中国二十冶集团有限公司
摘要：本文将就烧结机快速安装关键施工技术进行介绍。我们通过消化吸收冶金工程安装新工艺，不断创新发展，研发新型配套工装，改进施工方法，通过运用BIM技术对烧结工程复杂安装工艺进行模拟优化分析提高安装效率、缩短了安装时间，解决了施工难题，提升了我们在大型烧结工程施工技术领域的技术水平。增强了企业综合竞争实力，促进了烧结工程建设的发展。
关键词：烧结工程；复杂安装工艺模拟；大型设备吊装
背景
为确保联峰钢铁450m2烧结机工程保质保量的完成，本文依托联峰钢铁450m2烧结机工程，研究的关键技术攻关点
通过研究使用BIM技术进行大型冶金工程总体模型构建，形成接近现实的模型空间，进行烧结工程复杂安装工艺的模拟优化。
1 主要研究工作内容
1.1复杂安装工艺模拟优化技术研究
大型烧结工程BIM模型的构建方法，可以有效解决冶金大型复杂工程总体BIM模型构建问题。通过模块化的建模方法，对大型烧结工程主要组成部分进行建模。每一个组成部分分别使用不同的专业建模软件构建土建、钢结构、机电管模型。使用模型整合技术在集成平台上完成模型精确装配，采用多级架构形式实现模型的轻量化。采用具有自主研发的专业模型库文件，提高建模效率。通过优化模型文件格式实现了模型在建模软件、集成平台、渲染软件这三类BIM软件间的信息共享。
步骤一，烧结工程总平面布置
烧结工程按原料流程走向由配料间、混合机、烧结室、环冷机及成品筛分、成品矿槽等几个部分组成。各组成部份
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图示为烧结工程总平面示意图
由皮带通廊进行连接。烧结烧结室烟气通过主电除尘器、主抽风室至净化装置排放到大气中。烧结机室内粉尘由机尾除尘器通过烧结室除尘管道进行收集处理。环冷机高温烟气经烟囱排放或由管道收集至余热回收利用后排放。
步骤二，施工要素模型建模
在烧结工程中将使用频率较高，可实现模块化安装的模型称为施工要素模型。通过对其模型的构建，可极大简化专业模块的构建过程，提高建模效率。通过构建烧结机星形轮装配、皮带通廊标准段、烧结机吸气装置、烧结机框架标准段、烧结机台车轨道、烧结机台车、环冷机台车、环冷机密封罩、环冷机框架标准分段、环冷机风箱等施工要素模型，将极大方便专业模块的构建。
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图示为施工要素模型构建示意图
步骤三，专业模块建模
对烧结工程各主体部分按照专业分类分别建模。
烧结机按专业分类分别建模：烧结机混凝土框架，使用Revit进行建模，按DWG文件格式导出。烧结机屋面结构为钢结构，使用tekla xsteel进行建模，按IFC文件格式导出。烧结机设备使用AutodeskCAD、3DMAX进行建模，按DWG文件格式导出。烧结室除尘管道使用Revit MEP进行建模，按DWG文件格式导出。
环冷机按结构形式分别建模：环冷机台车、环冷机密封罩、环冷机框架标准分段、环冷机风箱，以上模块均按12.7°
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图示为烧结机、烧结室除尘管道专业模型示意图
为一个模块使用AutodeskCAD进行建模，使用插入块的方式通过阵列命令形成环冷机环形框架，按DWG文件格式导出。
主抽风室、成品筛分、配料间、成品矿槽均为钢筋混凝土框架结构，使用Revit进行建模，按DWG文件格式导出。外墙、屋面为钢结构，使用tekla xsteel进行建模，按IFC文件格式导出。内部设备主要为皮带机与料斗，使用AutodeskCAD、3DMAX进行建模，按DWG文件格式导出。
主电除尘器为钢筋混凝土框架结构，使用Revit进行建模，按DWG文件格式导出。主电除尘器及机尾除尘器，使用AutodeskCAD、3DMAX进行建模，按DWG文件格式导出。
