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BIM技术在火电项目带式输送机设计的应用

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：樊宁

[导读] 摘要：BIM（Building Information Modeling）技术近些年来在建工领域发展迅速，其缩短设计周期，提高建设质量，保障建设安全，降低建造成本的优点受到行业的肯定。

        中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司上海市 200063
        摘要：BIM（Building Information Modeling）技术近些年来在建工领域发展迅速，其缩短设计周期，提高建设质量，保障建设安全，降低建造成本的优点受到行业的肯定。火力发电系统是一个复杂集合系统，BIM技术在火电项目的应用也复杂而多变，火电项目中运煤系统的带式输送机设计不同于传统管道及设备，因此BIM技术在带式输送机设计的应用具有其独特性。本文基于鹰图公司Smart3D软件对BIM技术在带式输送机施工图设计阶段的应用进行讨论。
        关键词：BIM技术；运煤系统；带式输送机
        引言
        BIM技术发展至今已在民用建筑领域及工业领域得到广泛应用。火力发电领域越来越多的项目开始使用BIM技术，华东电力设计院已在多个大型火力发电项目中全厂使用BIM技术，提高了设计质量。运煤系统作为电厂中覆盖范围广，工艺系统复杂的综合性系统，BIM技术在设计阶段的应用与其他专业具有很大差异。其中，带式输送机作为电厂运煤系统最主要的设备，在施工图设计过程中涉及到电气、暖通、水工、消防、锅炉、建筑、结构及总图等不同专业间的配合，BIM技术的应用使得带式输送机设计及各专业配合过程更为准确高效。
        1 软件环境
        1.1资料传递平台
        火电项目施工图设计阶段，带式输送机从开始设计到交付业主成品的过程中会产生很多信息交互、中间成品及最终成品，这需要一个高效的平台对这些信息进行管理。鹰图公司Smart 3D系列软件中的Smart Plant Foundation(SPF)软件能够有效管理这些文件，如厂家的设备资料，设备的技术协议，工艺专业给下游专业的技术资料等中间成品，同时也可以管理设计完成后的成品图纸，材料清册及计算书等最终交付成品。另外，整个设计过程中还有校审意见，人员配置，修改时间及内容等中间非成品数据，SPF软件都能记录。正是这些数据的信息化，为BIM技术在整个设计过程应用提供了保障。
        1.2数字化设计环境
        鹰图公司Smart 3D软件提供了一个多人多专业共同设计的平台，通过三维协同平台，实现多专业设计对象在相同空间区域中实时共享，共同完成设计。一个工程，不同的设计人员，不同专业，包括结构，建筑及工艺专业可以在同一个3D环境中进行设计及配合，工艺专业向结构专业提资，包括设备定位，载荷，埋件及地脚螺栓等均可以在平台中完成。有了这个平台，土建模型，设备模型及管道模型不再是单纯的3D模型，他们都被赋予了数据属性。模型的数字化，这正是BIM技术的核心。
        2 BIM技术在提资阶段应用
        电厂设计不是仅靠各专业独立设计就能完成的，它还需要各专业的配合协作。在传统设计中，下游专业需要将上游专业传递来的设计数据进行二次录入，才能接下去完成自己的设计，这个过程就称为上游专业向下游专业提资。传统设计中多专业在同一空间进行布置设计时，往往需要由某一专业汇总所有的图纸，找出碰撞的位置，再反馈给各专业进行修改。这样的模式无疑是非常低效、不严谨，很难避免出错。运煤系统的带式输送机设计同样遇到这样的问题，运煤专业需要向如建筑、结构、电气、消防及暖通等下游专业进行提资。另外带式输送机在厂区跨度较大，往往穿越电厂不同区域，使得上下游专业配合困难，容易产生误解导致出错甚至是返工。通过引入BIM技术三维协同布置，根本上改变了带式输送机的设计方式，高效准确地解决提资难题。
        2.1带式输送机空间位置提资
        带式输送机在厂区跨度较大，空间定位是带式输送机提资过程中最重要的信息。采用BIM技术三维协同布置的提资流程如下：首先，运煤专业与总图专业配合后，基本确定了带式输送机在厂区内走向。

