖系統(tǒng)中選取換熱器橇所在ZONE單元，見(jiàn)圖1。利用已定制的標(biāo)準(zhǔn)橇圖圖框模版，點(diǎn)擊自動(dòng)抽取dwg格式文件。運(yùn)行智能出圖系統(tǒng)程序。出圖完畢后，打開(kāi)查看含尺寸標(biāo)注和對(duì)外接口信息的橇裝總圖文件，見(jiàn)圖2。

3 項(xiàng)目實(shí)例應(yīng)用分析

以公司單年承攬的渤海、南海等海上平臺(tái)項(xiàng)目總計(jì)30臺(tái)換熱器橇為例，通過(guò)智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用，單臺(tái)換熱器成橇設(shè)計(jì)由原來(lái)7.5小時(shí)縮減至1.5小時(shí)，人員所需工時(shí)縮減80%，一年可節(jié)省近1100個(gè)人工時(shí)，折合人工成本費(fèi)約10萬(wàn)元。

該成橇智能化設(shè)計(jì)方法未來(lái)可推廣至閉排罐、分離器、壓力水罐等絕大多數(shù)壓力容器成橇設(shè)計(jì)工作中，并且可為天然氣壓縮機(jī)橇等復(fù)雜的天然氣處理橇裝產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)提供有力支持，利于提升整個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的智能化設(shè)計(jì)能力和技術(shù)服務(wù)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于PDMS軟件參數(shù)化模版定制及軟件二次開(kāi)發(fā)，對(duì)海洋平臺(tái)換熱器成橇智能設(shè)計(jì)進(jìn)行了可行性應(yīng)用研究，目前已在項(xiàng)目中得到成功測(cè)試應(yīng)用。通過(guò)軟件系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析，參數(shù)化設(shè)備模塊設(shè)計(jì)和軟件智能出圖系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)是未來(lái)油氣工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展方向，其提高設(shè)計(jì)效率、降低人工成本、縮減工作周期的優(yōu)勢(shì)十分明顯，具有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]王輝.PDMS三維設(shè)計(jì)軟件在模塊化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)，2016，26（6）：18-22.

作者簡(jiǎn)介：

韓旭（1987- ），男，大學(xué)本科，主要從事總體配管和三維仿真技術(shù)方面研究工作。