数字化三维设计在发电厂建筑中的体现

数字化三维设计在发电厂建筑中的体现

杨柳

湖北省电力勘测设计院有限公司， 湖北 武汉 430040

摘要：数字化设计是设计技术的升级,数字化设计以信息模型为载体,以精细化设计为理念,以全寿期数字化设计与服务为目标。利用数字化设计手段,加强设计和施工的沟通,在设计阶段全面考虑设计要求、施工工艺、施工成本,直观指导现场施工,减少设计变更,控制工程造价,促进设计和施工的融合。

关键词：数字化三维设计；发电厂；建筑设计；应用

1 三维设计技术特点

协同和三维设计平台在设计中主要用于数据传输和存储方面，协同和三维设计平台上的传输效率和质量都远远超过传统设计平台，所以三维设计技术的应用将成为电力工程项目中的必然趋势，并可以扩展到已建成投产的项目之中。在项目管理过程数字化和管理数字化方面，通过与传统的2D设计技术比较，可以将协同和三维设计技术的特性归纳为以下几个方面。

（1）直观性。三维设计技术是通过计算对全立体模型的布置进行仿真实现，构建电厂工程中仿真环境。三维设计技术不同于传统的二维设计技术，其具有较强的直观性。对于电厂工程设计过程中存在的障碍，需要开孔的位置，以及给后续的设计开发过程所留下的预留空间等信息都能够很直观形象地进行展现。除此之外，三维设计技术能够很准确地将二维设计的方案和内容进行展现，在信息的准确性和完整性上，三维设计技术具有较高的优势，能够对设计过程中的细节进行详细的展现。通过三维设计技术的直观性，能够使得电厂工程设计的效率和准确性得到大大的提升。（2）协同性。三维设计技术具有较强的协同性，主要体现在三维设计技术充分发挥了网络平台的优势，通过网络设计软件平台上的应用实现多专业协同三维设计。在网络设计软件平台上，三维设计技术可以对系统、布置等信息进行协同设计。通过在三维设计平台上开展的三维布局设计工作，摒弃了传统的面对面沟通，通过建立数据模型来对二维设计过程中产生的信息量进行重新设计，提高获取数据和模型的实时性，实现不同专业之间的同步协同设计。（3）信息集成。三维设计技术通过对信息进行集成，来对现实电厂进行三维的空间建模，并以三维模型作为对象进行三维设计。三维设计模型分别具有图形和非图形属性，通过模型中所体现的工程、物理以及管理等信息，来为数字化电厂的实现做好铺垫。

2 三维设计技术在发电厂建筑设计中的应用

2.1 三维建模深度要求

若想实现三维设计，则需要预先对建模深度进行深入研究。建模深度不但影响着三维设计的进度与工作量，而且还关系到三维设计的总体质量及效率。电气设备作为发电厂建筑的核心设备，需要对其模型的建模深度、建模精度等作出明确的规定，以此为三维设计人员开展相关工作提供保障。

2.2 创建三维模型库

三维模型库的创建主要针对土建支架模型与设备模型，而当前这两种模型又构成了元件模型。因此在三维设计过程中，元件建模是三维设计工作开展的初始环节，而三维设计方案的整体质量，在很大程度上决定着元件建模的水平。在确保三维布置校检有效性的前提下，设计人员需要结合实际情况，不断简化元件信息。而元件模型是否合理，严重影响着三维设计的是否流畅，同时对于后续工作的开展具有一定的直接性影响。基于土建支架模型与设备模型而言，设备建模难度系数相对较高。一般情况下，要想实现设备模型创建达到预期的理想效果，则需要设备供应商提供指定的文件格式，或者提供较为完善的三维模型。同时要确保模型的绘制比例达标。此外，设备供应商要为其模型质量负责。

在创建模型的过程当中，设备模型的命名要严格执行相关标准规定，不可出现较为随意化的情况。相对于三维数字模型命名而言，其命名具备唯一性、准确性、以及合理性等特点。而当前这种命名方式主要是为了方便识别，以及对其进行一些列的管理。同时，三维数字模型的命名还可以使用数字、字母、下划线等。此外，创建模型库的过程中，设计人员需要简化模型的几何细节，以此来节约模型库的存储空间。而简化模型几何细节需要遵循以下原则：（1）模型的简化，主要为了方便识别或者绘图，不得产生过多的歧义。（2）充分保证模型自身功能表达不会受到影响，并且也不会对其基本结构造成不良影响。（3）不得对模型装配造成影响。（4）在模型几何细节简化过程中，要保证其关键尺寸不得被简化，也不能够简化其专业接口部分。

3 三维设计在发电厂建筑工程中的应用方向

3.1 定制概预算软件接口

目前三维设计软件与技经软件接口较少，会大大影响整体设计效率。建议从数字化三维设计成果中提取的全站材料清册及各类安装工程量，直接经由概预算软件计算出工程造价。该建议实施后，不仅能快速进行工程建造经济性分析，同时可对比不同方案造价分析，提高方案比选效率，为工程投资方决策提供精确的参考数据，其时效性、准确性相比于传统方式具有巨大的优势。

3.2 定制P3

等工程软件接口，推进4D模拟施工

建议在设计阶段即采用三维数字化设计进行施工、运维过程的模拟（4D技术），如模拟大型设备吊装、模拟检修维护、模拟扩建陪停电等，已确认方案的合理性。目前，三维软件本身虽然可以实现设备运输、施工吊装等模拟，但无法进行负荷计算等。有专门的施工软件可以进行吊装计算及模拟等，但与以上三维设计平台的接口欠缺。另外，在设计过程中建立的三维模型，使用项目管理工具把施工的进度信息导入，将施工进度信息与三维模型进行关联，在施工前期便可做到基于三维模型工程的施工进度模拟，整个过程直观可视，方便施工的预案提出，更好的做到施工过程的整体规划。

3.3 构建三维设计成果应用体系

构建三维设计成果集中管理和应用体系，打造公司电网工程权威数据源，全面整合公司内外电网工程信息资源，实现公司电网工程数据的集中管控，切实保障公司电网核心数据和信息安全。为公司电网决策支持、规划设计、工程建设、运行维护等提供全方位、多层次的工程数据服务。

4 结语

总而言之，在现代化建设的过程中，信息化技术的应用越来越广泛，各个领域都在积极的引进信息化技术。三维数字化协同技术在电厂设计中起到的作用不言而喻，可以有效的缩短电厂的建设周期，提高电厂的经济效益，为电厂的未来发展做出了积极的贡献。

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