三維設計技術在火力發電廠設計中的應用

工廠三維設計技術打破了傳統的二維設計概念，是CAD技術在設計領域中的高新技術應用。該系統引入火力發電廠三維設計在國內僅處在起步階段，我們針對三維設計系統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設計中。在國內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，本文結合內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，為了加速建設現代化的電力設計企業．學習大型電力設計院、工程公司的經驗．我院2004年開展建立三維設計系統．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三維設計系統應用已初具規模，并在數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。在三維設計系統的使用過程中，我院走過一些彎路，有經驗也有教訓．我們體會到．電力設計院三維設計系統的應用、推廣與開發，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前沿的標志。

1.三維設計技術的優勢

簡單地說，火力電廠三維設計系統就是利用三維設計技術，在計算機上構建管道、設備、電氣、結構等多專業的三維實體模型，并通過對所構建的實體模型進行碰撞檢查、優化設計，最終從模型中提取出各種施工圖及相應的材料報表。工廠數字化模型設計技術的實際應用，打破了傳統的平面二維圖設計模式，使現有的設計思想、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境界面下，使工程設計人員十分形象地了解設計的環境，給設計工作帶來便利，并且三維技術的數據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，使設計和施工的聯系更加緊密，更加符合工程總承包的發展要求。近年來，一些成熟的的大型設計院、工程公司利網絡技術和數據庫技術在企業內部的信息管理上達到了一個很高的水平。在實現了數據的真正共享后，開始異地協作設計，通過利用項目所在地的低成本優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據的共享。

2.內蒙古電力設計院應用三維模型技術開展電廠設計

2004年7月內蒙古電力勘測設計院引進了英國AVEVA公司開發的PDMS系統(Plant Design Management System)。引進后，邊培訓邊消化，首先解決了元件庫和規范庫的本地化，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。經過對全套系統的初步摸索，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構和工作方法十分重要；

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

(3)對模型的質量需要有一套合適的評審制度；

(4)通過開發一些維護工具提高工程數據庫維護的效率，從而提高整個三維設計的效率；

(5)編碼系統的采用使工程數據更易于計算機管理。而國內電力設計中，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的關系

利用先進的計算機技術使工程設計信息集成系統高效運轉是改變傳統設計手段、提高設計效率和設計質量的關鍵之一。三維設計技術是整個設計信息系統構建的重要基礎。如果把三維設計技術和其它專業數據庫及專業軟件集成起來，幾乎可以涵蓋所有的工程設計信息，真正實現數據資源工程全過程的共享，也就是所謂的數字化電廠的概念，實現電廠全周期數字化管理。但工程信息集成系統的構建是由企業的規模、企業的業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的項目環境和企業工程信息集成系統的框架構建結合起來。如我院目前自主開發的生產經營管理系統與三維設計技術的集成，就有效地發揮了計算機技術和三維設計技術在工程中應用的優勢。

3.2 必須有與之相適應的項目設計組織結構

通過對三維設計技術的應用，發現其不僅對設計人員提出了新的要求，還需要一個科學、高效的組織管理結構和先進的設計流程。先進的設計流程要求設計人員更加專業化，只需少數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節，保證設計產品在自己這道工序中高質量完成，則最終的產品也將是高質量產品。

在傳統設計中，因為沒有應用先進的設計流程，所以崗位的職責不具體，容易造成數據資源的重復和數據傳遞的堵塞。協調的工作量較大。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化工作中，則項目組織的結構實際上十分精簡。大部分工作只需要經過基本培訓的較低學歷的技術人員就可完成，少數具備較高專業素質的人員擔當高級技術職務，負責諸如投標、系統設計、計算和研發等工作，從而合理安排人力資源，騰出人力和物力發展企業的核心技術。

3.3 利用三維設計技術獲得的效益主要表現在以下幾個方面：

3.3.1 提高設計質量，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，最大限度地節約廠房空間；通過對實體模型的剖切，可以根據需要獲得準確的二維布置圖； 利用可視化技術，使設計方案表現得更加直觀，有利于提高設計質量和設計產品的競爭力。