朱周軍

(鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司，浙江 寧波 315000)

PDMS軟件是由AVEVA公司開發(fā)的一款三維工廠設(shè)計軟件，是目前國內(nèi)三維工程設(shè)計的主流軟件之一，在石油化工領(lǐng)域市場占有率達(dá)到70%[1]。同時該軟件具有良好的軟件開放性，支持用戶二次開發(fā)，在三維模型設(shè)計過程中，可以提取工程數(shù)據(jù)并輸出各種報表。

CAESARII軟件是?？怂箍?Hexagon)公司的管道應(yīng)力分析軟件，內(nèi)置完備的國際通用管道設(shè)計規(guī)范，既可以進(jìn)行靜態(tài)分析，也可進(jìn)行動態(tài)分析，功能相當(dāng)齊全。全面、實用、方便的優(yōu)點，使其被廣泛用于管道應(yīng)力分析[2]。

本文根據(jù)實際工作中的開發(fā)案例，介紹了如何從PDMS模型中提取數(shù)據(jù)并自動轉(zhuǎn)成應(yīng)力文件的開發(fā)思路和方法。

1 應(yīng)力模型的傳統(tǒng)建模方法

CAESARII軟件的傳統(tǒng)建模方法是對照管道單線圖所給信息，手動輸入管道的直徑、壁厚、節(jié)點類型(包括彎頭、三通等)、溫度、壓力等信息。手動建模的弊端主要體現(xiàn)在以下兩方面： 耗時，建模時需要查詢每段節(jié)點間的距離、每個節(jié)點的類型等；容易出錯，數(shù)據(jù)在查詢與輸入之間容易出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致模型出錯。隨著管道復(fù)雜程度提高，節(jié)點增多，這些弊端會更加明顯。因此，直接從PDMS模型中導(dǎo)出應(yīng)力文件就顯得很有必要，它不但能提高建模效率，還能避免輸入錯誤。

2 數(shù)據(jù)交互程序的開發(fā)

PDMS軟件包含了應(yīng)力建模所需的所有信息，如何有效地提取所需信息，與CAESARII軟件數(shù)據(jù)如何交互從以下幾個方面進(jìn)行討論。

2.1 程序設(shè)計流程

PDMS軟件提供了PML語言(一種面向?qū)ο蟮暮暾Z言)作為二次開發(fā)工具。利用PML語言可以讀取并處理PDMS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，包括管道的尺寸、壁厚、管徑、材料等，也可以設(shè)計程序界面，提升用戶的可操作性。程序遍歷每個管道分支中的元件，將各元件的數(shù)據(jù)按CAESARII中性文件的格式要求進(jìn)行組織與格式化，然后生成符合CAESARII要求的中性文件(.CII)，再通過CAESARII自帶的工具(iecho.exe)將其轉(zhuǎn)成應(yīng)力文件(.C2)，使其能被CAESARII識別。PDMS與CAESARII軟件數(shù)據(jù)交互程序流程如圖1所示。

圖1 PDMS與CAESARII軟件數(shù)據(jù)交互程序流程示意

2.2 程序?qū)崿F(xiàn)

2.2.1數(shù)據(jù)提取

管道常見元件包括： 直管、彎頭、三通(開口焊、支管臺)、異徑管、閥門(閘閥、截止閥、止回閥、蝶閥和控制閥等)、支架、法蘭、墊片以及其他。針對不同元件所提取的數(shù)據(jù)有所不同，以彎頭、三通、異徑管以及閥門為例，所需要提取的必要信息見表1所列。除此之外，如管徑、壁厚、溫度、壓力、保溫信息等通用數(shù)據(jù)也需要提取。

表1 常見元件的必要信息

2.2.2數(shù)據(jù)格式化

1)關(guān)于中性文件 。CAESARII中性文件[4](.CII格式)的內(nèi)部分為多個章節(jié)，每個章節(jié)有特定的名稱，各章節(jié)的名稱及作用見表2所列。為了將管道數(shù)據(jù)進(jìn)行清晰的分組，每個章節(jié)又以“#$”加章節(jié)名稱的形式開始。所有數(shù)據(jù)都必須嚴(yán)格按照CAESARII中性文件的格式要求進(jìn)行組織，否則無法準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換成應(yīng)力文件(.C2)。

