三維設計技術在火力發(fā)電廠設計中的應用

工廠三維設計技術打破了傳統(tǒng)的二維設計概念，是CAD技術在設計領域中的高新技術應用。該系統(tǒng)引入火力發(fā)電廠三維設計在國內(nèi)僅處在起步階段，我們針對三維設計系統(tǒng)在電廠設計中的應用進行了有益的探討，為在火力電廠開展三維設計系統(tǒng)提供決策和參考。三維設計技術在國外已成功應用于以工藝過程為核心的行業(yè)設計中。在國內(nèi)如何使三堆設計技術在電廠設計中全面推廣應用還是一個新課題，本文結(jié)合內(nèi)蒙古電力勘測設計院在工程中的應用情況進行探討。

關鍵字：三維設計技術，電廠設計，推廣應用，三維實體模型；

進入21世紀以來，為了加速建設現(xiàn)代化的電力設計企業(yè)．學習大型電力設計院、工程公司的經(jīng)驗．我院2004年開展建立三維設計系統(tǒng)．并開始應用在工程設計中，在這5年的三維設計中隨著我院機務專業(yè)三維設計系統(tǒng)應用已初具規(guī)模，并在數(shù)個工程中應用之后我們踏上了“三維設計”這個臺階，初步和國內(nèi)大型電力設計院、工程公司有了共通的工程語言。在三維設計系統(tǒng)的使用過程中，我院走過一些彎路，有經(jīng)驗也有教訓．我們體會到．電力設計院三維設計系統(tǒng)的應用、推廣與開發(fā)，必須要有前瞻性．實用性，要讓三維設計助推我們電力設計大幅前進，三維設計水平的提高，也是我們躋身電力設計行業(yè)前沿的標志。

1.三維設計技術的優(yōu)勢

簡單地說，火力電廠三維設計系統(tǒng)就是利用三維設計技術，在計算機上構(gòu)建管道、設備、電氣、結(jié)構(gòu)等多專業(yè)的三維實體模型，并通過對所構(gòu)建的實體模型進行碰撞檢查、優(yōu)化設計，最終從模型中提取出各種施工圖及相應的材料報表。工廠數(shù)字化模型設計技術的實際應用，打破了傳統(tǒng)的平面二維圖設計模式，使現(xiàn)有的設計思想、設計方法、設計程序及設計管理等設計全過程都發(fā)生了一系列的變革， 為工程設計人員提供了一種嶄新的設計方法和手段。三維實體模型設計在三維的環(huán)境界面下，使工程設計人員十分形象地了解設計的環(huán)境，給設計工作帶來便利，并且三維技術的數(shù)據(jù)庫唯一性可以做到在設計階段就消除碰撞甚至達到零誤差率。模型中所包含的工程信息，直觀、準確、詳實，可直接指導訂貨、加工和安裝，使設計和施工的聯(lián)系更加緊密，更加符合工程總承包的發(fā)展要求。近年來，一些成熟的的大型設計院、工程公司利網(wǎng)絡技術和數(shù)據(jù)庫技術在企業(yè)內(nèi)部的信息管理上達到了一個很高的水平。在實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的真正共享后，開始異地協(xié)作設計，通過利用項目所在地的低成本優(yōu)勢來降低整個項目的運作成本。而三維技術的應用基礎便是項目設計數(shù)據(jù)的共享。

2.內(nèi)蒙古電力設計院應用三維模型技術開展電廠設計

2004年7月內(nèi)蒙古電力勘測設計院引進了英國AVEVA公司開發(fā)的PDMS系統(tǒng)(Plant Design Management System)。引進后，邊培訓邊消化，首先解決了元件庫和規(guī)范庫的本地化，并在烏蘭山電廠工程初設階段得到首次應用。經(jīng)過四個多月的努力，搭建模型，進行碰撞檢查，制作了主廠房漫游動畫，以模型為基礎開展部分施工圖卷冊的三維軸測圖抽取、二維布置圖生成，為施工圖的展開打下了堅實的基礎。經(jīng)過對全套系統(tǒng)的初步摸索，得出以下心得，在此與同行交流探討：
(1)找到一個適合三維設計的組織管理結(jié)構(gòu)和工作方法十分重要；