皮带通廊为钢结构形式，使用tekla xsteel进行建模，按IFC文件格式导出。
机尾除尘器、混合机使用AutodeskCAD、3DMAX进行建模，按DWG文件格式导出。
步骤四，区域模块建模
将烧结工程分为烧结机区域模块、环冷机区域模块、主图示为烧结机区域模型示意图
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电除尘器区域模块、主抽风室区域模块、成品筛分区域模块、配料间区域模块、成品矿槽等几大区域模块，分别进行建模。通过建立统一的DWG坐标原点文件。
将各区域的专业模型以插入块的形式导入到坐标原点文件中。形成各专业模型的精确定位文件。使用Autodesk Navisworks分别打开各专业模型的精确定位文件，将其按NWC格式文件导出。Autodesk系列软件均可通过统一的DWG坐标原点文件进行精确定位。tekla xsteel形成的IFC文件在Navisworks中使用移动、旋转命令进行精确定位。
将由烧结机专业模型DWG文件、烧结室除尘管道专业模型NWC文件、屋面结构专业模型IFC文件、烧结机混凝土框架专业模型NWC文件，使用Autodesk Navisworks加载到一个文件夹里，形成完整的烧结机区域模块文件，导出的区域模块文件保存为NWC文件格式。
步骤五，总体模型构建
使用各区域模块的NWC文件，在Navisworks中按照烧结工程平面布置图逐一定位，形成烧结工程总体BIM模型结构。打开Navisworks软件在常用工具栏中选择附加命令加载烧结工程CAD平面图形成烧结工程总体模型文件。烧结工程总体模型文件以烧结工程CAD平面图作为区域模块的定位依据，然后依次通过附加命令将烧结机区域模块、环冷机区域模块、主电除尘器区域模块、主抽风室区域模块、成品筛分区域模块、机尾除尘器区域模块、配料间区域模块、成品矿槽区域模块导入烧结工程总体模型文件中。全部区域模型导入烧结工程总体模型文件后在常用工具条中点击打开选择树命令窗口，选择一个区域模型当其在总体模型文件呈现深色显示时表示被选中，再点开项目工具栏中的移动命令，再点开移动命令下方的坐标变换窗口输入X、Y、Z数值进行区域模型的精确定位。
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图示为烧结工程总体模型
1.2 大型设备吊装技术应用
1）烧结机头部星轮和料仓安装技术
使用BIM技术在精准构建设备安装模型，在虚拟空间里真实再现施工现场设备安装过程。
通过对头部星轮模型和料仓模型的动画参数设置观察其平移、吊装就位过程中与周围设施的相互关系，通过轨迹分析及时发现干涉情况。在模型空间中能够精确反映烧结机头部星轮和料仓整个安装过程，对安装环节中头部骨架临时轨道设置方式、吊点设置位置、各部件的安装顺序都进行了准确的说明，为吊装方案的制定提供了可靠的技术支持。通过对烧结机头部星轮和料仓的虚拟安装实现了对安装方案的合理优化，
2结语
以上技术研究成果应用于工程实施，解决了工程难题，实现了现场安装的快速施工，各项工程质量指标完成情况良好，顺利完成工程目标。本工程所采用的研发形成的施工技术成果与传统的施工方法相比，加快了施工进度，所依托的联峰钢铁450m2烧结工程实现了比合同工期提前1个月完成热负荷调试。提高了施工安全性，降低了工程成本，有效节约了水资源，节约人工费、机械费约100万元。缩短工期、提前投产创造利润约50万元。获得了业主及监理单位的一致好评，为企业创造了良好的经济效益、环境效益和社会效益。由于时间的限制，本课题研发存在一定的局限性，后期还需将该成果在其他项目上继续推广应用，以使成果具有更加广泛的实用性。由于课题组水平和能力所限，部分技术未能进行更加深入的研究，后期还需对烧结工程配料室、皮带运输系统、转运站的安装进行进一步创新研究，实现快速安装目的，力求创造更大的社会经济效益。