發(fā)電工程三維數(shù)字設(shè)計技術(shù)研究與應用

趙長青 劉鵬

摘要：本文從三維數(shù)字設(shè)計總體方案入手，介紹了全廠、全專業(yè)、全階段的數(shù)字設(shè)計技術(shù)，通過數(shù)字化移交技術(shù)手段，將數(shù)字化設(shè)計成果拓展延伸到建造、運維階段；通過各種平臺管控機制，實現(xiàn)不同專業(yè)不同地點設(shè)計數(shù)據(jù)高度集成、數(shù)據(jù)的可視化管控及自動化管控；通過小管道三維設(shè)計技術(shù)、布置詳圖協(xié)同設(shè)計技術(shù)、可視化電纜敷設(shè)技術(shù)、虛擬空間碰撞檢查技術(shù)等技術(shù)的應用，保證了三維模型的準確性與完整性。

關(guān)鍵詞：三維數(shù)字設(shè)計；可視化；數(shù)據(jù)移交

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0133-02

三維數(shù)字設(shè)計已逐漸成為電力行業(yè)主要設(shè)計手段，長期以來形成的粗放型布置設(shè)計深度，無法滿足業(yè)主對設(shè)計成品高質(zhì)量的要求。

為滿足業(yè)主對設(shè)計成品的高標準需求、提升設(shè)計質(zhì)量、提高設(shè)計效率，山東院針對發(fā)電工程各專業(yè)在三維數(shù)字設(shè)計方案、三維數(shù)字平臺管控、三維數(shù)字設(shè)計范圍及深度、三維數(shù)字設(shè)計質(zhì)量等方面進行了深入的研究及應用，實現(xiàn)了無差錯設(shè)計、無碰撞施工、無縫隙移交的數(shù)字設(shè)計模式。

1 三維數(shù)字設(shè)計總體方案

采用以全面數(shù)字化、全專業(yè)協(xié)同、全過程可視為平臺層基礎(chǔ)特征，以標準化、精細化、自動化為應用層高級特征的數(shù)字化設(shè)計方案（圖1）。通過三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應用，極大提高了工程設(shè)計質(zhì)量，有效的縮短的項目工期，節(jié)約了采購費用及變更費用。

針對常規(guī)火電工程數(shù)據(jù)管理中存在的各階段數(shù)據(jù)無法有效利用的問題，采用“數(shù)字→集成→應用”的思路，通過編碼將各階段數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)集成，形成統(tǒng)一的、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息庫，實現(xiàn)電廠全生命周期數(shù)據(jù)的數(shù)字化存儲、集成、數(shù)據(jù)移交及應用。

2 三維數(shù)字設(shè)計應用范圍及深度

三維數(shù)字設(shè)計范圍為全廠、全專業(yè)、全階段，技術(shù)全面應用于投標設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖及竣工圖設(shè)計四個階段，并通過設(shè)計施工一體化、數(shù)字化移交等技術(shù)手段，將數(shù)字化設(shè)計成果拓展延伸到了建造、運維階段。

系統(tǒng)設(shè)計采用數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計軟件Diagram進行智能P&ID;圖的繪制，圖中所有管線、管件選用標準等級設(shè)計并標識唯一的KKS編碼。

布置設(shè)計覆蓋了包括發(fā)電廠全部工藝專業(yè)（汽機、鍋爐、脫硫、除灰、上煤、化學、水工、暖通）、電控專業(yè)（電氣、儀控）、土建專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、總交）在內(nèi)的所有專業(yè)。

數(shù)字化移交與數(shù)字設(shè)計同步實施，業(yè)主方、監(jiān)理方可通過數(shù)字化系統(tǒng)進行全三維設(shè)計審查，現(xiàn)場工代通過可視化三維模型進行設(shè)計數(shù)據(jù)的快速檢索，可進行設(shè)計信息的反饋與修改，有效提高了工程設(shè)計效率及質(zhì)量。

