基于BIM技術的亞臨界煤氣鍋爐發電技術研究

發布時間：2021-02-01所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘 要：在冶金工業發展進程中，亞臨界煤氣發電鍋爐技術逐步發展并得到廣泛應用。為了應對復雜技術所帶來的挑戰，滿足國家和行業標準規范要求，就有必要將BIM技術運用于該類項目的設計過程，這樣會極大的提高設計效率，大大降低設計錯誤。此外，建立的BIM 3D

　　摘 要：在冶金工業發展進程中，亞臨界煤氣發電鍋爐技術逐步發展并得到廣泛應用。為了應對復雜技術所帶來的挑戰，滿足國家和行業標準規范要求，就有必要將BIM技術運用于該類項目的設計過程，這樣會極大的提高設計效率，大大降低設計錯誤。此外，建立的BIM 3D模型也便于項目投產后期的運行及維護。

　　引言

　　BIM(Building Information Modeling)為信息化建模技術。圖1直觀解釋了BIM協同設計分工流程。

　　.

　　對于亞臨界煤氣發電鍋島設計來說，輔機和管道數量多，種類和規格復雜。傳統的基于CAD的二維設計過程，往往一般通過管道的平立面圖表述管道的布置方式，管道之間的空間位置關系不夠清晰，在現場安裝時往往容易出現碰撞等問題。對于需要應力計算的管道還需要獨立建立應力計算模型，與設計模型之間無數據關聯，容易出現于錯誤。而運用BIM技術能夠有效的解決此類問題。下文將結合某鋼鐵企業的煤氣發電項目100W亞臨界鍋爐BIM設計過程，對于BIM技術運用于此類設計展開討論。

　　相關知識推薦：鍋爐技術期刊投稿要求

　　該項目運用的BIM軟件包括主流設計軟件：協同設計ProjectWises,三維建模軟件CADWorx Plant，設備建模軟件Inventor，以及管道應力分析軟件CAESARII，汽水管道支架吊設計軟件路草EHS。軟件之間有接口相互連接，傳輸數據。

　　基于CADWorx Plant的3D模型建立

　　2.1管道元庫、等級庫的建立

　　CADWorx Plant作為基于廣泛應用于AutoCAD平臺的BIM軟件,具有完備的管道元件庫及等級庫，同時可以可根據不同的行業進行自定義修改。本項目建立了符合電力行業要求的管道元件庫-熱力元件庫，并基于該管道的元件庫建立了符合本項目要求的管道等級庫,包括MS(主蒸汽)，BS(補汽) ，SS(煙氣) ，SF(熱風) ，MG(煤氣管道)，HS(化學補充水)等10種管道等級，管道等級建立包括管道的設計參數，材料等重要的管道信息的確定。

　　2.2建立管道3D模型

　　完成管道的等級庫，元件庫建立后，可進行管道的3D建模，建模時可根據需要對于管道的管線號等信息進行設計。

　　為方便管道的定位，應先導入結構，設備的模型作為參考，該結構、設備模型可隨結構，設備的設計變化而實時變化，導入后的結構及設備模型如下：

　　圖3給出了完整的該項目鍋爐房工藝管道3D模型，通過漫游，碰撞檢查可實時檢查管道路由是否合理。此外，軟件還提供了單開某幾類管道模型進行觀察(隱藏其他的模型信息)，使觀察具有側重點。圖4給出了單開所有工藝管道模型的情況，圖5給出了單開鍋爐范圍內煤氣管道模型的情況。

　　CADWorx Plant軟件可自動生成平面圖、剖視圖和軸測圖，這些施工圖紙與3D模型直接關聯，圖紙隨模型的修改而實時變化。避免了施工圖修改過程中一些應疏忽而造成的錯誤。

　　所建立的3D模型包含了管道設計過程中所需的所有數據，便于后期的查看、維護及管理。

　　2.3基于CAESAR II的管道應力計算

　　本工程主廠房規劃標高為0.000m(高低壓配電室)、4.500m(電纜夾層)、9.00m(集中控制室/電子設備間)、14.00m(管道夾層)、17.500m(除氧層)�；�于不同的標高層，形成管道和電氣設計模型。在設備模型的外形、定位和接口信息完整的前提下，同時與結構設計同步，保證管道設計、結構設計的確性。

　　完成管道設計模型后，可以將需要應力計算的管道(主蒸汽、補汽)管道導出到CAESAR II軟件直接進行應力計算。CAESARII管道應力分析軟件是一款壓力管道應力分析專業軟件，它既可以分析計算靜態分析，也可進行動態分析。

　　圖5給出了應力計算模型，該模型與管道的3D模型完全一致，并可以隨著管道的3D模型修改而快速修改。此外，CAESAR II軟件管道應力計算的結果可返回給CADWORX Plant,并可根據應力計算結果便捷的修改CADWORX Plant中建立的管道模型。

　　對于工程設計人員而言，建立的BIM模型應符合業主合同要求的模型設計深度，但是在項目中，不同階段需要組織模型生產(一般是30%，60%，90%進度)根據校核意見會導致模型反復的調整和修改，同時也增加了設計工作量。BIM模型是一個由簡到精的過程，為了降低方案大范圍調整對模型建立工作所造成的影響，應采取分階段建模分階段討論的機制，定期召開例會發現并解決項目設計中的問題。

　　總結

　　基于BIM技術的汽輪機主廠房工藝管道設計可避免基于CAD二維設計過程中經常出現的錯誤，建立的3D BIM模型中可包含管道設計過程中需要的所有數據，便于自動出圖與后期的維護。此外，3D BIM模型與應力計算軟件具有雙向接口，極大的提高了設計人員的設計效率，大大避免了管道碰撞等錯誤。在后期項目的運用過程中如若在設計過程中進一步耦合路草EHS之類的管道支吊架軟件，將會使設計管道過程更加完整，更加智能。——論文作者：郭 銳