BIM技術(shù)在火力發(fā)電項目應用的幾點探索

摘 ?要：BIM技術(shù)作為一項新技術(shù)，旨在提升管理水平、降低建造成本、提高施工質(zhì)量、縮短工期等，其在建筑行業(yè)的應用越來越廣，得到越來越多建設(shè)單位和施工單位的重視。通過總結(jié)東莞市厚街環(huán)保熱電廠項目、長沙市黑麋峰生活垃圾發(fā)電項目、汝南縣生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目等火力發(fā)電項目的BIM技術(shù)應用成果，探索BIM技術(shù)在火力發(fā)電項目的應用方向和方法，進而引發(fā)對BIM技術(shù)在火力發(fā)電項目的發(fā)展方向的思考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);火力發(fā)電項目;施工階段

中圖分類號：TP317.4;TB237 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）13-0117-04

Abstract：BIM technology，as a new technology，aims to improve the management level，reduce the construction cost，improve the construction quality and shorten the construction period. It is widely used in the construction industry，and has been paid more and more attention by the building units and construction units. Through the construction of Houjie environmental protection thermal power plant project in Dongguan City，the domestic waste power generation project of Heimifeng in Changsha City，and the biomass cogeneration project in Runan County. This paper summarizes the application results of BIM technology in thermal power generation projects，explores the application direction and method of BIM technology in thermal power generation projects，and then leads to the thinking of the development direction of BIM technology in thermal power generation projects.

Keywords：BIM technology;thermal power generation project;construction stage

0 ?引 ?言

BIM技術(shù)在中國發(fā)展到今天，除了給傳統(tǒng)建筑業(yè)帶來了沖擊外，也將和其他先進科技結(jié)合，以“BIM+X”的模式將應用領(lǐng)域從智慧工地向智慧城市的方向邁進。BIM作為一種管理工具、一種技術(shù)手段已經(jīng)深入工程行業(yè)人心。然而，現(xiàn)階段由設(shè)計院牽頭的BIM正向設(shè)計的應用市場還不成熟，以至于在項目建造過程中，BIM工作主要由施工單位或BIM咨詢單位完成。基于節(jié)能環(huán)保、電能短缺的需要，一座座火力發(fā)電廠拔地而起。在當前國內(nèi)的BIM技術(shù)應用背景下，在我單位（湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司）近五年內(nèi)作為施工總承包方承接的火力發(fā)電項目中，應用BIM技術(shù)取得成效較好且具代表性的有：東莞市厚街環(huán)保熱電廠項目、長沙市黑麋峰生活垃圾發(fā)電項目、汝南縣生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目。以上三個項目在施工階段共同應用BIM技術(shù)的環(huán)節(jié)主要有：碰撞檢查及優(yōu)化、機電深化出圖、施工模擬、協(xié)同平臺應用等。以BIM技術(shù)在汝南縣生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)項目應用為例，站在施工單位的角度談一下本人對BIM技術(shù)在火力發(fā)電項目應用后的一些想法，希望能給同行帶來一些幫助。

1 ?項目介紹

項目位于河南省駐馬店市汝南縣產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)內(nèi)，西城大道以東、清源路以西，總投資4.3億元，占地200畝，以建設(shè)中國首個生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)智慧電廠為目標。冷卻塔施工及鍋爐安裝施工為本項目重點分部工程;現(xiàn)場交叉作業(yè)多，對施工質(zhì)量、安全要求高;設(shè)計工藝獨特復雜，管網(wǎng)密集;安裝工作量巨大，專業(yè)性強，二維圖紙很難實現(xiàn)工作人員的無障礙溝通。

2 ?應用過程

2.1 ?團隊與策劃

成立BIM工作站，編制項目的BIM應用目標、BIM實施計劃，確定模型及其在施工過程中的應用，維護與交付模型等。

2.2 ?軟硬件環(huán)境

軟件選用REVIT、CAD、3DS MAX、NAVISWORKS、Fuzor等主流BIM軟件;硬件選用高性能臺式機、筆記本電腦、平板電腦、無人機、三維激光掃描儀等。

