變電土建三維設計解決方案

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摘要:近年來,變電站設計由傳統的二維設計邁入三維設計階段。三維設計對提高設計質量和設計效率起到非常重要的作用。主要探討了變電土建專業如何在信息化時代背景下實現自身的三維設計。

關鍵詞:信息化時代;三維設計;變電土建

隨著我國經濟的高速發展,對電網的建設速度及技術水平提出了更高的要求。電網建設要求遵循“數字化電網”的建設理念,變電站等電力工程采用三維技術進行工程設計已經成為不可避免的發展趨勢[1]。三維設計在協同設計、數據共享、碰撞檢查、優化設計等方面具有無可比擬的優勢,能夠顯著提高設計質量和設計效率,為工程后續的采購、設備安裝和施工提供依據,也利于與運維系統無縫連接[2]。

1變電土建三維設計現狀

目前國內變電站設計已經全面進入三維設計階段。變電站的電氣一次、暖通等工藝專業因為主要為布置設計,類似“搭積木”,所以通過三維設計的可視化等特點可有效避免自身設備的軟碰撞,提高工藝專業的設計效率。但是對于以計算設計為主的土建專業和以邏輯設計為主的電氣二次專業而言,三維軟件自身無法完成相應的計算和邏輯設計工作。因此,目前電氣一次、暖通等布置類專業在三維設計方面應用的成熟度相對較高,而土建、電氣二次等專業的應用則相對滯后。本文根據試點工程經驗,提出一種基于Bent-ley平臺的變電土建三維設計流程及解決方案。

2變電土建三維設計流程及解決方案

2.1變電土建三維設計流程

變電土建三維設計流程主要包括以下幾點:1)土建專業包括總圖、建筑、結構、水工、暖通5個專業,主設人負責流程中各工序的配合及了解主要工作內容和完成情況,并進行專業間設計資料的提交及接收。2)主設人接收到其他專業的提資后,經評審確定初步的整體設計方案,并給相關設計人進行協同設計。3)設計人采用專業軟件建立計算模型并完成分析計算。4)設計人根據計算結果建立相對應的三維模型,完善三維設計,同時將設計詳圖匯總并自校,自校后提交給各級進行數字化校審,如有修改及時新的協同設計資料。5)設計人將完成的圖紙匯總成冊,建立目錄并完成打印。

2.2變電土建三維設計解決方案

Bentley變電站三維設計解決方案內嵌多專業設計模塊,各專業模塊間的設計數據可以通過ProjectWise協同平臺實現高效高質的設計數據共享,Bentley三維設計軟件模塊功能見表1。本文以Bentley軟件為三維設計核心軟件,詳細論述變電土建三維設計解決方案。2.2.1三維總圖解決方案BentleyPowerCvili軟件可以進行地形、道路以及土方的三維總圖設計。BentleyPowerCvili和AECOsimBuildingDesigner在三維總圖設計中的工作流程如圖1所示。PowerCvili軟件可以實現場地三維數字模型的建立,站址規劃三維布置如圖2所示,邊坡自動設計,進站道路按地勢精確擬合如圖3所示。2.2.2三維建筑、水工、暖通解決方案AECOsimBD是BentleyBIM解決方案的核心產品,它的作用是建立建筑、水工、暖通專業的三維信息模型。圖4為變電三維建筑專業的設計流程。應用“三維技術”設計理念,可從建筑空間布局、建筑圍護材料優選、建筑節能設計、建筑造型設計等方面優化變電站建筑設計。圖5為基于AE-COsimBD軟件制作的三維建筑模型。2.2.3三維結構解決方案針對三維結構中需要進行結構計算的模型(如建筑物框架、構架等),目前解決的思路主要有以下3個方向。1)計算模型與三維模型完全獨立該模式主要解決三維模型從無到有的問題。在這種模式下,設計人員首先仍然按常規二維設計流程進行結構計算,隨后在三維軟件平臺進行二次建模。該模式下,計算模型與三維模型之間完全獨立,沒有實現信息的關聯與共用,大大降低了土建設計人員的工作效率及模型的利用率。2)計算模型與三維模型單向流通常用結構計算分析軟件(如PKPM、YJK等)經過設計人員多年的使用,已非常成熟。該模式以Bentley等三維設計軟件為集成平臺,通過打通各結構計算軟件與三維軟件平臺之間的接口,實現數據與模型的單向流通。該模式一方面能夠充分利用現有成熟的結構設計軟件,大大提高結構三維設計的效率;另一方面可有效避免三維軟件平臺的臃腫問題。此外,目前3D3S等結構分析軟件的后處理模塊已經能夠生成帶有梁柱節點等細部模型的三維模型,有效解決計算模型與三維裝配模型不完全等同的問題。3)計算模型與三維模型雙向流通該模式需要三維軟件和結構計算軟件格式互通或三維軟件集成結構計算功能。若采用格式互通,針對土建結構計算軟件而言,其往往屬于不同的軟件公司,而每個軟件公司都擁有自己的一套數據文件格式。因此,模型雙向流通過程中很容易引起數據的丟失。若采用三維軟件集成結構計算功能,則會導致三維軟件平臺過于臃腫,對計算機等硬件性能要求過高。因此,這種模式雖然理論上可行,但是目前階段實施起來難度較大。綜合來看,計算模型與三維模型單向流通的模式在當前階段是一種行之有效的土建三維結構解決方案。該模式下三維結構設計流程如圖6所示。圖7為YJK結構計算軟件通過自身軟件接口導入Bentley平臺的計算模型,圖8為3D3S變電構架軟件通過IFC國際通用文件格式將計算模型導入Bentley平臺的結果,可以看出,計算模型能夠完整地導入到三維軟件平臺之中,實現與三維軟件平臺的數據整合。

3結論

針對現階段變電土建專業三維設計發展現狀,本文基于Bentley等三維設計軟件平臺,通過軟件平臺自身內嵌的設計模塊與打通各結構設計軟件與三維軟件平臺之間的接口,實現數據與模型的單向流通,這是一種行之有效的變電土建三維設計解決方案。

參考文獻:

[1]唐躍中,邵志奇,郭創新,等.數字化電網體系結構[J].電力自動化設備,,2(6):-.

[2]白璐.變電站三維數字化設計的研究及實現[D].天津:天津大學,20.

作者：沈大偉 高俊 陸啟亮 姚剛 單位：中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司 國網江蘇省電力有限公司