探讨BIM技术在热电厂设计过程中的应用

蔡新桃 渠怀迪

【摘 要】智慧电厂是电力行业迈向工业4.0的核心内容之一，要求发电过程的数字化、自动化、信息化、标准化，而这四”化”实现的前提是电厂设计过程中必须做到信息三维模型化。BIM技术因为其强大的数字化模型属性，将会在智慧电厂项目中广泛使用。热电厂项目中，目前的BIM软件主要有revit和PDMS，本文简要介绍了BIM软件的主要特点及与传统二维软件比较的优势，结合BIM三维设计软件在北海项目设计中的应用，系统的介绍了PDMS等BIM软件在项目设计中使用的流程及注意事项。

【关键词】BIM;PDMS软件;热电厂

建筑信息模型（Building Information Modeling）是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk所创的。它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。根据BIM的特点，其主要应用在建筑和结构设计方面，主要的软件为revit，但是随着BIM技术的发展，很多工程设计公司比较认同将PDMS软件也看作BIM软件集合中的一种。

PDMS和revit等BIM软件，它们均以数据库为核心，高度参数化，并具有准确、直观、方便灵活等特点，因此BIM在电力、化工等行业的工程设计项目中应用越来越广。本文先介绍BIM软件的特点及与传统二维设计相比的优点，说明在现有项目中使用BIM软件的必要性，再通过北海项目具体探讨BIM在热电厂项目中应用。

一、BIM特点及优点

首先，BIM具有直观性，BIM是一个虚拟的三维绘图空间，可以从不同的角度查看模型中的元件，元件位置十分精确，设计和校审人员很容易查看模型中元件的布置是否合理。第二，BIM具有数据共享性，一是不同专业的人可以共享同一个项目中的数据库，在数据库中以相应权限操作没有被他人占用的管线及设备等可以不受影响;二是不同项目可以共享一个数据总库，只要对数据总库进行建设和支持，我们就可以在具体的项目库中很容易的添加我们需要的数据，可以一劳永逸。第三，三维碰撞检查，BIM能自动地在元件和各专业设计之间进行碰撞检查，包括管道保温层之间，管道与设备之间，管道和建筑结构之间的各种碰撞，并能给出碰撞报表，在整体上保证设计结果的准确性。第四，BIM中的主要软件revit和PDMS具有开放的开发环境，可通过接口将BIM等与其他软件进行相互转换;此外BIM還方便进行二次开发，能开发和使用很多简化工具，并且能根据行业、公司、项目的要求定制出图格式和风格，已达到项目的出图要求。

二、BIM软件在北海项目中的应用

北海项目建设规模为：一期配套热电厂建设规模为1x234t/h循环流化床锅炉及1x60MW抽凝汽式汽轮发电机组。

BIM在项目设计中的步骤主要有：建立项目数据库;建立基本模型，包括建筑结构模型、设备模型、管道模型，支吊架模型;将不同软件的模型整合到统一平台;出图，包括出单管图、管道布置图和支吊架图等;出材料，包括管道材料、支吊架材料、保温材料等各种导入模型的需要统计的材料。下文主要按以上步骤探讨BIM在北海项目中的应用，提出项目实施过程中的心得。

2.1 建立项目数据库

数据库来源主要有两部分，一部分是按照公司BIM管理规定自建的数据库，另外一部分是购买的软件自身带有的数据库（如路草三维软件数据库），搭建项目框架时，要根据项目的需要选择合适的数据DB或簇。完善的数据库是三维项目成功必备的条件，一个完整准确精细的数据库可以给后续的建模、材料统计、出图带来非常大的便利，不仅使模型美观，还能将整个项目完全真实的再现。所以在做三维项目时，一定要将数据库的建立放在首位。

2.2 基本模型的建立

2.2.1 结构和建筑模型

结构三维建模有三种方式：一种是用结构计算软件将内容转换为特定的格式文件导入到revit中，第二种是将特定的文件导入到PDMS中，第三种是在PDMS或revit软件中直接建模。至于使用哪种方式比较简便，不同专业的人有不同的意见。因为火电站是工业项目，侧重点是电站的系统和工艺，结构要为工艺和管道布置服务，所以笔者认为将结构设计的内容通过特定格式转化导入到PDMS中，再根据需要在PDMS中局部修改这种方式最合适。

建筑模型，也可以分为PDMS中建模和revit中建模。因为PDMS中的建筑建模缺少其他公司的二次开发，且操作不便，同时随着revit的不但发展和完善，笔者认为三维工程项目中用revit软件来建筑建模将是一种趋势。

2.2.2 设备、管道和支吊架模型

设备建模，热电厂项目中主要是使用PDMS建模，有两种方式，一种是让设备厂家提供设备模型，设计人员导入到总模型中，第二种是设计人员建模。因现在的设备厂家均是采用三维设计，为了节省项目设计周期和设计精度，笔者强烈建议由设备厂提供模型文件，最好在项目的相关协议中注明。对于设计人建模的部分，要善于总结和积累，将相似的设备模型制成标准模板，在不同的项目中调用，这样可以节省大量的时间。特别是那些由于设备没有订货而需要开天窗的项目中，用相似的设备模型代替这种方法更能体现出优势。

在电站三维设计中，管道建模是最重要的，PDMS软件就是为了管道建模而生的。管道建模牵涉的内容最广，建模耗费的时间和精力最多，热电厂的设计体现到三维设计中很大一部分就是管道设计。笔者认为，要做好管道建模设计，首要条件就是必须保证数据库的完整性和准确性，在此基础上需要设计者多积累综合运用各种软件知识。

2.3模型的集成

BIM是软件的集合，里面的软件种类比较多，在一个三维设计项目中，不同专业使用不同的软件，比如土建专业使用的revit软件、工艺专业使用PDMS软件，最终需要将这些软件建立的模型整合到一种软件中，目前使用的较多的集成软件为Navisworks。

2.4图形和材料的输出

图形的输出主要有ISO图和平面图的输出。ISO图的输出难点是图框的定制。图框定制的越合理，图纸的表示的内容就越完整，图面越美观。平面图的输出，目前主要使用的是相关软件公司的二次开发软件，图面有瑕疵，但是能够满足项目施工的要求。笔者认为，设计单位和业主需要适应软件出图的风格和图面，需要软件公司和大家一起做到三维模型输出的二维图纸不再人为修改任何地方。

BIM中材料的输出包括建筑结构材料、管道材料、支吊架材料、保温材料等各种材料。特别是现在总包项目越来越成为主流，为了节约材料和时间成本，对各种材料的统计购买要求十分准确，而BIM能够将材料按照1比1的比例精确的呈现。

三、结束语

BIM由于自身直观性、数据共享性，软件兼容性，设计精确性等特点，在以后的工程设计中应用会越来越广。本文通过对北海项目BIM建模过程的探讨，提出了自己在使用BIM过程中的认为需要注意的环节及重点，为热电厂三维设计提供参考。

【参考文献】

【1】童术. PDMS在火力发电厂机务专业设计中的应用[J]. 轻工科技， 2009， 25（11）：33-34.

【2】彭韬[1]. PDMS系统在纳雍二电厂设计中的应用研究[J]. 贵州电力技术， 2004（8）：9-10.