2.3 ?項目應用

2.3.1 ?建立高精度模型

如圖1所示，根據(jù)設(shè)計文件、設(shè)備圖紙、設(shè)備臺賬、施工記錄、試驗檢驗記錄、質(zhì)量驗收記錄等，創(chuàng)建BIM設(shè)備族并添加相關(guān)運維參數(shù);結(jié)合施工圖紙，完成如圖2所示的各專業(yè)模型、深化設(shè)計模型（LOD350）、施工過程模型（LOD400）、竣工驗收模型（LOD500），滿足項目施工過程的BIM需求及后期運維管理需求。

2.3.2 ?碰撞檢查及優(yōu)化

綜合各專業(yè)BIM模型并導入NAVISWORKS軟件進行各單體、各專業(yè)間的碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)碰撞問題418處，以問題報告的形式告知建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、施工總承包單位，經(jīng)設(shè)計回復、復核形成完整的BIM碰撞檢查過程。運用BIM技術(shù)提前檢查圖紙設(shè)計問題，發(fā)現(xiàn)碰撞、優(yōu)化設(shè)計，提前發(fā)現(xiàn)并解決沖突，提高了圖紙質(zhì)量，減少了現(xiàn)場變更。

2.3.3 ?深化設(shè)計出圖

在建筑機電方面，通常要在碰撞檢查的基礎(chǔ)上，對管道、風管、橋架進行深化設(shè)計。但是在本項目工業(yè)機電設(shè)計中，管徑DN50以下管道未做繪制，僅依靠作業(yè)人員的經(jīng)驗施工，易導致現(xiàn)場安裝錯亂無序。通過應用BIM技術(shù)對主廠房、鍋爐房、化水車間等單體進行深化設(shè)計，可以出具如圖3所示的詳細立體視圖、三維視圖輔助現(xiàn)場施工，并導出管道明細表協(xié)助物資采購，最終廠房管路排布井然有序，避免了材料的浪費。

2.3.4 ?施工模擬

自然通風冷卻塔是本項目的重點分部工程，通過BIM模型結(jié)合專項施工方案，以三維技術(shù)交底、真實再現(xiàn)施工過程，將各施工細節(jié)通過三維動畫展現(xiàn)出來：（1）提高了施工人員的工作效率，使工程施工變得更加簡單，能有效地將施工技術(shù)通過三維模型傳遞給施工人員;（2）能保證施工質(zhì)量，有了工程施工三維模型的幫助，能確保施工計劃的有序執(zhí)行，也可以避免一些安全事故的發(fā)生。

在安裝水冷壁前，根據(jù)專項施工方案，建立水冷壁吊裝BIM模型。如圖4所示，通過模擬水冷壁吊裝，嚴格把控水冷壁與鋼結(jié)構(gòu)、水冷壁與吊臂之間的安全距離，進而選擇履帶吊的最佳工況，優(yōu)化了吊裝方案，使得整個吊裝過程更加順暢，在控制施工進度、質(zhì)量、安全方面發(fā)揮了良好的作用。

2.3.5 ?協(xié)同平臺應用

如圖5所示，在施工過程中，通過BIM5D平臺有效協(xié)同瀏覽器端、PC端、移動端，關(guān)聯(lián)BIM模型與項目各項資料，有利于調(diào)節(jié)項目進度、把控成本及有效追蹤質(zhì)量、安全，提高了溝通效率，實現(xiàn)了信息的高效管理。

3 ?應用總結(jié)

其一，通過搭建高精度全廠區(qū)模型，我們不僅實現(xiàn)了建筑的3D可視化效果，還實現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的高度集成，保證各參建方接收的信息一致，消除“信息孤島”，提高溝通效率，并助力后期運維管理。

其二，在施工前期對全專業(yè)模型的碰撞分析中，發(fā)現(xiàn)352處圖紙問題，通過優(yōu)化設(shè)計、解決沖突，減少了現(xiàn)場變更。深化設(shè)計主廠房、鍋爐房、化水車間等單體管徑DN50以下的管線，節(jié)約人工和材料成本，直接縮短項目建設(shè)工期。累計節(jié)約施工成本約150萬元，縮短項目工期約10%。

其三，通過模擬場地布置、冷卻塔施工三維交底、水冷壁吊裝方案比選等，輔助現(xiàn)場專業(yè)工程師優(yōu)化施工方案，減少現(xiàn)場的二次搬運，最大化地節(jié)省了人力、物力、財力，使施工過程更加合理、順暢，解決了現(xiàn)場工程技術(shù)難題。通過應用協(xié)同管理平臺，切實提升了項目精細化管理水平及綜合經(jīng)濟效益。