表2 中性文件章節(jié)信息

2)生成中性文件。各元件數(shù)據(jù)提取后需要按照中性文件的格式要求進(jìn)行格式化。以ELEMENTS為例，每一組數(shù)據(jù)包含了FROM，TO，ΔX，ΔY，ΔZ，直徑、壁厚、保溫厚、腐蝕裕量、溫度、壓力等共30個數(shù)據(jù)以及與AUX_DATA相關(guān)的13個數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)整理完后以中性文件(.CII格式)的形式保存到本地磁盤。

2.2.3應(yīng)力文件生成

CAESARII軟件自帶轉(zhuǎn)換程序可以將中性文件(.CII)轉(zhuǎn)成應(yīng)力文件(.C2)，通過工具欄Tools下External Interface中的按鈕調(diào)出該工具進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作，也可以通過批處理的方式轉(zhuǎn)換。中性文件以NeutralFile.cii為例，所在目錄下會生成相應(yīng)的應(yīng)力文件NeutralFile.c2。批處理語句如下所示：

f： ProgDiriecho.exe f： DataDirNeutralFile.cii

其中，f： ProgDir為iecho.exe的路徑，f： DataDir為cii文件的路徑。

為了簡化用戶轉(zhuǎn)換應(yīng)力文件的操作，可以將該批處理語句寫到PDMS插件中，從而實現(xiàn)直接導(dǎo)出應(yīng)力文件(.C2)的功能。PML語句如下所示：

syscom |f： ProgDiriecho.exe f： DataDirNeutralFile.cii|

2.2.4程序界面構(gòu)建

核心功能實現(xiàn)后，為方便用戶操作，需要設(shè)計一個合理且簡明的界面。實現(xiàn)的功能包括以下幾方面： 添加、刪除、清空管道列表，調(diào)整列表順序；過濾掉小管徑的分支；導(dǎo)出每根管道信息到單獨的應(yīng)力文件或者導(dǎo)出整個管系到一個應(yīng)力文件；對存儲路徑、溫度壓力對應(yīng)的屬性、節(jié)點的增量等進(jìn)行初始化設(shè)置。

結(jié)合以上思路，構(gòu)建PDMS與CAESARII數(shù)據(jù)交互的程序界面如圖2所示。

圖2 PDMS與CAESARII數(shù)據(jù)交互程序界面示意

2.3 程序驗證

為了驗證程序的可行性及實用性，選取了一條比較復(fù)雜的管道測試驗證如圖3所示。該管道的PDMS模型左側(cè)所示，通過插件程序的轉(zhuǎn)換，很快得到了右側(cè)所示的CAESARII模型。對比兩者模型可以看出，該管道中的直管、彎頭、三通、異徑管、法蘭、閥門在CAESARII模型中都得到了準(zhǔn)確表達(dá)，各分支的連接關(guān)系以及支架位置也都與PDMS模型一致。因此該程序的設(shè)計效果與預(yù)期一致。另一方面，同樣以該管道為例，CAESARII模型的建模時間由原先的超過10 min縮短至現(xiàn)在的幾秒鐘，簡化了應(yīng)力工程師在建模上的時間消耗，大幅提高了工作效率。

圖3 管道PDMS模型(左)與CAESARII模型(右)對比示意

3 結(jié)束語

通過對PDMS軟件和CAESARII軟件的研究以及實際編程操作，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互的自動化。利用該程序，能夠在幾秒鐘內(nèi)將PDMS模型轉(zhuǎn)換成應(yīng)力模型，這極大地提高了設(shè)計人員的效率，同時也避免了手動輸入導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯誤。該程序的便捷性與準(zhǔn)確性使其迅速在實際項目中得到推廣。