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基于BIM技术的亚临界煤气锅炉发电技术研究

发布时间:2021-02-01所属分类:工程师职称论文浏览:1

摘 要: 摘 要:在冶金工业发展进程中,亚临界煤气发电锅炉技术逐步发展并得到广泛应用。为了应对复杂技术所带来的挑战,满足国家和行业标准规范要求,就有必要将BIM技术运用于该类项目的设计过程,这样会极大的提高设计效率,大大降低设计错误。此外,建立的BIM 3D

  摘 要:在冶金工业发展进程中,亚临界煤气发电锅炉技术逐步发展并得到广泛应用。为了应对复杂技术所带来的挑战,满足国家和行业标准规范要求,就有必要将BIM技术运用于该类项目的设计过程,这样会极大的提高设计效率,大大降低设计错误。此外,建立的BIM 3D模型也便于项目投产后期的运行及维护。

基于BIM技术的亚临界煤气锅炉发电技术研究

  引言

  BIM(Building Information Modeling)为信息化建模技术。图1直观解释了BIM协同设计分工流程。

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  对于亚临界煤气发电锅岛设计来说,辅机和管道数量多,种类和规格复杂。传统的基于CAD的二维设计过程,往往一般通过管道的平立面图表述管道的布置方式,管道之间的空间位置关系不够清晰,在现场安装时往往容易出现碰撞等问题。对于需要应力计算的管道还需要独立建立应力计算模型,与设计模型之间无数据关联,容易出现于错误。而运用BIM技术能够有效的解决此类问题。下文将结合某钢铁企业的煤气发电项目100W亚临界锅炉BIM设计过程,对于BIM技术运用于此类设计展开讨论。

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  该项目运用的BIM软件包括主流设计软件:协同设计ProjectWises,三维建模软件CADWorx Plant,设备建模软件Inventor,以及管道应力分析软件CAESARII,汽水管道支架吊设计软件路草EHS。软件之间有接口相互连接,传输数据。

  基于CADWorx Plant的3D模型建立

  2.1管道元库、等级库的建立

  CADWorx Plant作为基于广泛应用于AutoCAD平台的BIM软件,具有完备的管道元件库及等级库,同时可以可根据不同的行业进行自定义修改。本项目建立了符合电力行业要求的管道元件库-热力元件库,并基于该管道的元件库建立了符合本项目要求的管道等级库,包括MS(主蒸汽),BS(补汽) ,SS(烟气) ,SF(热风) ,MG(煤气管道),HS(化学补充水)等10种管道等级,管道等级建立包括管道的设计参数,材料等重要的管道信息的确定。

  2.2建立管道3D模型

  完成管道的等级库,元件库建立后,可进行管道的3D建模,建模时可根据需要对于管道的管线号等信息进行设计。

  为方便管道的定位,应先导入结构,设备的模型作为参考,该结构、设备模型可随结构,设备的设计变化而实时变化,导入后的结构及设备模型如下:

  图3给出了完整的该项目锅炉房工艺管道3D模型,通过漫游,碰撞检查可实时检查管道路由是否合理。此外,软件还提供了单开某几类管道模型进行观察(隐藏其他的模型信息),使观察具有侧重点。图4给出了单开所有工艺管道模型的情况,图5给出了单开锅炉范围内煤气管道模型的情况。

  CADWorx Plant软件可自动生成平面图、剖视图和轴测图,这些施工图纸与3D模型直接关联,图纸随模型的修改而实时变化。避免了施工图修改过程中一些应疏忽而造成的错误。

  所建立的3D模型包含了管道设计过程中所需的所有数据,便于后期的查看、维护及管理。

  2.3基于CAESAR II的管道应力计算

  本工程主厂房规划标高为0.000m(高低压配电室)、4.500m(电缆夹层)、9.00m(集中控制室/电子设备间)、14.00m(管道夹层)、17.500m(除氧层)。基于不同的标高层,形成管道和电气设计模型。在设备模型的外形、定位和接口信息完整的前提下,同时与结构设计同步,保证管道设计、结构设计的确性。

  完成管道设计模型后,可以将需要应力计算的管道(主蒸汽、补汽)管道导出到CAESAR II软件直接进行应力计算。CAESARII管道应力分析软件是一款压力管道应力分析专业软件,它既可以分析计算静态分析,也可进行动态分析。

  图5给出了应力计算模型,该模型与管道的3D模型完全一致,并可以随着管道的3D模型修改而快速修改。此外,CAESAR II软件管道应力计算的结果可返回给CADWORX Plant,并可根据应力计算结果便捷的修改CADWORX Plant中建立的管道模型。

  对于工程设计人员而言,建立的BIM模型应符合业主合同要求的模型设计深度,但是在项目中,不同阶段需要组织模型生产(一般是30%,60%,90%进度)根据校核意见会导致模型反复的调整和修改,同时也增加了设计工作量。BIM模型是一个由简到精的过程,为了降低方案大范围调整对模型建立工作所造成的影响,应采取分阶段建模分阶段讨论的机制,定期召开例会发现并解决项目设计中的问题。

  总结

  基于BIM技术的汽轮机主厂房工艺管道设计可避免基于CAD二维设计过程中经常出现的错误,建立的3D BIM模型中可包含管道设计过程中需要的所有数据,便于自动出图与后期的维护。此外,3D BIM模型与应力计算软件具有双向接口,极大的提高了设计人员的设计效率,大大避免了管道碰撞等错误。在后期项目的运用过程中如若在设计过程中进一步耦合路草EHS之类的管道支吊架软件,将会使设计管道过程更加完整,更加智能。——论文作者:郭 锐

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