大等級(jí)在電站汽水小管道三維設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與實(shí)踐

摘要：可視化和精細(xì)化是火力發(fā)電廠布置技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)?？梢暬饕w現(xiàn)在三維協(xié)同設(shè)計(jì)的手段上；而精細(xì)化的布置設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)深度、設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度和對(duì)工程量的精確控制上。主要從精細(xì)化方面闡述了汽水小管道包括哪些內(nèi)容，通過汽水小管道在三維平臺(tái)中的實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，分析得出汽水小管道采用三維平臺(tái)設(shè)計(jì)可以降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度，節(jié)省工程造價(jià)，使小管道布置設(shè)計(jì)更合理美觀；同時(shí)小管道采用大等級(jí)模式可以有效提高汽水小管道的設(shè)計(jì)效率，明顯減少設(shè)計(jì)周期。

關(guān)鍵詞：三維設(shè)計(jì)；精細(xì)化設(shè)計(jì)；小管道；大等級(jí)

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）30-0123-02

從最近幾年看國家越來越重視環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，審批下來的能源項(xiàng)目中火力發(fā)電廠越來越少，這些審批下來的火力發(fā)電廠對(duì)于國內(nèi)各家設(shè)計(jì)單位來說是僧多肉少，競(jìng)爭(zhēng)趨于激烈，對(duì)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)工作也提出了更高的要求，先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段成為了各設(shè)計(jì)單位的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

一、汽水小管道范圍

小管道泛指小口徑管道，在設(shè)計(jì)上按專業(yè)主要分為熱控儀表小管道和汽水小管道。熱控小管道主要包括汽、水、油管道的溫度、壓力、液位、流量、取樣。汽水小管道主要集中在汽機(jī)側(cè)，主要包括本體疏水集管、高低加放水排汽、軸封系統(tǒng)、輔汽系統(tǒng)疏水及其他系統(tǒng)排氣放水管道等，管線多而冗雜。

二、汽水小管道使用三維設(shè)計(jì)的必要性

目前，國內(nèi)管道施工圖出圖深度一般是設(shè)計(jì)院只出DN80及以上管道的安裝圖以及汽輪機(jī)本體管道密集區(qū)的規(guī)劃布置圖，DN80以內(nèi)的中、低壓小口徑（主要指汽水小管道）管道均由安裝單位現(xiàn)場(chǎng)布置，正在報(bào)批中的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《大型火力發(fā)電廠施工圖設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》也基本延續(xù)這一慣例。

1.精細(xì)化設(shè)計(jì)要求汽水小管道使用三維設(shè)計(jì)

我國專業(yè)的電力建設(shè)公司可以將小管道統(tǒng)一規(guī)劃布置并安裝，小管道的材料包含在安裝合同之內(nèi)，由安裝公司采購，由施工單位進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，如果嚴(yán)格從設(shè)計(jì)流程上來講是不符合規(guī)范的，因施工單位的設(shè)計(jì)水平不同也導(dǎo)致小管道的二次設(shè)計(jì)不一定能保證其合理與美觀、材料的選材是否正確、安裝維修是否方便等要求；同時(shí)，海外發(fā)電項(xiàng)目多與國內(nèi)的設(shè)計(jì)施工習(xí)慣不同，國外非專業(yè)的安裝隊(duì)伍與業(yè)主簽訂的合同是按圖施工、按圖取料，沒有圖紙和材料清單就無法領(lǐng)料、施工，因此要求設(shè)計(jì)院所有的管道均要出設(shè)計(jì)圖紙并統(tǒng)計(jì)材料。所以小管道使用三維設(shè)計(jì)可以很好地解決這個(gè)問題，這種精細(xì)化設(shè)計(jì)理念可以為設(shè)計(jì)單位提供差異化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，為業(yè)主提供更高效的設(shè)計(jì)服務(wù)。

2.大管道三維設(shè)計(jì)流程趨于成熟

現(xiàn)在大管道基本都在使用三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，大管道布置設(shè)計(jì)用到的支吊架、保溫、放坡、施工圖出圖及材料清冊(cè)等工具已經(jīng)走通，設(shè)計(jì)流程趨于成熟。這些技術(shù)都可以用到小管道上。

