BIM技術在火力發電項目應用的幾點探索

摘 ?要：BIM技術作為一項新技術，旨在提升管理水平、降低建造成本、提高施工質量、縮短工期等，其在建筑行業的應用越來越廣，得到越來越多建設單位和施工單位的重視。通過總結東莞市厚街環保熱電廠項目、長沙市黑麋峰生活垃圾發電項目、汝南縣生物質熱電聯產項目等火力發電項目的BIM技術應用成果，探索BIM技術在火力發電項目的應用方向和方法，進而引發對BIM技術在火力發電項目的發展方向的思考。

關鍵詞：BIM技術;火力發電項目;施工階段

中圖分類號：TP317.4;TB237 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）13-0117-04

Abstract：BIM technology，as a new technology，aims to improve the management level，reduce the construction cost，improve the construction quality and shorten the construction period. It is widely used in the construction industry，and has been paid more and more attention by the building units and construction units. Through the construction of Houjie environmental protection thermal power plant project in Dongguan City，the domestic waste power generation project of Heimifeng in Changsha City，and the biomass cogeneration project in Runan County. This paper summarizes the application results of BIM technology in thermal power generation projects，explores the application direction and method of BIM technology in thermal power generation projects，and then leads to the thinking of the development direction of BIM technology in thermal power generation projects.

Keywords：BIM technology;thermal power generation project;construction stage

0 ?引 ?言

BIM技術在中國發展到今天，除了給傳統建筑業帶來了沖擊外，也將和其他先進科技結合，以“BIM+X”的模式將應用領域從智慧工地向智慧城市的方向邁進。BIM作為一種管理工具、一種技術手段已經深入工程行業人心。然而，現階段由設計院牽頭的BIM正向設計的應用市場還不成熟，以至于在項目建造過程中，BIM工作主要由施工單位或BIM咨詢單位完成。基于節能環保、電能短缺的需要，一座座火力發電廠拔地而起。在當前國內的BIM技術應用背景下，在我單位（湖南省工業設備安裝有限公司）近五年內作為施工總承包方承接的火力發電項目中，應用BIM技術取得成效較好且具代表性的有：東莞市厚街環保熱電廠項目、長沙市黑麋峰生活垃圾發電項目、汝南縣生物質熱電聯產項目。以上三個項目在施工階段共同應用BIM技術的環節主要有：碰撞檢查及優化、機電深化出圖、施工模擬、協同平臺應用等。以BIM技術在汝南縣生物質熱電聯產項目應用為例，站在施工單位的角度談一下本人對BIM技術在火力發電項目應用后的一些想法，希望能給同行帶來一些幫助。

1 ?項目介紹

項目位于河南省駐馬店市汝南縣產業集聚區內，西城大道以東、清源路以西，總投資4.3億元，占地200畝，以建設中國首個生物質熱電聯產智慧電廠為目標。冷卻塔施工及鍋爐安裝施工為本項目重點分部工程;現場交叉作業多，對施工質量、安全要求高;設計工藝獨特復雜，管網密集;安裝工作量巨大，專業性強，二維圖紙很難實現工作人員的無障礙溝通。

2 ?應用過程

2.1 ?團隊與策劃

成立BIM工作站，編制項目的BIM應用目標、BIM實施計劃，確定模型及其在施工過程中的應用，維護與交付模型等。

2.2 ?軟硬件環境

軟件選用REVIT、CAD、3DS MAX、NAVISWORKS、Fuzor等主流BIM軟件;硬件選用高性能臺式機、筆記本電腦、平板電腦、無人機、三維激光掃描儀等。

2.3 ?項目應用

2.3.1 ?建立高精度模型

如圖1所示，根據設計文件、設備圖紙、設備臺賬、施工記錄、試驗檢驗記錄、質量驗收記錄等，創建BIM設備族并添加相關運維參數;結合施工圖紙，完成如圖2所示的各專業模型、深化設計模型（LOD350）、施工過程模型（LOD400）、竣工驗收模型（LOD500），滿足項目施工過程的BIM需求及后期運維管理需求。

2.3.2 ?碰撞檢查及優化

綜合各專業BIM模型并導入NAVISWORKS軟件進行各單體、各專業間的碰撞檢查，發現碰撞問題418處，以問題報告的形式告知建設單位、監理單位、設計單位、施工總承包單位，經設計回復、復核形成完整的BIM碰撞檢查過程。運用BIM技術提前檢查圖紙設計問題，發現碰撞、優化設計，提前發現并解決沖突，提高了圖紙質量，減少了現場變更。

2.3.3 ?深化設計出圖

在建筑機電方面，通常要在碰撞檢查的基礎上，對管道、風管、橋架進行深化設計。但是在本項目工業機電設計中，管徑DN50以下管道未做繪制，僅依靠作業人員的經驗施工，易導致現場安裝錯亂無序。通過應用BIM技術對主廠房、鍋爐房、化水車間等單體進行深化設計，可以出具如圖3所示的詳細立體視圖、三維視圖輔助現場施工，并導出管道明細表協助物資采購，最終廠房管路排布井然有序，避免了材料的浪費。

