PDMS與CAESARII軟件的數(shù)據(jù)交互探討

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)的一款三維工廠設計軟件，是目前國內(nèi)三維工程設計的主流軟件之一，在石油化工領域市場占有率達到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)公司的管道應力分析軟件，內(nèi)置完備的國際通用管道設計規(guī)范，既可以進行靜態(tài)分析，也可進行動態(tài)分析，功能相當齊全。全面、實用、方便的優(yōu)點，使其被廣泛用于管道應力分析[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)成應力文件的開發(fā)思路和方法。

1 應力模型的傳統(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，導致模型出錯。隨著管道復雜程度提高，節(jié)點增多，這些弊端會更加明顯。因此，直接從PDMS模型中導出應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行討論。

2.1 程序設計流程

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)都必須嚴格按照CAESARII中性文件的格式要求進行組織，否則無法準確轉(zhuǎn)換成應力文件(.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)成應力文件(.C2)，通過工具欄Tools下External Interface中的按鈕調(diào)出該工具進行轉(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的應力文件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)直接導出應力文件(.C2)的功能。PML語句如下所示：

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

2.2.4程序界面構建

核心功能實現(xiàn)后，為方便用戶操作，需要設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；導出每根管道信息到單獨的應力文件或者導出整個管系到一個應力文件；對存儲路徑、溫度壓力對應的屬性、節(jié)點的增量等進行初始化設置。

結合以上思路，構建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，選取了一條比較復雜的管道測試驗證如圖3所示。該管道的PDMS模型左側所示，通過插件程序的轉(zhuǎn)換，很快得到了右側所示的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模型中都得到了準確表達，各分支的連接關系以及支架位置也都與PDMS模型一致。因此該程序的設計效果與預期一致。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)換成應力模型，這極大地提高了設計人員的效率，同時也避免了手動輸入導致的數(shù)據(jù)錯誤。該程序的便捷性與準確性使其迅速在實際項目中得到推廣。