4 ?BIM技術(shù)在火力發(fā)電項目的發(fā)展方向的思考

4.1 ?設(shè)計階段

在規(guī)劃局給定的建設(shè)范圍內(nèi)，使用BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計定位圖的平面布置;通過能量分析（使用CFD Viewer軟件）改變生產(chǎn)條件及影響因素，尋求最佳燃燒點，提高火力發(fā)電鍋爐的燃燒率;優(yōu)化水暖電設(shè)計，比如暖通專業(yè)的負荷計算、各專業(yè)間的碰撞檢查及優(yōu)化;計算機械設(shè)備的管線系統(tǒng)，分析、校核并優(yōu)化設(shè)備參數(shù)，減少能量損耗，輔助設(shè)備選型;優(yōu)化電廠生產(chǎn)工藝流程，尤其是優(yōu)化管路，減少材料用量，在不影響生產(chǎn)功能的前提下，降低工程總投資和運維成本。

4.2 ?施工階段

除了一些常規(guī)應用外，BIM技術(shù)還要和其他技術(shù)結(jié)合，比如BIM與安全技術(shù)結(jié)合，利用BIM三維的可視化特點快速識別危險源，制定相應的控制措施，以BIM動畫的形式對施工管理人員和現(xiàn)場作業(yè)人員進行安全技術(shù)交底，杜絕事故的發(fā)生;BIM與施工工法結(jié)合，優(yōu)化施工工藝，在保證施工質(zhì)量、安全的前提下，提高工作效率、降低成本;BIM與工廠化預制技術(shù)和模塊化安裝技術(shù)結(jié)合，在對BIM模型深化設(shè)計后，將模型交給廠家進行工廠化預制加工，待預制件加工完成后，運至現(xiàn)場進行模塊組裝;BIM與發(fā)明創(chuàng)造或者實用新型技術(shù)結(jié)合等等。

4.3 ?運維階段

在BIM模型中添加基礎(chǔ)信息、采購信息、安裝信息、技術(shù)參數(shù)信息、維保信息，并添加運維編碼以便識別篩選。將該模型與水暖電及鍋爐機組智能化系統(tǒng)銜接，以做到精準監(jiān)控，進行可視化運維管理。據(jù)統(tǒng)計，業(yè)主和運維商在設(shè)備運營和維護上的耗費占運維總成本的67%，主要原因是日常維保時信息的獲取、統(tǒng)計、傳遞過程十分繁瑣，沒有實現(xiàn)無紙化辦公，引用“BIM技術(shù)+運維管理平臺”恰好可以解決這一難點。通過運維平臺與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能監(jiān)控，無死角監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，利于電廠節(jié)能減排;特別是在消防系統(tǒng)的運維管理，實現(xiàn)了應急告警功能，避免火災事故或者減少事故損失。

5 ?結(jié) ?論

BIM技術(shù)在火力發(fā)電項目的應用具有相似性和可復制性。在用BIM技術(shù)解決項目重難點的同時，還要探索新的應用點，助力項目建設(shè)。從設(shè)計到運維全生命周期，以高精度模型為基礎(chǔ)，一模多用、一模到底，與管理平臺銜接。在施工階段用協(xié)同管理平臺實現(xiàn)對成本、質(zhì)量、進度、安全的高效管理;在BIM模型數(shù)字化交付后，在運維階段用運維管理平臺實現(xiàn)項目的智慧運維，進而實現(xiàn)電廠的智慧建造和運維。

參考文獻：

[1] 張新勝.老港再生能源利用中心——亞洲最大生活垃圾發(fā)電廠BIM項目 [J].建設(shè)科技，2016（3）：42-43.

[2] 喬宇亮.基于BIM的工業(yè)廠房機電安裝綜合技術(shù)的研究與應用 [J].中外建筑，2019（7）：73-75.

[3] 左悅.BIM+VR技術(shù)在建筑設(shè)計中的應用研究 [J].現(xiàn)代信息科技，2019，3（5）：105-106.

作者簡介：張慧明（1990.01—），男，漢族，湖南郴州人，給排水中級職稱，本科，研究方向：BIM信息化管理。