大等級在電站汽水小管道三維設計中的應用與實踐

摘要：可視化和精細化是火力發電廠布置技術發展的大趨勢。可視化主要體現在三維協同設計的手段上；而精細化的布置設計主要體現在設計深度、設計準確度和對工程量的精確控制上。主要從精細化方面闡述了汽水小管道包括哪些內容，通過汽水小管道在三維平臺中的實際工程應用經驗，分析得出汽水小管道采用三維平臺設計可以降低現場施工難度，節省工程造價，使小管道布置設計更合理美觀；同時小管道采用大等級模式可以有效提高汽水小管道的設計效率，明顯減少設計周期。

關鍵詞：三維設計；精細化設計；小管道；大等級

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）30-0123-02

從最近幾年看國家越來越重視環境保護和可持續發展，審批下來的能源項目中火力發電廠越來越少，這些審批下來的火力發電廠對于國內各家設計單位來說是僧多肉少，競爭趨于激烈，對設計院的設計工作也提出了更高的要求，先進的設計手段成為了各設計單位的核心競爭力。

一、汽水小管道范圍

小管道泛指小口徑管道，在設計上按專業主要分為熱控儀表小管道和汽水小管道。熱控小管道主要包括汽、水、油管道的溫度、壓力、液位、流量、取樣。汽水小管道主要集中在汽機側，主要包括本體疏水集管、高低加放水排汽、軸封系統、輔汽系統疏水及其他系統排氣放水管道等，管線多而冗雜。

二、汽水小管道使用三維設計的必要性

目前，國內管道施工圖出圖深度一般是設計院只出DN80及以上管道的安裝圖以及汽輪機本體管道密集區的規劃布置圖，DN80以內的中、低壓小口徑（主要指汽水小管道）管道均由安裝單位現場布置，正在報批中的電力行業標準《大型火力發電廠施工圖設計文件內容深度規定》也基本延續這一慣例。

1.精細化設計要求汽水小管道使用三維設計

我國專業的電力建設公司可以將小管道統一規劃布置并安裝，小管道的材料包含在安裝合同之內，由安裝公司采購，由施工單位進行二次設計，如果嚴格從設計流程上來講是不符合規范的，因施工單位的設計水平不同也導致小管道的二次設計不一定能保證其合理與美觀、材料的選材是否正確、安裝維修是否方便等要求；同時，海外發電項目多與國內的設計施工習慣不同，國外非專業的安裝隊伍與業主簽訂的合同是按圖施工、按圖取料，沒有圖紙和材料清單就無法領料、施工，因此要求設計院所有的管道均要出設計圖紙并統計材料。所以小管道使用三維設計可以很好地解決這個問題，這種精細化設計理念可以為設計單位提供差異化設計優勢，為業主提供更高效的設計服務。

2.大管道三維設計流程趨于成熟

現在大管道基本都在使用三維設計平臺，大管道布置設計用到的支吊架、保溫、放坡、施工圖出圖及材料清冊等工具已經走通，設計流程趨于成熟。這些技術都可以用到小管道上。

3.提高效率和節省后期施工工期

小管道使用三維設計后，對施工圖單位來說將不用再請設計人員現場設計，考慮空間碰撞的問題、布局是否合理美觀問題等，這些問題都能在三維設計階段得到很好地解決，這樣就能提高效率，大大節省后期施工工期。

4.精確控制工程量

精細化布置設計的重要目標之一是精確控制工程量和工程造價。為此，精細化設計要做到精確控制每一分項工程、分部工程的工程量，這其中就包括管道設計后期的小管道設計，小管道布置設計完成后可以完全自動地抽取材料量，不需要再提供人力物力去統計材料。布置設計達到這樣的深度和細度后，每一根小管道均有規劃布置，每一根小管道的管道長度、閥門個數等都可以不用計算余量，這將為業主和承包方節省大量工程造價，為施工單位節省人力、物力。

