電廠三維設(shè)計中墻板智能開孔系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

肖 南 張晨征 王 婕

(國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100095)

電廠三維設(shè)計中墻板智能開孔系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

肖 南 張晨征 王 婕

(國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100095)

針對電廠設(shè)計中墻板開孔和提資的問題，提出了三維墻板開孔和提資的技術(shù)方案及流程圖,并基于PDMS和AutoCAD平臺，開發(fā)了墻板智能開孔和提資系統(tǒng)，結(jié)果表明將該系統(tǒng)應(yīng)用于實際工程，大幅提高了三維孔洞的建模和提資效率，保證了工程質(zhì)量，取得了良好效果。

電廠設(shè)計，智能開孔，三維提資，系統(tǒng)開發(fā)

0 引言

在火電和核電設(shè)計領(lǐng)域中，計算機(jī)輔助設(shè)計已從傳統(tǒng)的二維設(shè)計手段發(fā)展到人機(jī)交互式的、高度集成化的、智能化的三維協(xié)同設(shè)計階段[1]。

三維協(xié)同設(shè)計要求多個專業(yè)在統(tǒng)一的平臺上共同工作。傳統(tǒng)工程設(shè)計過程中，專業(yè)間資料的傳遞基于二維CAD圖紙進(jìn)入工程管理平臺，這樣雖然能保證資料傳遞的正確性和完整性，但本質(zhì)上和三維設(shè)計平臺是脫節(jié)的；圖紙包含的大量信息無法直接利用，需要人工校核和錄入才能進(jìn)入三維設(shè)計平臺[2]。

許多科研工作者和工程技術(shù)人員對專業(yè)間協(xié)同設(shè)計過程中資料傳遞做了研究和探討。謝華[3]指出工藝專業(yè)提供給土建專業(yè)比較重要的信息有荷載、孔洞、預(yù)埋件三類；采用三維協(xié)同設(shè)計后，土建專業(yè)能從三維模型中提取資料，簡化自己的工作。蘇陽等[4]提出三維提資和三維收資是土建專業(yè)三維平臺數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的重要組成部分，能提升土建專業(yè)的生產(chǎn)效率。王一莉等[5]開發(fā)了汽水管道支吊架表和埋件表提資軟件，提高了工程設(shè)計中提資的效率和質(zhì)量；唐瑋[2]提出三維集成提資系統(tǒng)作為傳統(tǒng)提資流程的替代，各專業(yè)將資料完整、準(zhǔn)確、直觀的體現(xiàn)在三維模型中，實現(xiàn)了設(shè)計數(shù)據(jù)的高效管理。

在各類需傳遞的專業(yè)資料中，土建墻板上的管道孔洞是最重要的工藝信息之一。為解決孔洞在三維協(xié)同設(shè)計中資料傳遞的問題，本文提出了土建墻板智能開孔的技術(shù)方案，并基于PDMS三維設(shè)計平臺和AutoCAD繪圖平臺開發(fā)出了智能開孔協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)已應(yīng)用于實際工程，取得了良好的效果。

1 墻板智能開孔系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1.1 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)方案的提出，旨在解決工藝專業(yè)和土建專業(yè)之間協(xié)同設(shè)計時開孔數(shù)據(jù)傳遞的需求，實現(xiàn)孔洞數(shù)據(jù)在三維設(shè)計平臺上共享和協(xié)同。系統(tǒng)在充分調(diào)研專業(yè)需求的基礎(chǔ)上，基于PDMS三維協(xié)同平臺的特點，實現(xiàn)了以下功能：

1)根據(jù)管道和墻板的位置關(guān)系，自動計算管道與墻板的碰撞點，從而確定孔洞的位置。

2)根據(jù)管道的溫度、壓力、保溫厚度等約束條件，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則自動確定管壁和孔洞壁的間隙，從而確定孔洞的大小。

3)根據(jù)孔洞位置和大小，自動在PDMS中生成邏輯孔洞的三維模型。

4)自動檢索管道的變化并對孔洞做相應(yīng)的調(diào)整；對數(shù)據(jù)傳遞過程進(jìn)行版本管理，做到“可控制”“可追溯”，保證數(shù)據(jù)的唯一性和準(zhǔn)確性。

5)土建專業(yè)校核確認(rèn)邏輯孔洞后，自動在PDMS中生成真實孔洞三維模型。

6)根據(jù)邏輯孔洞自動生成CAD二維提資圖，兼顧傳統(tǒng)二維提資的需求。

7)根據(jù)真實孔洞自動生成CAD孔洞布置圖，滿足土建施工圖的需求。

1.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)軟件體系架構(gòu)分層設(shè)計和功能模塊化的原則，體現(xiàn)“高內(nèi)聚、低耦合”的程序設(shè)計思想，本系統(tǒng)分為4個層次和12個功能模塊，如圖1所示。該體系結(jié)構(gòu)不僅涵蓋了系統(tǒng)的全部功能需求，而且層次清晰、模塊劃分合理，為今后系統(tǒng)的維護(hù)和功能擴(kuò)展提供了極大的便利。

