固定式直流融冰工程BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用

徐文成，黃元媛 ，王 寶，楊海華

(1.常州博瑞電力自動(dòng)化設(shè)備有限公司，江蘇 常州 213100； 2.國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓建設(shè)分公司，江蘇 常州 213100； 3.南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司，南京 210000)

建筑信息模型(BIM)的應(yīng)用主要集中在建筑行業(yè)，具有三維仿真、模擬測(cè)試、信息集成及數(shù)據(jù)共享等功能，可有效應(yīng)用于建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的項(xiàng)目規(guī)劃、協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查、施工指導(dǎo)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面，能夠極大地節(jié)省項(xiàng)目不同參與方之間的施工成本，有效控制設(shè)計(jì)變更，減少施工返工，縮短建設(shè)周期[1]。工程數(shù)字化的源頭在于數(shù)字化設(shè)計(jì)，數(shù)字化設(shè)計(jì)成果將成為工程全生命周期數(shù)字化體系的主數(shù)據(jù)，為工程后期運(yùn)營(yíng)及維護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。在電力工程領(lǐng)域，國(guó)家電網(wǎng)公司在電力工程中全面推廣以BIM技術(shù)為核心的三維可視化設(shè)計(jì)，以提高電力工程的數(shù)字化水平[2]。

變電站建設(shè)階段，BIM建模是BIM技術(shù)應(yīng)用的核心[3]。通常情況下，對(duì)于變電站工程，其建設(shè)不同于常規(guī)的民用建筑工程，會(huì)應(yīng)用到很多電力設(shè)備，電力導(dǎo)線、電力金具等，具有一定的復(fù)雜性，電氣線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。變電站工程建設(shè)目標(biāo)是促進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)行，保證運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性和安全性。以固定式直流融冰裝置工程建設(shè)為研究對(duì)象，運(yùn)用BIM建模技術(shù)，為實(shí)際工程安裝、運(yùn)營(yíng)維護(hù)做技術(shù)支撐，對(duì)工程建設(shè)施工管理有一定的指導(dǎo)意義。

1 直流融冰裝置

以常規(guī)固定式12脈動(dòng)直流融冰裝置為研究對(duì)象，電源進(jìn)線為35 kV，主拓?fù)潆娐吩韴D如圖1所示，包含的主設(shè)備為整流變壓器、交流避雷器、接地開(kāi)關(guān)、整流閥組、飽和電抗器、正負(fù)極電子式電流互感器及電壓互感器、中性點(diǎn)電子式電流互感器、平波電抗器、直流選相開(kāi)關(guān)及二次控制保護(hù)屏柜等。

圖1 12脈動(dòng)直流融冰裝置原理圖Fig.1 Schematic diagram of 12 pulsating direct current ice-melting device

2 數(shù)字建模平臺(tái)

2.1 電力設(shè)備模型及房屋建模

使用BIM建模軟件為建模平臺(tái)根據(jù)對(duì)融冰裝置中各電力設(shè)備進(jìn)行建模，并賦予各電力設(shè)備電氣化參數(shù)屬性，完成整流變壓器、隔離開(kāi)關(guān)、融冰閥組、飽和電抗器、電力電子電壓電流互感器、避雷器、平波電抗器等設(shè)備建模及屬性添加。完成融冰裝置閥廳房屋及變電站場(chǎng)地建模設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)的房屋二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)閥廳、水冷室、二次屏柜室設(shè)計(jì)，完成房屋防火門、穿墻套管安裝孔及水管穿墻孔的設(shè)計(jì)。

圖2 整流變壓器、平波電抗器BIM模型Fig.2 BIM model of rectifier transformer and flat-wave reactor

圖3 平波電抗器參數(shù)屬性Fig.3 Parameter properties of flat wave reactor

圖4 融冰閥廳房屋模型Fig.4 House model of ice-melting valve hall

2.2 設(shè)備間導(dǎo)線連接及電力金具等設(shè)計(jì)

使用BIM二次開(kāi)發(fā)軟件，根據(jù)各設(shè)備接線端子及電力設(shè)計(jì)規(guī)范要求，進(jìn)行導(dǎo)線選型設(shè)計(jì)、銅排及金具BIM建模設(shè)計(jì)。

圖5 整流變壓器側(cè)導(dǎo)線接線設(shè)計(jì)Fig.5 Wiring design of rectifier transformer side conductor

圖6 平波電抗器側(cè)導(dǎo)線設(shè)計(jì)Fig.6 Flat wave reactor side conductor design

圖7 融冰閥廳內(nèi)導(dǎo)體連接設(shè)計(jì)Fig.7 Conductor connection design in ice-melting valve hall

3 施工管理模擬及碰撞檢查

3.1 施工模擬

在BIM施工模擬軟件中使用Timeliner將融冰裝置的整體模型鏈接到外部施工進(jìn)度，以進(jìn)行可視四維規(guī)劃，在軟件中添加四維進(jìn)度模擬，根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)工程經(jīng)驗(yàn)建設(shè)備基礎(chǔ)、房屋建設(shè)、電氣安裝、導(dǎo)線連接及場(chǎng)地平整等進(jìn)行分別設(shè)置集合，分別設(shè)計(jì)各項(xiàng)任務(wù)的施工計(jì)劃開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間，并在各任務(wù)中添加施工的成本、施工說(shuō)明等，生產(chǎn)施工模擬動(dòng)畫，可以使用戶能夠直觀地看到進(jìn)度在模型上的效果，并將計(jì)劃日期與實(shí)際日期進(jìn)行比較，有助于用戶及施工方對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度調(diào)整及施工管理。

3.2 碰撞檢查

項(xiàng)目模型整體做碰撞檢查，有助于減少項(xiàng)目施工的返工風(fēng)險(xiǎn)及設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，可以有效減少項(xiàng)目施工過(guò)程中經(jīng)濟(jì)及施工進(jìn)度損失。

圖8 融冰裝置建設(shè)施工模擬Fig.8 Construction simulation of ice-melting device

圖9 設(shè)備間的碰撞檢查Fig.9 Collision check among devices

4 結(jié)語(yǔ)

將BIM設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于變電站中固定式直流融冰裝置項(xiàng)目建設(shè)中，成功指導(dǎo)了現(xiàn)場(chǎng)土建、電氣施工及安裝過(guò)程，使整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)程管理得到了有效控制及風(fēng)險(xiǎn)把控。數(shù)字化設(shè)計(jì)思路帶來(lái)了項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化，減少了不必要的工程費(fèi)用，可以在項(xiàng)目執(zhí)行前宏觀地看出項(xiàng)目建成后的效果，有助于變電站項(xiàng)目數(shù)字化建設(shè)的推動(dòng)。