海洋石油平臺電纜布線綜合軟件研發(fā)及應(yīng)用

李 俊，倪學莉，崔正清

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

目前，海洋石油平臺電纜布線圖設(shè)計（儀表專業(yè)、電氣專業(yè)及通訊專業(yè)）采用CAD制圖軟件而成，需投入大量的設(shè)計工時。而實際上，由于設(shè)計文件畫面繁雜，現(xiàn)場施工人員明確電纜的實際走向需花費大量時間，造成現(xiàn)場施工人員背離設(shè)計圖紙，自行進行電纜敷設(shè)，喪失了電纜布線圖應(yīng)有的功能。原設(shè)計主要缺點為設(shè)計文件畫面繁雜，不便于現(xiàn)場施工，無法保證施工人員的準確性及工作效率；設(shè)計圖紙不統(tǒng)一、不規(guī)范，不同項目的電纜布線圖形式多樣化；在計算電纜長度、托架填充率時需人工進行核算，影響設(shè)計效率，同時手工計算容易出錯率增大。

1 電纜布線圖優(yōu)化設(shè)計目標及軟件編制原則

1.1 設(shè)計目標

通過自研開發(fā)海洋石油平臺電纜布線綜合軟件自動輸出電纜路徑圖，突破原有手工繪制的設(shè)計方法，大大提高設(shè)計電纜布線圖的效率，減少設(shè)計人員工時投入并提高現(xiàn)場工人的施工效率。本綜合軟件可實現(xiàn)如下功能：

（1）準確描述海洋石油平臺電纜布線路徑、長度及電纜起點設(shè)備所在層；

（2）準確計算電纜托架（儀表、電氣及通訊）承載的電纜類型及數(shù)量；

（3）準確計算電纜托架（儀表、電氣及通訊）的填充率；

（4）準確計算平臺儀表分系統(tǒng)（PCS、ESD、FGS）及電氣系統(tǒng)（LV，ELV）各類型的電纜總長度及整個平臺各類型的電纜總長度；

（5）準確計算單段托架及總托架上的電纜重量；

（6）提供電纜托架（儀表、電氣及通訊）的建議寬度；

（7）自動生成電纜清冊及電纜路徑表報告（儀表、電氣及通訊）。

1.2 軟件編制原則

本綜合軟件編制原則應(yīng)遵循如下幾點原則[1-2]：

（1）明確設(shè)計文件成果的需求；

（2）遵循本行業(yè)本單位的規(guī)范和要求，做好軟件開發(fā)過程中的文字記錄，保證設(shè)計的規(guī)范性和正確性；

（3）以設(shè)計人員為本，盡量減少設(shè)計人員的工作步驟和時間，體現(xiàn)其高效性，為設(shè)計人員真正節(jié)省簡單的重復勞動。

2 軟件生成電纜布線圖的實現(xiàn)要點

2.1 制定前期輸入條件及規(guī)則

總結(jié)儀表文件需求，最終軟件編制歸納為工作簿共有 14 張表，分別為 Parameters，ESD1，ESD2，PCS1，PCS2，F(xiàn)&G1，F(xiàn)&G2，Summation，ESD CABLE PATH REPORT，PCS CABLE PATH REPORT，F(xiàn)&G CABLE PATH REPORT，ESD CABLE SCHEDULE REPORT，PCS CABLE SCHEDULE REPORT，F(xiàn)&G CABLE SCHEDULE REPORT[3-4]。

（1）需要前期錄入的文件如下：

表Parameters是填寫基本資料-定義后的托架分段及對應(yīng)的寬度和長度，每個系統(tǒng)所用電纜的規(guī)格及外徑，建議托架寬度的托架梆高和托架面積使用率，項目文件報告名稱及電纜長度的裕量。