5.消除虛擬空間碰撞

汽水小管道使用三維設計可以有效解決管道支吊及設備、管件檢修空間碰撞問題。

三、汽水小管道應該采用大等級

等級作為三維設計平臺的特殊產物，通俗地講就是人為地把管道上的各種管件從GD87、GD2000等國標中手動篩選出來，添加到某個數據層次下供建模時使用。

1.管道大等級小等級

大等級和小等級只是相對的說法。大等級包含的管道元件要比小等級容量大，只是相比小等級來說需要建立的數據層次要少很多。先來看看目前大管道常用小等級的建立方法，在做某個卷冊前，設計人需要根據本卷冊用到的材料種類、壓力等級、溫度等因素，從GD87、GD2000等國標中篩選本卷冊用到的材料，并添加到自己建立的數據層次（如SPEC J1201）中，如出現材料種類不足或設計變更時需要重新到等級庫中添加，自己設計的不同卷冊需要建立不同的小等級，重新創建數據層次。而大等級是從GD87、GD2000等國標中篩選整個項目用到的材料種類，由項目負責人安排人統一負責這個大等級的建立和補充。

2.大等級與小等級相比優勢明顯

三維設計中設計人的工作量包括建立等級、設計管道模型。對于設計人來說，很顯然如果采用大等級模型，其工作量將減去建立某個或者幾個卷冊小等級創建的工作量。

大等級將全盤考慮整個項目用到的材料，優勢是節省各分卷冊創建等級的時間，提高建模效率、標準和質量，提高工效方面效果明顯。

3.大等級如何構建

由大等級的定義和相對優勢可以看出，大等級的創建和小等級創建的不同點主要在于大等級要兼顧所有卷冊，范圍要大很多。大等級里要能包括各種材料、管徑、元部件、壓力等級等要素。由此可見，大等級的構建將作為小管道設計的頂層設計，應該得到主設人或設計總工程師的重視。

大等級的構建不外乎兩種情況，即一次性大而全地概括所有卷冊、所有機組類型，或者根據已有的工程針對本工程創建一個初始的大等級。這個大等級可以不用全面包括所有卷冊，但是這個大等級要具有可擴展性，即可以通過提資來逐步補充完善大等級，后者將是行之有效的大等級構建的較好方案。

4.大等級的管理與提資

根據某實驗臺架項目和某國外項目的經驗可以看出，大等級雖然優勢明顯，組織模式采用專人負責等級的創建和管理，但大等級對等級負責人要求較高，等級負責人需要對整個項目的小管道材料種類要有深入的了解，特別是在沒有參考項目的情況下，如何收集資料確定材料種類將是一個有挑戰的工作，這就是為什么大管道一直在沿用小等級的關鍵原因，而小等級用到的材料對于設計人來說相對容易確定。

如何使用三維平臺設計小管道前做好大等級管理呢？答案是提資，由每個卷冊設計人進行提資，專人負責收資，確定等級劃分原則，對于以后遇到需要對某個大等級添加元件時只需要向等級負責人提資即可。

5.大等級在小管道應用的優勢

這種大等級模式因汽水小管道布置相對集中、材料種類比大管道少等原因，已經完全可以在流程上走通并在實際工程中應用。大等級在小管道設計中的應用優勢有以下幾點：大等級由專人統一負責管理，降低了等級差錯率；節省設計人創建等級時間，提高工效；小管道設計人可以負責設計小管道相對較為集中的區域，如基座附近，這樣設計人可以在小管道布置完成后兼顧小管道布置的優化。

四、結語

隨著設計單位投標火力發電工程項目的競爭日趨激烈，火力發電廠設計方式的可視化、布置設計的精細化、設計出圖的標準化將是未來布置設計的大方向；可視化、精細化、標準化在三維設計中都能較為完美地體現出來，實現小口徑管道出圖也都已成為現實；通過制訂汽水小管道集中布置原則及模塊化集中布置方案，可以使小管道布置在大等級頂層設計完善、小管道設計符合規程、規范的前提下基本達到布置合理和美觀的效果，應用成熟的三維設計平臺完整模擬施工現場環境進行精細化布置設計，還能滿足國外項目對施工工藝由安裝變組裝的更高要求，同時能夠準確統計小管道材料量，提高采購精確度，有效控制設計單位各項目的運輸成本，將來大等級也會在大管道三維設計中得到推廣。

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（責任編輯：王祝萍）