3.提高效率和節(jié)省后期施工工期

小管道使用三維設(shè)計(jì)后，對(duì)施工圖單位來說將不用再請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)，考慮空間碰撞的問題、布局是否合理美觀問題等，這些問題都能在三維設(shè)計(jì)階段得到很好地解決，這樣就能提高效率，大大節(jié)省后期施工工期。

4.精確控制工程量

精細(xì)化布置設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)之一是精確控制工程量和工程造價(jià)。為此，精細(xì)化設(shè)計(jì)要做到精確控制每一分項(xiàng)工程、分部工程的工程量，這其中就包括管道設(shè)計(jì)后期的小管道設(shè)計(jì)，小管道布置設(shè)計(jì)完成后可以完全自動(dòng)地抽取材料量，不需要再提供人力物力去統(tǒng)計(jì)材料。布置設(shè)計(jì)達(dá)到這樣的深度和細(xì)度后，每一根小管道均有規(guī)劃布置，每一根小管道的管道長(zhǎng)度、閥門個(gè)數(shù)等都可以不用計(jì)算余量，這將為業(yè)主和承包方節(jié)省大量工程造價(jià)，為施工單位節(jié)省人力、物力。

5.消除虛擬空間碰撞

汽水小管道使用三維設(shè)計(jì)可以有效解決管道支吊及設(shè)備、管件檢修空間碰撞問題。

三、汽水小管道應(yīng)該采用大等級(jí)

等級(jí)作為三維設(shè)計(jì)平臺(tái)的特殊產(chǎn)物，通俗地講就是人為地把管道上的各種管件從GD87、GD2000等國標(biāo)中手動(dòng)篩選出來，添加到某個(gè)數(shù)據(jù)層次下供建模時(shí)使用。

1.管道大等級(jí)小等級(jí)

大等級(jí)和小等級(jí)只是相對(duì)的說法。大等級(jí)包含的管道元件要比小等級(jí)容量大，只是相比小等級(jí)來說需要建立的數(shù)據(jù)層次要少很多。先來看看目前大管道常用小等級(jí)的建立方法，在做某個(gè)卷冊(cè)前，設(shè)計(jì)人需要根據(jù)本卷冊(cè)用到的材料種類、壓力等級(jí)、溫度等因素，從GD87、GD2000等國標(biāo)中篩選本卷冊(cè)用到的材料，并添加到自己建立的數(shù)據(jù)層次（如SPEC J1201）中，如出現(xiàn)材料種類不足或設(shè)計(jì)變更時(shí)需要重新到等級(jí)庫中添加，自己設(shè)計(jì)的不同卷冊(cè)需要建立不同的小等級(jí)，重新創(chuàng)建數(shù)據(jù)層次。而大等級(jí)是從GD87、GD2000等國標(biāo)中篩選整個(gè)項(xiàng)目用到的材料種類，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人安排人統(tǒng)一負(fù)責(zé)這個(gè)大等級(jí)的建立和補(bǔ)充。

2.大等級(jí)與小等級(jí)相比優(yōu)勢(shì)明顯

三維設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人的工作量包括建立等級(jí)、設(shè)計(jì)管道模型。對(duì)于設(shè)計(jì)人來說，很顯然如果采用大等級(jí)模型，其工作量將減去建立某個(gè)或者幾個(gè)卷冊(cè)小等級(jí)創(chuàng)建的工作量。

大等級(jí)將全盤考慮整個(gè)項(xiàng)目用到的材料，優(yōu)勢(shì)是節(jié)省各分卷冊(cè)創(chuàng)建等級(jí)的時(shí)間，提高建模效率、標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，提高工效方面效果明顯。

3.大等級(jí)如何構(gòu)建

由大等級(jí)的定義和相對(duì)優(yōu)勢(shì)可以看出，大等級(jí)的創(chuàng)建和小等級(jí)創(chuàng)建的不同點(diǎn)主要在于大等級(jí)要兼顧所有卷冊(cè)，范圍要大很多。大等級(jí)里要能包括各種材料、管徑、元部件、壓力等級(jí)等要素。由此可見，大等級(jí)的構(gòu)建將作為小管道設(shè)計(jì)的頂層設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到主設(shè)人或設(shè)計(jì)總工程師的重視。

