◎ 本刊記者 寧 冉
阿海水電站位于云南省麗江市玉龍縣(右岸)與寧蒗縣(左岸)交界的金沙江中游河段,是金沙江中游河段一庫八級的第四級,上游與梨園水電站相銜接,下游為金安橋水電站。
電站裝機(jī)容量2000MW(5×400MW),庫容8.06×108m3,多年平均發(fā)電量單獨(dú)運(yùn)行為80.98×108kW.h,聯(lián)合運(yùn)行為89.92×108kW.h。電站建成后將成為云南電網(wǎng)的骨干電源之一,對彌補(bǔ)云南省和西電東送電力電量的不足,增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力,促進(jìn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行和提高供電質(zhì)量等具有重要作用。并在電網(wǎng)中擔(dān)任基荷、調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用任務(wù)。計(jì)劃2012年首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。電站按“無人值班”設(shè)計(jì)。
水電站設(shè)計(jì)涉及多個(gè)不同專業(yè),包括地質(zhì)、水工、施工、建筑、機(jī)電等。水工專業(yè)利用Autodesk Revit Architecture進(jìn)行大壩及廠房三維體型建模(如圖3所示)。
圖1 施工中的阿海水電站
圖2 阿海水電站三維效果圖
建筑及機(jī)電專業(yè)(包括水力機(jī)械、通風(fēng)、電氣一次、電氣二次、金屬結(jié)構(gòu))在此BIM模型基礎(chǔ)上,同時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,完成各自專業(yè)的設(shè)計(jì)(如圖4、圖5、圖6所示)。最終完成一個(gè)水電站項(xiàng)目的BIM設(shè)計(jì)工作(如圖7所示)。
圖3 金沙江阿海水電站大壩及廠房模型
圖4 金沙江阿海水電站——壓縮空氣系統(tǒng)模型
圖5 金沙江阿海水電站——機(jī)械專業(yè)三維模型
圖6 金沙江阿海水電站——電氣專業(yè)三維模型
圖7 金沙江阿海水電站——機(jī)電設(shè)備總體布置三維模型
建立完備的機(jī)電設(shè)備三維族庫,是進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。基于Revit MEP軟件平臺(tái),昆明院機(jī)電分院BIM設(shè)計(jì)師建立了完備的機(jī)電設(shè)備三維模型參數(shù)化族庫。水機(jī)、通風(fēng)、電氣一次等專業(yè)的建模成果覆蓋了水電站BIM設(shè)計(jì)所需的機(jī)電設(shè)備門類,包括水輪發(fā)電機(jī)組、蝸殼、尾水管等主機(jī)三維模型 ;自動(dòng)濾水器、深井泵、排水盤形閥、水力控制閥、氣罐、低壓空壓機(jī)、油桶等水機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)備三維模型 ;10kV廠用盤、400V公用盤、端子柜、主變壓器、GIS設(shè)備、橋架構(gòu)件、燈具、戶外出線設(shè)備等電氣設(shè)備三維模型;離心風(fēng)機(jī)、分體空調(diào)、屋頂風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥等通風(fēng)設(shè)備三維模型。圖8所示為部分水電站機(jī)電設(shè)備三維模型。
圖8 機(jī)電設(shè)備三維模型
圖9 Revit工作集界面
圖10 系統(tǒng)分類
BIM設(shè)計(jì)的核心及精華在于協(xié)同。通過Autodesk Revit MEP軟件平臺(tái),使用工作集模式(或者鏈接模式),各專業(yè)高效實(shí)時(shí)的在同一信息模型下完成專業(yè)架構(gòu)和設(shè)計(jì)(如圖9所示)。并且通過過濾器,按照需要分出各個(gè)系統(tǒng)以進(jìn)行計(jì)算分析以及效果顯示(如圖10所示)。