2.3.4 ?施工模擬

自然通風冷卻塔是本項目的重點分部工程，通過BIM模型結合專項施工方案，以三維技術交底、真實再現施工過程，將各施工細節通過三維動畫展現出來：（1）提高了施工人員的工作效率，使工程施工變得更加簡單，能有效地將施工技術通過三維模型傳遞給施工人員;（2）能保證施工質量，有了工程施工三維模型的幫助，能確保施工計劃的有序執行，也可以避免一些安全事故的發生。

在安裝水冷壁前，根據專項施工方案，建立水冷壁吊裝BIM模型。如圖4所示，通過模擬水冷壁吊裝，嚴格把控水冷壁與鋼結構、水冷壁與吊臂之間的安全距離，進而選擇履帶吊的最佳工況，優化了吊裝方案，使得整個吊裝過程更加順暢，在控制施工進度、質量、安全方面發揮了良好的作用。

2.3.5 ?協同平臺應用

如圖5所示，在施工過程中，通過BIM5D平臺有效協同瀏覽器端、PC端、移動端，關聯BIM模型與項目各項資料，有利于調節項目進度、把控成本及有效追蹤質量、安全，提高了溝通效率，實現了信息的高效管理。

3 ?應用總結

其一，通過搭建高精度全廠區模型，我們不僅實現了建筑的3D可視化效果，還實現了信息數據的高度集成，保證各參建方接收的信息一致，消除“信息孤島”，提高溝通效率，并助力后期運維管理。

其二，在施工前期對全專業模型的碰撞分析中，發現352處圖紙問題，通過優化設計、解決沖突，減少了現場變更。深化設計主廠房、鍋爐房、化水車間等單體管徑DN50以下的管線，節約人工和材料成本，直接縮短項目建設工期。累計節約施工成本約150萬元，縮短項目工期約10%。

其三，通過模擬場地布置、冷卻塔施工三維交底、水冷壁吊裝方案比選等，輔助現場專業工程師優化施工方案，減少現場的二次搬運，最大化地節省了人力、物力、財力，使施工過程更加合理、順暢，解決了現場工程技術難題。通過應用協同管理平臺，切實提升了項目精細化管理水平及綜合經濟效益。

4 ?BIM技術在火力發電項目的發展方向的思考

4.1 ?設計階段

在規劃局給定的建設范圍內，使用BIM技術優化設計定位圖的平面布置;通過能量分析（使用CFD Viewer軟件）改變生產條件及影響因素，尋求最佳燃燒點，提高火力發電鍋爐的燃燒率;優化水暖電設計，比如暖通專業的負荷計算、各專業間的碰撞檢查及優化;計算機械設備的管線系統，分析、校核并優化設備參數，減少能量損耗，輔助設備選型;優化電廠生產工藝流程，尤其是優化管路，減少材料用量，在不影響生產功能的前提下，降低工程總投資和運維成本。

4.2 ?施工階段

除了一些常規應用外，BIM技術還要和其他技術結合，比如BIM與安全技術結合，利用BIM三維的可視化特點快速識別危險源，制定相應的控制措施，以BIM動畫的形式對施工管理人員和現場作業人員進行安全技術交底，杜絕事故的發生;BIM與施工工法結合，優化施工工藝，在保證施工質量、安全的前提下，提高工作效率、降低成本;BIM與工廠化預制技術和模塊化安裝技術結合，在對BIM模型深化設計后，將模型交給廠家進行工廠化預制加工，待預制件加工完成后，運至現場進行模塊組裝;BIM與發明創造或者實用新型技術結合等等。

4.3 ?運維階段

在BIM模型中添加基礎信息、采購信息、安裝信息、技術參數信息、維保信息，并添加運維編碼以便識別篩選。將該模型與水暖電及鍋爐機組智能化系統銜接，以做到精準監控，進行可視化運維管理。據統計，業主和運維商在設備運營和維護上的耗費占運維總成本的67%，主要原因是日常維保時信息的獲取、統計、傳遞過程十分繁瑣，沒有實現無紙化辦公，引用“BIM技術+運維管理平臺”恰好可以解決這一難點。通過運維平臺與物聯網技術的智能監控，無死角監控設備運行狀態，利于電廠節能減排;特別是在消防系統的運維管理，實現了應急告警功能，避免火災事故或者減少事故損失。

5 ?結 ?論

BIM技術在火力發電項目的應用具有相似性和可復制性。在用BIM技術解決項目重難點的同時，還要探索新的應用點，助力項目建設。從設計到運維全生命周期，以高精度模型為基礎，一模多用、一模到底，與管理平臺銜接。在施工階段用協同管理平臺實現對成本、質量、進度、安全的高效管理;在BIM模型數字化交付后，在運維階段用運維管理平臺實現項目的智慧運維，進而實現電廠的智慧建造和運維。

參考文獻：

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作者簡介：張慧明（1990.01—），男，漢族，湖南郴州人，給排水中級職稱，本科，研究方向：BIM信息化管理。