大等級(jí)的構(gòu)建不外乎兩種情況，即一次性大而全地概括所有卷冊(cè)、所有機(jī)組類型，或者根據(jù)已有的工程針對(duì)本工程創(chuàng)建一個(gè)初始的大等級(jí)。這個(gè)大等級(jí)可以不用全面包括所有卷冊(cè)，但是這個(gè)大等級(jí)要具有可擴(kuò)展性，即可以通過提資來逐步補(bǔ)充完善大等級(jí)，后者將是行之有效的大等級(jí)構(gòu)建的較好方案。

4.大等級(jí)的管理與提資

根據(jù)某實(shí)驗(yàn)臺(tái)架項(xiàng)目和某國外項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)可以看出，大等級(jí)雖然優(yōu)勢(shì)明顯，組織模式采用專人負(fù)責(zé)等級(jí)的創(chuàng)建和管理，但大等級(jí)對(duì)等級(jí)負(fù)責(zé)人要求較高，等級(jí)負(fù)責(zé)人需要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的小管道材料種類要有深入的了解，特別是在沒有參考項(xiàng)目的情況下，如何收集資料確定材料種類將是一個(gè)有挑戰(zhàn)的工作，這就是為什么大管道一直在沿用小等級(jí)的關(guān)鍵原因，而小等級(jí)用到的材料對(duì)于設(shè)計(jì)人來說相對(duì)容易確定。

如何使用三維平臺(tái)設(shè)計(jì)小管道前做好大等級(jí)管理呢？答案是提資，由每個(gè)卷冊(cè)設(shè)計(jì)人進(jìn)行提資，專人負(fù)責(zé)收資，確定等級(jí)劃分原則，對(duì)于以后遇到需要對(duì)某個(gè)大等級(jí)添加元件時(shí)只需要向等級(jí)負(fù)責(zé)人提資即可。

5.大等級(jí)在小管道應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

這種大等級(jí)模式因汽水小管道布置相對(duì)集中、材料種類比大管道少等原因，已經(jīng)完全可以在流程上走通并在實(shí)際工程中應(yīng)用。大等級(jí)在小管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：大等級(jí)由專人統(tǒng)一負(fù)責(zé)管理，降低了等級(jí)差錯(cuò)率；節(jié)省設(shè)計(jì)人創(chuàng)建等級(jí)時(shí)間，提高工效；小管道設(shè)計(jì)人可以負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)小管道相對(duì)較為集中的區(qū)域，如基座附近，這樣設(shè)計(jì)人可以在小管道布置完成后兼顧小管道布置的優(yōu)化。

四、結(jié)語

隨著設(shè)計(jì)單位投標(biāo)火力發(fā)電工程項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)方式的可視化、布置設(shè)計(jì)的精細(xì)化、設(shè)計(jì)出圖的標(biāo)準(zhǔn)化將是未來布置設(shè)計(jì)的大方向；可視化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化在三維設(shè)計(jì)中都能較為完美地體現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)小口徑管道出圖也都已成為現(xiàn)實(shí)；通過制訂汽水小管道集中布置原則及模塊化集中布置方案，可以使小管道布置在大等級(jí)頂層設(shè)計(jì)完善、小管道設(shè)計(jì)符合規(guī)程、規(guī)范的前提下基本達(dá)到布置合理和美觀的效果，應(yīng)用成熟的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)完整模擬施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行精細(xì)化布置設(shè)計(jì)，還能滿足國外項(xiàng)目對(duì)施工工藝由安裝變組裝的更高要求，同時(shí)能夠準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)小管道材料量，提高采購精確度，有效控制設(shè)計(jì)單位各項(xiàng)目的運(yùn)輸成本，將來大等級(jí)也會(huì)在大管道三維設(shè)計(jì)中得到推廣。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）