大連市莊河Ⅲ海上風(fēng)電場三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

石 明，金 飛，馮 宇，蔡小瑩，李騰飛，田會元，楊瑞睿，高 超，張 群，官明開

（水利水電工程BIM單項(xiàng)應(yīng)用獎二等獎，獲獎單位為上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司）

風(fēng)場整體情況

鋼結(jié)構(gòu)自定義節(jié)點(diǎn)庫

工程概況

三峽新能源大連市莊河Ⅲ海上風(fēng)電場位于遼寧省大連市莊河海域，作為東北地區(qū)首個(gè)已核準(zhǔn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目，同時(shí)作為全國首個(gè)“智慧能源城市”的清潔能源供給側(cè)項(xiàng)目，莊河Ⅲ項(xiàng)目對于促進(jìn)莊河地方經(jīng)濟(jì)發(fā)?展及清潔能源建設(shè)具有重要意義。項(xiàng)目總裝機(jī)容量300MW，風(fēng)場內(nèi)安裝72臺風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)包括單樁和高樁承臺型式基礎(chǔ)類型。風(fēng)電機(jī)組通過海底電纜匯集送至海上升壓站。海上升壓站通過海纜送出至登陸點(diǎn)，再通過架空線路送至陸上集控中心。

BIM應(yīng)用亮點(diǎn)

依托上海院搭建的三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺，項(xiàng)目使用ProjectWise進(jìn)行各專業(yè)間的三維協(xié)同管理。通過對總體、電氣、舾裝、結(jié)構(gòu)、暖通、消防、給排水、施工、地質(zhì)等專業(yè)系統(tǒng)的有機(jī)整合，構(gòu)建了海上風(fēng)電場數(shù)字化整體解決方案。

在本項(xiàng)目的實(shí)施過程中，構(gòu)建了整個(gè)風(fēng)場的全專業(yè)三維模型，包括風(fēng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)施、海上升壓站、陸上集控中心、地質(zhì)模型、海纜路由等模型。通過碰撞檢測、切圖與工程量自動統(tǒng)計(jì)、虛擬施工模擬等BIM應(yīng)用，提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了設(shè)計(jì)周期。

針對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)遇到的技術(shù)難點(diǎn)，本項(xiàng)目創(chuàng)新使用Tekla自定義節(jié)點(diǎn)單元模塊，將海上升壓站結(jié)構(gòu)中的常用節(jié)點(diǎn)類型通過參數(shù)化編程的方式制作成節(jié)點(diǎn)庫，在不同項(xiàng)目中快速調(diào)用，大大提高了建模效率。

針對風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中計(jì)算軟件模型接口遇到的難點(diǎn)，本項(xiàng)目二次開發(fā)了適用于SACS和ANSYS的模型接口工具箱，可以將BIM模型直接轉(zhuǎn)換成SACS和ANSYS中所需的模型和參數(shù)，大大降低了仿真建模的難度，提高了計(jì)算效率。

BIM應(yīng)用效果

通過三維模型的碰撞檢測，各專業(yè)避免了相互干涉，提前發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)反饋設(shè)計(jì)人員進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，減少了后期設(shè)計(jì)變更。

通過參數(shù)化建模設(shè)計(jì)方法，形成了可以復(fù)用的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)庫，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了三維切圖和自動工程量統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的正向設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的二維節(jié)點(diǎn)出圖相比，可以提高約90%的設(shè)計(jì)效率。

通過二次開發(fā)的計(jì)算軟件模型接口，實(shí)現(xiàn)了將BIM模型直接轉(zhuǎn)換成SACS和ANSYS中所需的模型和參數(shù)，解決了SACS和ANSYS中模型參數(shù)輸入耗時(shí)、繁瑣的問題，極大提高了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的計(jì)算效率。與傳統(tǒng)的手動輸入模型計(jì)算相比，可以提高約70%的設(shè)計(jì)效率。

風(fēng)場主要模型圖