表ESD1，PCS1，F(xiàn)&G1為填寫路徑順序表格。

（2）軟件自動生成的文件如下：

表ESD2，PCS2，F(xiàn)&G2是計算所用 （針對單系統(tǒng)），不需要填寫；

表 Summation 是將表 ESD2，PCS2，F(xiàn)&G2 計算結(jié)果匯總，同樣不需要填寫。（針對整個平臺）

表 ESD CABLE PATH REPORT，PCS CABLE PATH REPORT，F(xiàn)&G CABLE PATH REPORT，ESD CABLE SCHEDULE REPORT，PCS CABLE SCHEDULE REPORT，F(xiàn)&G CABLE SCHEDULE REPORT是自動生成的三系統(tǒng)的電纜路徑和電纜清冊報告。

相比原電纜布線圖現(xiàn)設(shè)計方式更智能、更科學、更精準，大部分文件都為軟件自動生成，節(jié)約工時。

2.2 軟件實現(xiàn)功能點

（1）準確描述平臺電纜鋪設(shè)路徑及長度。

首先，依據(jù)電纜托架圖將托架分段，分段命名原則為：

UPPER DECK：“U1→”～“U2→”～……“Un→”；（n=1，2，……）

MIDDLE DECK：“M1→ ”～“M2→ ”～……“Mn→”；（n=1，2，……）

LOWER DECK：“L1→”～“L2→”～……“Ln→”；（n=1，2，……）

WORKING DECK：“W1→”～“W2→”～……“Wn→”；（n=1，2，……）

CLAMP：“CLAMP1→”～“CLAMP2→ ”～……“CLAMPn→”；（n=1，2，……）

FLD→：托架標高，電纜進托架段；

FLU→：托架標高，電纜出托架段；

END：直接填寫電纜末端接進的設(shè)備，如CCR，PSL，F(xiàn)JB 等

分段基本原則：①垂直托架單獨分段；②同一段分段寬度必須相同；③以接線箱為分段點；④以三通或四通為分段點。

其次，在表 ESD1，PCS1，F(xiàn)&G1 對應(yīng)欄中，按照經(jīng)過路徑順序填寫“1，2，3……”，未經(jīng)過則不填，當路徑填寫出現(xiàn)重碼或漏碼軟件就會出現(xiàn)紅色及“Error”，便于設(shè)計人員校對，提高設(shè)計的準確率。

最后，表會通過邏輯判斷合并后自動將電纜路徑提取出來，即：cable path列。

（2）直接得到單根電纜長度以及某種規(guī)格電纜的總長度。

首先，在定義托架分段時，需標注此分段的長度，將此分段長度填入表Parameters對應(yīng)欄中。FLD，F(xiàn)LU因為是托架標高，所以建議取最大標高。

其次，“電纜路徑”表通過邏輯求和會自動計算出單根電纜長度以及某種規(guī)格電纜的總長度。

（3）直接得到定義后的某段托架上的電纜種類及數(shù)量。

“電纜路徑”表通過邏輯求和會自動計算出某段托架上的電纜種類及數(shù)量。

（4）直接得到定義后的某段托架的填充率。

首先，在定義托架分段時，需標注此分段的寬度，將此分段寬度填入表Parameters的對應(yīng)欄中。

其次，表 ESD2，PCS2，F(xiàn)&G2（針對單系統(tǒng)）會自動計算出某段托架的填充率 （分為2種方法計算：最小計算法-單根電纜面積以圓形計算，最大計算法-單根電纜面積以正方形計算）。可根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，權(quán)衡選取一個較科學的填充率。

（5）能根據(jù)某段托架電纜總面積計算建議的托架寬度。

（6）能直接得到三系統(tǒng)電纜路徑和電纜清冊報告。

3 電纜布線圖的應(yīng)用實例分析

3.1 成功應(yīng)用案例分析

以LW3-1 CEP PCS平臺電纜“I-JBP3006-01”為例描述電纜布線圖的成功應(yīng)用案例。

（1）依據(jù)電纜托架圖將托架分段并命名，分為：

UPPER DECK：U01，U02……；MIDDLE DECK：M01，M02……；SECONDE DECK OF MIDDLE DECK：S01，S02……；

MEZZANINE DECK：Z01，Z02…… ；LOWER DECK：L01，L02……；SECOND FLOOR OF LOWER DECK：F01，F(xiàn)02……；CCR：C01，C02……在電纜托架圖上畫出，如圖1所示。