3 三維數(shù)字設(shè)計平臺管控

（1）不同設(shè)計專業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)高度集成。在傳統(tǒng)的工程設(shè)計過程中，各設(shè)計專業(yè)間的配合問題，成為制約電廠設(shè)計質(zhì)量和效率提高的根本障礙。三維數(shù)字設(shè)計協(xié)同工作平臺，能高度集成工藝、電控、土建等不同專業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)，徹底取消專業(yè)間的設(shè)計提資，從而從根本上解決專業(yè)間的配合難題。（2）不同設(shè)計地點的設(shè)計數(shù)據(jù)高度集成。跨地域異地協(xié)同設(shè)計是三維數(shù)字技術(shù)應用的延伸。在總部和項目部架設(shè)專線的前提下，利用定時同步互聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)同一個項目的多地點協(xié)同工作，多個項目現(xiàn)場工代直接處理施工過程中遇到的問題，并進行設(shè)計修改優(yōu)化，省略了回傳總部再修改的過程，實現(xiàn)同一工程的實時數(shù)據(jù)共享。（3）全面可視化，管控效率高。通過可視化的系統(tǒng)設(shè)計平臺、可視化的布置設(shè)計平臺、可視化的詳圖設(shè)計平臺，以及可視化的設(shè)計管理平臺，數(shù)字化設(shè)計實現(xiàn)了設(shè)計過程、設(shè)計數(shù)據(jù)、設(shè)計內(nèi)容的全面可視化，管控效率高。（4）全面自動化，管控精度高。基于三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，依據(jù)《GB/T50549-2010電廠標識系統(tǒng)編碼標準》開發(fā)工程編碼管控程序，對三維模型命名進行控制，各專業(yè)設(shè)計人員在數(shù)字化設(shè)計過程中若未按編碼規(guī)則命名將無法進行模型設(shè)計，有效避免了數(shù)字化設(shè)計過程中管道、設(shè)備、閥門等模型編碼的錯漏情況，實現(xiàn)編碼命名的自動管控，保證了編碼的準確性與完整性。

4 采用三維數(shù)字設(shè)計技術(shù)，保證模型準確性

（1）采用小管道三維設(shè)計技術(shù)，保證管道模型的完整準確。采用三維平臺進行小管道布置設(shè)計，按照分布區(qū)域及系統(tǒng)參數(shù)對小管道進行統(tǒng)一規(guī)劃、集中布置，保證小管道布置合理、美觀；可出小管道、支吊架詳細安裝圖，滿足海外項目按圖施工的要求，節(jié)約項目實施成本。（2）采用布置詳圖協(xié)同設(shè)計技術(shù)，保證煙風道模型的完整準確。以往設(shè)計工程中，煙風道布置設(shè)計與詳圖設(shè)計相互獨立，布置設(shè)計模型不包括詳圖設(shè)計模型，詳圖設(shè)計模型不以布置設(shè)計模型為基礎(chǔ)，模型精細化程度不高。通過煙風道布置詳圖協(xié)同設(shè)計軟件，實現(xiàn)詳圖設(shè)計模型與布置設(shè)計模型的同步更新，煙風道加固肋、內(nèi)撐桿等詳圖設(shè)計模型與布置設(shè)計模型緊密結(jié)合，保證了煙風道三維模型的完整性和準確性。（3）采用軸側(cè)視圖提取技術(shù)，保證暖通方管模型的完整準確。主廠房內(nèi)采暖加熱站、集控室采用三維布置設(shè)計，直接抽取管道軸測安裝圖，更形象、直觀的表達出暖通設(shè)備、管道的空間布置，便于施工安裝。（4）采用土建模型轉(zhuǎn)換技術(shù)，保證土建模型的完整準確。采用土建模型轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以將土建三維模型，二維圖紙，甚至定位數(shù)據(jù)表格等直接導入數(shù)字化設(shè)計平臺，保證土建模型的完整性和準確性。鍋爐廠鋼架模型直接導入數(shù)字化設(shè)計平臺，桿件數(shù)量、型號、定位、節(jié)點等信息與廠家模型完成一致，準確率達到100%。（5）采用可視化電纜敷設(shè)技術(shù)，保證電控模型的完整準確。通過三維設(shè)計平臺將電纜兩端設(shè)備接線盒位置精確定位，電纜通道精確定位，建立可視化電纜路徑，精確統(tǒng)計電纜長度。（6）采用虛擬空間碰撞檢查技術(shù)，保證整體模型的完整準確。在標準碰撞檢查基礎(chǔ)上，增加虛擬空間碰撞檢查，包括設(shè)備檢修空間、閥門可操作空間、人行通道、門窗開啟空間等。

5 采用三維數(shù)字化移交技術(shù)，保證移交數(shù)據(jù)的規(guī)范完整

為解決火電廠設(shè)計、施工、運行各階段數(shù)據(jù)相互獨立，無法共享和有效利用的問題，開發(fā)了數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)應用等數(shù)字化電廠移交技術(shù)，形成了完善的數(shù)字化電廠移交技術(shù)標準及質(zhì)量控制制度。

6 結(jié)語

通過三維數(shù)字設(shè)計技術(shù)在工程中的應用，形成了針對發(fā)電工程全專業(yè)、全過程的數(shù)字設(shè)計方案，滿足了業(yè)主對設(shè)計成品的高標準需求，減少了施工過程中錯漏問題的發(fā)生，極大的提高了工程質(zhì)量。通過數(shù)字化移交技術(shù)，實現(xiàn)了電廠設(shè)計、建設(shè)數(shù)據(jù)的有效積累，為電廠的運維、管理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

參考文獻

[1]潘文思，趙長青.工藝管道三維數(shù)字化設(shè)計研究[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2012（08）：143.

[2]郝倩，趙長青，生韻姿.基于PDMS三維平臺的土建模型導入技術(shù)研究[J].山東電力技術(shù)，2015（S1）.