探討BIM技術在熱電廠設計過程中的應用

蔡新桃 渠懷迪

【摘 要】智慧電廠是電力行業邁向工業4.0的核心內容之一，要求發電過程的數字化、自動化、信息化、標準化，而這四”化”實現的前提是電廠設計過程中必須做到信息三維模型化。BIM技術因為其強大的數字化模型屬性，將會在智慧電廠項目中廣泛使用。熱電廠項目中，目前的BIM軟件主要有revit和PDMS，本文簡要介紹了BIM軟件的主要特點及與傳統二維軟件比較的優勢，結合BIM三維設計軟件在北海項目設計中的應用，系統的介紹了PDMS等BIM軟件在項目設計中使用的流程及注意事項。

【關鍵詞】BIM;PDMS軟件;熱電廠

建筑信息模型（Building Information Modeling）是建筑學、工程學及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑資訊模型一詞由Autodesk所創的。它是來形容那些以三維圖形為主、物件導向、建筑學有關的電腦輔助設計。根據BIM的特點，其主要應用在建筑和結構設計方面，主要的軟件為revit，但是隨著BIM技術的發展，很多工程設計公司比較認同將PDMS軟件也看作BIM軟件集合中的一種。

PDMS和revit等BIM軟件，它們均以數據庫為核心，高度參數化，并具有準確、直觀、方便靈活等特點，因此BIM在電力、化工等行業的工程設計項目中應用越來越廣。本文先介紹BIM軟件的特點及與傳統二維設計相比的優點，說明在現有項目中使用BIM軟件的必要性，再通過北海項目具體探討BIM在熱電廠項目中應用。

一、BIM特點及優點

首先，BIM具有直觀性，BIM是一個虛擬的三維繪圖空間，可以從不同的角度查看模型中的元件，元件位置十分精確，設計和校審人員很容易查看模型中元件的布置是否合理。第二，BIM具有數據共享性，一是不同專業的人可以共享同一個項目中的數據庫，在數據庫中以相應權限操作沒有被他人占用的管線及設備等可以不受影響;二是不同項目可以共享一個數據總庫，只要對數據總庫進行建設和支持，我們就可以在具體的項目庫中很容易的添加我們需要的數據，可以一勞永逸。第三，三維碰撞檢查，BIM能自動地在元件和各專業設計之間進行碰撞檢查，包括管道保溫層之間，管道與設備之間，管道和建筑結構之間的各種碰撞，并能給出碰撞報表，在整體上保證設計結果的準確性。第四，BIM中的主要軟件revit和PDMS具有開放的開發環境，可通過接口將BIM等與其他軟件進行相互轉換;此外BIM還方便進行二次開發，能開發和使用很多簡化工具，并且能根據行業、公司、項目的要求定制出圖格式和風格，已達到項目的出圖要求。

二、BIM軟件在北海項目中的應用

北海項目建設規模為：一期配套熱電廠建設規模為1x234t/h循環流化床鍋爐及1x60MW抽凝汽式汽輪發電機組。

BIM在項目設計中的步驟主要有：建立項目數據庫;建立基本模型，包括建筑結構模型、設備模型、管道模型，支吊架模型;將不同軟件的模型整合到統一平臺;出圖，包括出單管圖、管道布置圖和支吊架圖等;出材料，包括管道材料、支吊架材料、保溫材料等各種導入模型的需要統計的材料。下文主要按以上步驟探討BIM在北海項目中的應用，提出項目實施過程中的心得。

2.1 建立項目數據庫

數據庫來源主要有兩部分，一部分是按照公司BIM管理規定自建的數據庫，另外一部分是購買的軟件自身帶有的數據庫（如路草三維軟件數據庫），搭建項目框架時，要根據項目的需要選擇合適的數據DB或簇。完善的數據庫是三維項目成功必備的條件，一個完整準確精細的數據庫可以給后續的建模、材料統計、出圖帶來非常大的便利，不僅使模型美觀，還能將整個項目完全真實的再現。所以在做三維項目時，一定要將數據庫的建立放在首位。

2.2 基本模型的建立

2.2.1 結構和建筑模型

結構三維建模有三種方式：一種是用結構計算軟件將內容轉換為特定的格式文件導入到revit中，第二種是將特定的文件導入到PDMS中，第三種是在PDMS或revit軟件中直接建模。至于使用哪種方式比較簡便，不同專業的人有不同的意見。因為火電站是工業項目，側重點是電站的系統和工藝，結構要為工藝和管道布置服務，所以筆者認為將結構設計的內容通過特定格式轉化導入到PDMS中，再根據需要在PDMS中局部修改這種方式最合適。

建筑模型，也可以分為PDMS中建模和revit中建模。因為PDMS中的建筑建模缺少其他公司的二次開發，且操作不便，同時隨著revit的不但發展和完善，筆者認為三維工程項目中用revit軟件來建筑建模將是一種趨勢。

2.2.2 設備、管道和支吊架模型

設備建模，熱電廠項目中主要是使用PDMS建模，有兩種方式，一種是讓設備廠家提供設備模型，設計人員導入到總模型中，第二種是設計人員建模。因現在的設備廠家均是采用三維設計，為了節省項目設計周期和設計精度，筆者強烈建議由設備廠提供模型文件，最好在項目的相關協議中注明。對于設計人建模的部分，要善于總結和積累，將相似的設備模型制成標準模板，在不同的項目中調用，這樣可以節省大量的時間。特別是那些由于設備沒有訂貨而需要開天窗的項目中，用相似的設備模型代替這種方法更能體現出優勢。

在電站三維設計中，管道建模是最重要的，PDMS軟件就是為了管道建模而生的。管道建模牽涉的內容最廣，建模耗費的時間和精力最多，熱電廠的設計體現到三維設計中很大一部分就是管道設計。筆者認為，要做好管道建模設計，首要條件就是必須保證數據庫的完整性和準確性，在此基礎上需要設計者多積累綜合運用各種軟件知識。

2.3模型的集成

BIM是軟件的集合，里面的軟件種類比較多，在一個三維設計項目中，不同專業使用不同的軟件，比如土建專業使用的revit軟件、工藝專業使用PDMS軟件，最終需要將這些軟件建立的模型整合到一種軟件中，目前使用的較多的集成軟件為Navisworks。

2.4圖形和材料的輸出

圖形的輸出主要有ISO圖和平面圖的輸出。ISO圖的輸出難點是圖框的定制。圖框定制的越合理，圖紙的表示的內容就越完整，圖面越美觀。平面圖的輸出，目前主要使用的是相關軟件公司的二次開發軟件，圖面有瑕疵，但是能夠滿足項目施工的要求。筆者認為，設計單位和業主需要適應軟件出圖的風格和圖面，需要軟件公司和大家一起做到三維模型輸出的二維圖紙不再人為修改任何地方。

BIM中材料的輸出包括建筑結構材料、管道材料、支吊架材料、保溫材料等各種材料。特別是現在總包項目越來越成為主流，為了節約材料和時間成本，對各種材料的統計購買要求十分準確，而BIM能夠將材料按照1比1的比例精確的呈現。

三、結束語

BIM由于自身直觀性、數據共享性，軟件兼容性，設計精確性等特點，在以后的工程設計中應用會越來越廣。本文通過對北海項目BIM建模過程的探討，提出了自己在使用BIM過程中的認為需要注意的環節及重點，為熱電廠三維設計提供參考。

【參考文獻】

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