(2)在三維模型中完成接口管理，要既不影響三維協(xié)作設計的優(yōu)勢，又能符合質(zhì)量控制的要求；

(3)對模型的質(zhì)量需要有一套合適的評審制度；

(4)通過開發(fā)一些維護工具提高工程數(shù)據(jù)庫維護的效率，從而提高整個三維設計的效率；

(5)編碼系統(tǒng)的采用使工程數(shù)據(jù)更易于計算機管理。而國內(nèi)電力設計中，工程設計中使用編碼體系才剛剛開始推行；

(6)三維模型的積累和注意總結(jié)形成模塊化設計，能有效地提高三維設計效率；

3 三維模型技術深入應用

3.1 三維模型技術和工程信息集成系統(tǒng)的關系

利用先進的計算機技術使工程設計信息集成系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)是改變傳統(tǒng)設計手段、提高設計效率和設計質(zhì)量的關鍵之一。三維設計技術是整個設計信息系統(tǒng)構(gòu)建的重要基礎。如果把三維設計技術和其它專業(yè)數(shù)據(jù)庫及專業(yè)軟件集成起來，幾乎可以涵蓋所有的工程設計信息，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源工程全過程的共享，也就是所謂的數(shù)字化電廠的概念，實現(xiàn)電廠全周期數(shù)字化管理。但工程信息集成系統(tǒng)的構(gòu)建是由企業(yè)的規(guī)模、企業(yè)的業(yè)務開展能力等多種因素決定的。所以三維設計技術的應用也需要和企業(yè)的項目環(huán)境和企業(yè)工程信息集成系統(tǒng)的框架構(gòu)建結(jié)合起來。如我院目前自主開發(fā)的生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)與三維設計技術的集成，就有效地發(fā)揮了計算機技術和三維設計技術在工程中應用的優(yōu)勢。

3.2 必須有與之相適應的項目設計組織結(jié)構(gòu)

通過對三維設計技術的應用，發(fā)現(xiàn)其不僅對設計人員提出了新的要求，還需要一個科學、高效的組織管理結(jié)構(gòu)和先進的設計流程。先進的設計流程要求設計人員更加專業(yè)化，只需少數(shù)人對整個工程項目深刻理解，由他們處理技術性較高的問題，大部分人只要精通自己負責的環(huán)節(jié)，保證設計產(chǎn)品在自己這道工序中高質(zhì)量完成，則最終的產(chǎn)品也將是高質(zhì)量產(chǎn)品。

在傳統(tǒng)設計中，因為沒有應用先進的設計流程，所以崗位的職責不具體，容易造成數(shù)據(jù)資源的重復和數(shù)據(jù)傳遞的堵塞。協(xié)調(diào)的工作量較大。若能將工程師從繁瑣的紙面處理工作中解脫出來，將更多的精力花在方案設計和優(yōu)化工作中，則項目組織的結(jié)構(gòu)實際上十分精簡。大部分工作只需要經(jīng)過基本培訓的較低學歷的技術人員就可完成，少數(shù)具備較高專業(yè)素質(zhì)的人員擔當高級技術職務，負責諸如投標、系統(tǒng)設計、計算和研發(fā)等工作，從而合理安排人力資源，騰出人力和物力發(fā)展企業(yè)的核心技術。

3.3 利用三維設計技術獲得的效益主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

3.3.1 提高設計質(zhì)量，增強競爭能力

通過直接建立三維實體模型可避免設計中的碰撞問題，杜絕不必要的返工浪費，最大限度地節(jié)約廠房空間；通過對實體模型的剖切，可以根據(jù)需要獲得準確的二維布置圖； 利用可視化技術，使設計方案表現(xiàn)得更加直觀，有利于提高設計質(zhì)量和設計產(chǎn)品的競爭力。