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BIM技术在运营核电站的应用价值

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：丁璐瑶

[导读] 摘要：本文主要针对BIM技术在运营核电站运行、维护工作中的应用进行讨论，根据国内运营核电站的现状以及存在的一些问题，结合BIM技术的特点，给出BIM技术在运营核电站中应用的价值。

        三门核电有限公司浙江省三门县 317100
        摘要：本文主要针对BIM技术在运营核电站运行、维护工作中的应用进行讨论，根据国内运营核电站的现状以及存在的一些问题，结合BIM技术的特点，给出BIM技术在运营核电站中应用的价值。
        关键词：BIM技术，运营核电站，应用
        一、运营核电站概况
        （一）核电站的运营、发展概况
        截至2020年3月31日，我国运行核电机组共47台，装机总量48759.16MWe，运行核电机组累计发电量为779.45亿千瓦时，约占全国累计发电量的4.93%。根据《我国核电发展规划研究》的预测与建议，2030年、2035年我国核电发展规模将达到1.31亿千瓦、1.69亿千瓦，发电量占比达到10.0%、13.5%，在可预见的未来，核电的发展政策，势必将从“适度”到“积极”再变为“大力发展”，因此，安全高效发展核电是我国能源电力发展战略的重要组成部分。
        （二）目前核电站运营中存在的问题
        1．变更改造较多
        虽然我国已具备自主设计、建造、独立运营核电机组能力，但目前我国运营核电站依然以引进的国外堆型为主，各类堆型参考的设计标准、规范各不相同，经常存在不满足国内法规要求的情况。除此以外，部分堆型由于发展时间较短，尽管电站已投入运营，但仍然处于不断的优化改进中。因此，运营核电站仍需要通过设计变更，对电站的建筑物、构筑物、系统设备进行优化。
        2．竣工图纸与实际不符
        由于核电站建设期较长，施工、验收、图纸传递、变更改造等环节出现问题可能导致竣工图纸与现场实际不符的情况。
        竣工图纸与现场实际不符的问题可能会增加电厂运行、维护的成本和风险。比如因实际工况需要，在建安阶段结束后，通过变更增设的电缆、管道可能未在竣工图纸中注明，而在日常的维护工作中，涉及地面开挖的工作，经常因无法确定埋地管线的具体位置，需要安排人员进行大量的人工探挖，以降低挖断管道的风险，而且该方法也无法完全消除后续机械开挖风险。
        3．涉及专业较多，不便于沟通协作
        核电站的系统繁多，土建、安装的标准较高。在日常的运行、维护工作中，常常需要多专业进行协调确认，但由于专业知识、技能的限制，各专业间若通过现有的图纸进行交流，往往难以直观的了解其他专业的实际情况和需求，经常需要反复进行现场核实，此类工作不但耗费大量人力，且不能保证信息传递达到预期的期望值。
        4．不便核实现场信息
        为确保核电站的安全、稳定运行，运营中的核电站的运行、维护工作基本上是通过一整套工单流程进行信息的跟踪和问题的处理，在一个问题的发现、发起、收集、筛选、核实、确认、处理等一系列处理过程中需要投入很多人力。
        在电站的运营过程中，设备的监控、巡检监督往往会反馈大量的信息和实际问题。由于核电站安保、辐射控制等要求，工程师核实现场实际情况的工作要较普通工业项目困难，部分高辐射区域在日常运行期间无法进入，因此，制定方案的依据只能参照现有的图纸和前期的工作经验。出现此类情况时，制定的方案在实际执行时，可能会因考虑不周全而导致需要修改该的情况，效率较低且风险较大。

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        二、BIM技术概况
        （一）BIM的概念解读
        BIM（Building Information Modeling）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对。
        （二）BIM的特点
        BIM不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中；用BIM进行设计属于数字化设计；BIM的数据库是动态变化的，在应用过程中不断在更新、丰富和充实；为项目参与各方提供了协同工作的平台。
        三、BIM在运营核电的运用价值
        （一）可视化：
        可视化即“所见所得”的形式，对于运营核电站来说，可视化的真正运用在日常运行、检修工作的作用是非常大的。例如核岛区域的竣工图纸，只是各个构件的信息在图纸上采用线条绘制表达，由于日常期间辐射防护的要求，工作人员很少有机会进入现场进行实地确认与交底工作，图纸上的信息表达的构造形式就需要建筑业从业人员去自行想象了。BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。BIM的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视化，由于整个过程都是可视化的，可视化的结果不仅可以用效果图展示及报表生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
        （二）协调性：
        协调是检修工作的重点内容，由于核电站的检修工作涉及系统、专业较多，不论是检修的直接实施部门，或是设计、预算、商务等部门，都在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各个施工问题发生的原因及解决办法．然后作出变更，做出相应补救措施等来解决问题。在制定检修方案时，往往由于各专业工程师之间的沟通不到位，经常出现各种专业之间的逻辑碰撞问题。例如机械、仪控等专业往往需要在构筑物上安装设备、管道，在真正施工过程中，可能这些设备、管道需要在构筑物浇筑混凝土前进行预制，由于设备工程师对土建构筑物尺寸、施工过程不清楚，错过了设备部件的预制工作，像此类问题只能在问题出现后再进行协调解决。BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，并提供出来。除此以外，BIM的协调作用还可以解决各专业设备构件的碰撞、设计布置等问题。
        （三）模拟性：
        模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验。
        在运营核电站中，由于机组大修时间紧迫，部分关键路径上的检修工作若无法保证在有限的大修工期内完成，将影响整个大修时常和运营效益。受制于辐射控制，很多工作无法在日常进行现场核实，设备、工具尺寸需要在一次大修中进行模拟确认，然后在下一次大修中进行实施。通过BIM的模拟性特点，工程师可以在计算机中对特殊项目进行3D、4D模拟，进行施工组织设计，实现人、机、料、法、环的控制，确定合理的施工方案来指导施工。
        四、结语
        综上，由于核电站运营期间工况特殊，传统的设计、建造、管理方法可能难以解决核电站的固有问题。BIM技术的运用价值在于可以弥补传统方法的不足，强化不同专业间更直观的了解、协调、沟通，便于制定方案、模拟实际施工过程，降低经济成本、时间成本和施工风险。
        五、参考文献：
        （一）俞洪良，毛义华编著。《工程项目管理》：浙江大学出版社，2014.12
        （二）何铭新，李怀健主编；张斌副主编；谢步瀛主审。《土木工程制图》第4版：武汉理工大学出版社，2015.07
        作者简介：丁璐瑶（1992.08）男；籍贯：浙江省玉环市；民族：汉；学历：本科；论文研究方向：BIM技术在运营核电站的应用。