圖1 托架分段命名原則Fig.1 Naming principle for section of cable tray

（2）將表Parameters所需資料填好。

（3）按照路徑將托架分段順序填入路徑表。

電纜 “I-JBP3006-01”的路徑為”CEP-JBP-3006→L20→L15→L14→M25→S03→C27→C25→C06→PCS Marshalling Cabinet”，則在對應(yīng)的“L20”欄中填寫“1”，在對應(yīng)的“L15”欄中填寫“2”，依次類推。 在“START”欄中填“CEP-JBP-3006”，在“END”欄中填“PCS Marshalling Cabinet”。

（4）通過電纜布線綜合軟件自動計算出整個平臺某種規(guī)格電纜的總長度，某段托架上的電纜種類及數(shù)量，定義后的某段托架的填充率（分為2種方法計算：最小計算法為單根電纜面積以圓形計算，最大計算法為單根電纜面積以正方形計算）及建議的托架寬度如圖2所示。

圖2 平臺某種規(guī)格電纜的總長度、某段托架上的電纜種類、數(shù)量及填充率Fig.2 Total length of specification cable，cable type，quantity and filling rate on cable tray

3.2 應(yīng)用推廣性及效益情況

（1）設(shè)計工時對比分析

應(yīng)用前計劃需要投入工時：設(shè)計工時為90 h（電纜清冊、電纜料單），繪圖工時為120 h（電纜布線圖），共計210 h；應(yīng)用電纜布線綜合軟件后投入工時預(yù)估：設(shè)計工時為60 h，繪圖工時為10 h，共計70 h；單電纜布線圖工時節(jié)約41%，如圖3所示，整體設(shè)計文件時間節(jié)約67%，如圖4所示。

圖3 電纜布線對比圖Fig.3 Comparison of cable layout drawing

圖4 電纜布線、電纜清冊及電纜料單工時對比圖Fig.4 Comparison of cable layout drawing，cable schedule and cable list

（2）出圖文件版式對比

應(yīng)用前設(shè)計圖紙不統(tǒng)一、不規(guī)范，畫面繁雜，不便于施工人員施工；應(yīng)用后圖面信息完整、準確、全面、美觀，便于現(xiàn)場施工。

（3）信息完整性及準確率對比分析

應(yīng)用前設(shè)計電纜布線圖需要手工計算電纜托架填充率，單根電纜長度及各類型電纜總長度，工作量大，容易出錯；應(yīng)用后軟件自動生成托架的填充率及建議托架寬度，平臺電纜鋪設(shè)各類型的總長度，單根電纜長度及電纜清冊等多份文件，信息量得到很大提高。

4 結(jié)語

針對原有海洋石油平臺電纜布線圖存在的設(shè)計文件畫面繁雜、投入工作量大、圖紙不規(guī)范、不統(tǒng)一、不便于現(xiàn)場施工、無法保證施工人員的準確性及工作效率。本文提出了解決電纜布線圖的新方案，并確定了自動生成電纜布線綜合軟件的設(shè)計原則，取得了多方面成果，并在荔灣3-1、番禺4-2/5-1、LF7-2、SZ36-1II期等項目中得到了成功應(yīng)用。現(xiàn)階段已在海洋石油平臺設(shè)計中得到全面應(yīng)用，具有很好的實用及推廣價值，高效滿足儀表、電氣及通訊專業(yè)的布線需求，減輕施工人員的工作量及提高施工人員的準確率。

[1] 陸德民.石油化工自動控制設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.

[2] 樂嘉謙.儀表工手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[3] 王艷紅，王衛(wèi)紅，紀睿琪.Excel 2010中文版入門與實例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[4] 李玫.Excel 2007中文版實用教程[M].北京：上?？茖W普及出版社，2009.