1.3 系統(tǒng)流程圖

該系統(tǒng)的使用者包括工藝專業(yè)和土建專業(yè)的設(shè)計師，兩者相互配合才能完成設(shè)計過程。系統(tǒng)中工藝專業(yè)和土建專業(yè)的程序流程圖，分別見圖2和圖3。

2 墻板智能開孔應(yīng)用實例

2.1 工程概況

測試項目采用國網(wǎng)能源哈密電廠4×660 MW工程，其廠址位于哈密市西南方向約62 km，北臨哈羅公路和哈羅鐵路，南靠國網(wǎng)能源哈密大南湖煤礦，距一號礦井1.7 km。主廠房按四機(jī)四爐超臨界直接空冷燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行設(shè)計，布置方式為汽機(jī)房—除氧間—煤倉間—鍋爐順列布置，汽輪發(fā)電機(jī)組縱向布置，集控樓布置在2號、3號機(jī)之間。

2.2 工程應(yīng)用

在主廠房范圍內(nèi)，采用該系統(tǒng)對與管道相交的墻板進(jìn)行自動開孔設(shè)計。在PDMS三維協(xié)同設(shè)計平臺中，低壓旁路管道在6.25 m層樓板處自動開孔，如圖4所示；汽機(jī)房通風(fēng)管道在6.25 m層樓板處自動開孔，如圖5所示。三維孔洞自動生成的二維CAD提資圖，如圖6所示。

2.3 應(yīng)用效果

使用該系統(tǒng)能很好地解決孔洞建模和孔洞提資工作，保證三維孔洞模型和二維提資圖的一致性和準(zhǔn)確性，同時能顯著提高工作效率。根據(jù)實際使用情況的估算，能夠節(jié)省三維孔洞建模和孔洞提資工作所耗的人工時約60%。若考慮到后期三維管道模型的更新和維護(hù)，廠區(qū)內(nèi)主廠房之外的建(構(gòu))筑物的墻板開孔，節(jié)省的時間會更多。

3 結(jié)語

工程測試和應(yīng)用表明，墻板智能開孔系統(tǒng)的技術(shù)方案切實可行，系統(tǒng)執(zhí)行結(jié)果穩(wěn)定可靠。采用該技術(shù)，能避免三維孔洞重復(fù)建模和事后抄模，大幅提高三維孔洞的建模效率和提資效率；同時，三維孔洞模型和二維孔洞提資圖始終保持一致，消除了三維模型檢查中管道與墻板之間因未開孔而產(chǎn)生的碰撞，保證了項目整體設(shè)計質(zhì)量。該系統(tǒng)作為我院數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺建設(shè)成果的一部分，下一步將在我院多個國內(nèi)外項目的三維協(xié)同設(shè)計中推廣應(yīng)用。

[1] 肖 南.土建計算模型轉(zhuǎn)PDMS三維模型應(yīng)用技術(shù)探討[J].山西建筑，2015,41(7):254-257.

[2] 唐 瑋.三維提資系統(tǒng)集成開發(fā)探討[A].AVEVA大中華區(qū)大賽優(yōu)秀論文集[C].2011:132-144.

[3] 謝 華.PDMS在土建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2006,39(sup):184-187.

[4] 蘇 陽,孔祥宇.土建專業(yè)三維平臺數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的實踐[J].武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2011,44(sup):139-141.

[5] 王一莉,王少寧.汽水管道支吊架表及埋件提資表軟件開發(fā)[J].南京化工大學(xué)學(xué)報，2000,22(5):57-60.

Application on intelligent system for creating holes model on wall & floor in 3D powerplant design

Xiao Nan Zhang Chenzheng Wang Jie

(StateNuclearElectricPowerPlanningDesign&ResearchInstitute,Beijing100095,China)

According to the problem of creating holes model on wall and floor in powerplant design, technical scheme and flow chart of creating holes and transfering its information in 3D method is proposed. And based on the PDMS and AutoCAD design platform, the related program system is developed successfully. The system is utilized in actual project. It greatly improved the efficiency of creating holes model, ensured the engineering quality, achieved good effect.

powerplant design, creating hole model, 3D information transfer, system development

2015-02-11

肖 南(1982- )，男，工程師； 張晨征(1981- )，男，工程師； 王 婕(1987- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)12-0257-02

TP311.51

A