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其次，根据走向，运煤专业需要将带式输送机位置提交给下游专业，这样结构建筑专业才能完成栈桥或地下廊道的设计。最后，暖通、消防等专业在土建专业，运煤专业完成的基础上进行设计。BIM技术三维协同布置的整个过程是一个配合的过程，需要各专业不断讨论修改才能确定最终方案，这个配合的过程在三维协同布置下高效且准确。最终，运煤专业将栈桥及廊道的净宽，净高及带式输送机头尾标高定位尺寸等信息通过三维协同布置的方式通过Smart 3D软件向结构专业提资。结构专业收到资料后反馈给运煤专业资料后，可以在三维协同平台中初步设计栈桥确定结构面。
        2.2带式输送机埋件、载荷及开孔提资
        运煤专业收到结构初步设计后，可以在其设计基础上提供带式输送机支腿、头部、尾部及拉紧装置的埋件位置、载荷及需要的开孔。其中支腿埋件较多且结构单一，运煤专业在三维平台中确定支腿位置后，通过对软件的二次开发，可在支腿底部自动批量生成标准埋件，并填写载荷信息。其他埋件需要手动放置，运煤专业需要确定其尺寸，载荷及标高等并定位及填写相关数据信息。同时，运煤专业还需要向结构专业提供开孔信息，需要在软件内将需要的开口放置在相应楼板或墙面处。头部载荷，尾部载荷及拉紧处滚筒的受力载荷同样可以使用Smart 3D软件提资，方便快捷。所有的埋件，开孔及载荷都不是单一的模型，内部有其数据，结构专业只需要使用程序就可以汇总所有信息，得到这些信息后土建专业在同一个三维协同平台内设计自己的结构部分。
        3 BIM技术在出图阶段应用
        3.1 带式输送机部件设计
        设计之初，华东院运煤专业根据带式输送机标准情况，将DTII A,DTIIA(第二版)，96典煤等标准建立相应数据库，并将部件开发为三维可编辑模型。设计时，根据提资阶段确定的带式输送机具体位置，运煤专业设计人员利用软件的MHE(Material Handling Equipment)模块在二维环境中加载相应数据库，并且将带式输送机轮廓线导入设计环境。随后，设计者首先将数据库中的部件（如滚筒、托辊、支腿及中间架等）二维简化模型，根据轮廓线进行相对定位，待设计完成后，启动软件二三维转换，三维空间中自动生成带式输送机的部件。对于标准部件来说，因为有后台数据库支持，不需要修改三维模型尺寸及内部数据；对于非标准部件（如非标支腿，中间架等）需要手动填写后台数据，因为模型为可编辑模型，在后台数据改变时，三维模型根据事先编辑好的规则按新数据进行重新生成；对于驱动部分及特殊部件，可以编制厂家库及工程库生成模型。所有模型放置就位后，最终得到到完整的带式输送机模型。
        3.2 软件系统一键出图业主定制化出图
        利用BIM技术建立的带式输送机模型不仅体现了其在环境中的位置，以及与其他部件的连接关系，同时包含了所有设计数据。由这些数据所生成的三维模型，不再是只能用于碰撞检查的死板几何方体，而是具有丰富数据的数字化模型。正是具有这些数字化的模型，设计院出图不再受到传统出图模式的限制，可根据业主的要求，对出图进行定制，如可以一建生成材料表及施工图，抽取带式输送机参数等。根据业主要求甚至可以将整个3D空间进行数字化移交，业主只要有一台电脑，甚至一部手机，就可以进行调取带式输送机所有需要的数据，也可以进行3D漫游，身临其境。模型背后完整的数据使得设计工作不单单是提供传统的图纸，数字化整体移交使得BIM技术在施工及电厂全生命周期应用成为可能。
        结语
        BIM技术在运煤专业带式输送机设计过程的应用只是BIM技术的冰山一角，更重要的是BIM技术的应用使得火力发电厂设计过程中设计内容和设计管理全部转化成数据，对设计内容实现数据级的管理，最后通过定制的方式完成设计和设计管理所需要的所有结果，并满足任意形式的数据移交甚至是全三维移交。设计是整个工程的开始，在设计阶段充分应用BIM技术，为后期施工阶段甚至是全生命周期应用BIM技术打下基础。未来随着BIM技术全面应用，整个系统可以为电厂筹备、设计、采购、建造、调试、运行直到最终停运提供全生命周期的工程信息服务。
        参考文献
        [1]张慧明.BIM 技术在火力发电项目应用的几点探索[J].现代信息科技，2020，4（13）：117.