昆明院BIM設(shè)計(jì)始終堅(jiān)持的理念是為實(shí)際工程服務(wù)、為業(yè)主及施工單位提供高質(zhì)量的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。BIM設(shè)計(jì)不是簡單的應(yīng)用于概念設(shè)計(jì)階段。BIM設(shè)計(jì)可為客戶提供多種高質(zhì)量施工設(shè)計(jì)產(chǎn)品。包括工程施工圖(如圖11所示)、PDF三維模型(如圖12所示)、漫游視頻文件(如圖13所示)。平面圖、剖面圖以及三維導(dǎo)視圖,共同組成工程施工詳圖。從Autodesk Revit MEP中導(dǎo)出.sat文件,制作成PDF格式的三維模型提供給客戶,客戶可任意旋轉(zhuǎn)、剖切、注釋該模型。通過Autodesk NavisWorks軟件平臺(tái)制作漫游視頻文件,客戶可提前身臨其境的漫游尚在建設(shè)中的工程。
圖11 工程施工圖
圖12 PDF文件BIM模型
圖13 漫游視頻
1.提高工作效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量
BIM設(shè)計(jì)能準(zhǔn)確自動(dòng)生成任意需要的剖面,減少了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中繪制剖面圖的工作量。并且保證了各個(gè)視圖之間完全對應(yīng)的關(guān)系,減少因疏忽而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。
2.方便設(shè)計(jì)修改
傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中,如有設(shè)計(jì)更改,需逐一修改涉及的各個(gè)視圖,易因疏忽而漏改,導(dǎo)致錯(cuò)誤。BIM設(shè)計(jì)中,只需更改其中一個(gè)視圖、剖面或者三維圖,其他所有視圖、剖面以及三維圖將自動(dòng)更改,校審人員可將更多的精力用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和布置合理性的檢查。
3.避免專業(yè)間交叉干擾
水電站設(shè)計(jì)中的各專業(yè),水工、水機(jī)、電氣一次、通風(fēng)、金屬結(jié)構(gòu)等,基于同一BIM模型開展協(xié)同設(shè)計(jì)工作。各專業(yè)的最新設(shè)計(jì)成果實(shí)時(shí)反映在同一BIM模型上。相互關(guān)系在三維模型上一目了然,“錯(cuò)、碰、漏”的問題迎刃而解。
4.材料的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)
水機(jī)專業(yè)的各種設(shè)備、閥門、管道,電氣專業(yè)的電纜長度,金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)閘門的零部件重量及數(shù)量等可以準(zhǔn)確的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。不再需要二維設(shè)計(jì)中繁瑣而極易發(fā)生錯(cuò)漏的材料統(tǒng)計(jì)工作。
5.產(chǎn)品表達(dá)的直觀性
對于設(shè)計(jì)人員,BIM設(shè)計(jì)可以有效避免一些由于空間想象不正確而導(dǎo)致的錯(cuò)誤。同時(shí)由于產(chǎn)品實(shí)體模型所帶來的直觀性,很容易激發(fā)設(shè)計(jì)者對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的“靈感”,以使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加合理。對于讀圖的施工人員,通過三維BIM模型,將大大提高讀圖效率和準(zhǔn)確度。
水電站BIM設(shè)計(jì)的過程不僅僅是構(gòu)造三維外形的過程,更是水電站數(shù)據(jù)庫搭建的過程。在建立水電站機(jī)電設(shè)備模型庫的過程中,設(shè)備技術(shù)參數(shù)應(yīng)該集成在模型中。將門類眾多的設(shè)備組合起來,構(gòu)成電站各個(gè)功能系統(tǒng),借助KKS設(shè)備編碼技術(shù),精確地按系統(tǒng)類型、設(shè)備布置位置、運(yùn)行特性等屬性對設(shè)備進(jìn)行編碼,即為該設(shè)備的數(shù)據(jù)庫索引。
基于全息數(shù)據(jù)庫,結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),未來可進(jìn)行以下幾方面的研究工作:電站虛擬運(yùn)行、電站應(yīng)急預(yù)案的制定與虛擬演練、設(shè)備使用狀況分析、設(shè)備更換預(yù)警信息系統(tǒng)、設(shè)備采購輔助系統(tǒng)。