和扁，馬滄，周淼汛，汪德樓，許志翔，岳志偉

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州311122）

1 引言

目前，水機(jī)三維設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用主要側(cè)重于招標(biāo)、技施階段的建模和三維出圖，應(yīng)用軟件主要為三維建模軟件Plantspace，該軟件使用的基礎(chǔ)平臺(tái)為HydroStation 設(shè)計(jì)平臺(tái)下的MicroStation-XM 軟件。在系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)階段、在管路系統(tǒng)損失計(jì)算和水錘計(jì)算方面水機(jī)專業(yè)未采用相關(guān)三維設(shè)計(jì)軟件。隨著技術(shù)的發(fā)展，Plantspace 已經(jīng)推出升級(jí)版軟件Openplant。Openplant 代表美國(guó)Bentley 軟件公司工廠系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的最前沿技術(shù)，OpenPlant 系列軟件基于ISO 15926 的全新工廠解決方案?；贗SO 15926 標(biāo)準(zhǔn)的工廠信息將貫穿于設(shè)計(jì)、建設(shè)、移交和維護(hù)等整個(gè)工廠全生命周期過(guò)程，具有良好的集成與交互操作性，可以實(shí)現(xiàn)在整個(gè)生命周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)的高效交換和相互訪問(wèn)，將來(lái)也能很好地滿足數(shù)字化移交和業(yè)主運(yùn)維的要求。

因此，在能源行業(yè)三維數(shù)字化、智能化、全生命周期管理要求越來(lái)越高的背景下，開展代表工廠系統(tǒng)三維設(shè)計(jì)前沿技術(shù)的PE station 三維設(shè)計(jì)軟件一體化應(yīng)用研究有重要意義。

2 PE station 三維設(shè)計(jì)軟件一體化應(yīng)用研究的目的和意義

在能源行業(yè)三維數(shù)字化、智能化、全生命周期管理要求越來(lái)越高的背景下，該項(xiàng)目研究旨在通過(guò)對(duì)代表工廠系統(tǒng)三維設(shè)計(jì)前沿技術(shù)的PE station 三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)水機(jī)專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用升級(jí)，打通各軟件之間的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)各階段三維設(shè)計(jì)軟件的一體化應(yīng)用，使從前期可研階段系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，到招標(biāo)技施階段三維建模設(shè)計(jì)、管路系統(tǒng)損失和水錘計(jì)算分析、高效出圖及材料統(tǒng)計(jì)，再到竣工驗(yàn)收階段三維數(shù)字化移交設(shè)計(jì)，均能利用三維設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的全生命周期管理，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，節(jié)約人力資源，為EPC 等模式的工程項(xiàng)目管理、智能化、智慧型電站建設(shè)提供有力支撐[1]。

3 PE station 三維設(shè)計(jì)軟件一體化應(yīng)用方案

3.1 方案總體介紹

該方案主要是通過(guò)對(duì)水機(jī)專業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件的一體化應(yīng)用功能分析、數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)完善、軟件模塊的開發(fā)和定制、數(shù)據(jù)一致性的定制，形成基于Openplant 全新系列軟件的水機(jī)專業(yè)三維系列軟件從前期可研階段系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，到招標(biāo)技施階段三維建模設(shè)計(jì)、管路系統(tǒng)損失和水錘計(jì)算分析、高效出圖及材料統(tǒng)計(jì)，再到竣工驗(yàn)收階段三維數(shù)字化移交設(shè)計(jì)的一體化應(yīng)用技術(shù)方案。該技術(shù)方案總的原則為“一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、一個(gè)平臺(tái)、一個(gè)工作環(huán)境”，總的軟件平臺(tái)為PE station，設(shè)計(jì)的專業(yè)模塊主要包括 PID、OPENPLANT（modeler）、PLANTFLOW、ISO 4 個(gè)模塊。

3.2 PID 模塊功能及應(yīng)用介紹

PID 是Openplant 系列軟件中的智能化2D 繪圖軟件，可產(chǎn)生智能化的系統(tǒng)圖及設(shè)備報(bào)表。

水機(jī)PID 模塊主要包括管路、設(shè)備、閥門、自動(dòng)化元件。設(shè)備建模設(shè)計(jì)主要通過(guò)PID 模塊Process 界面中的Piping 模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。PID 的參數(shù)化設(shè)備目前主要包括：離心泵、深井泵、潛水泵、濾水器、空壓機(jī)、氣水分離器、油泵、油罐、氣罐，后期可以結(jié)合應(yīng)用情況增加定制所需要的設(shè)備。閥門類目前主要有閘閥、蝶閥、球閥、止回閥、減壓閥、水力控制閥（包括泵控閥、流量控制閥、泄壓閥，安全閥），雨淋閥，排氣閥等[2]。

利用PID 繪制的系統(tǒng)圖表示如圖1 所示。

圖1 常規(guī)水電站尾水取水技術(shù)供水系統(tǒng)典型Openplant PID模型

使用PID 繪制完成的系統(tǒng)圖，所有設(shè)備、管路都不僅僅是一個(gè)圖例符號(hào)，而是帶參數(shù)信息的元素。除了方便設(shè)計(jì)者在圖紙中快速查詢相關(guān)信息外，還可以通過(guò)發(fā)布i-model 的方式，生成一個(gè)中間格式文件，然后導(dǎo)入Openplant moderler 中，這樣在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的modeler 里面就可以直接讀取該系統(tǒng)的系統(tǒng)圖，查找系統(tǒng)圖內(nèi)的設(shè)備管路，方便設(shè)計(jì)者通過(guò)系統(tǒng)圖繪制設(shè)備管路模型[3]。

3.3 OPENPLANT（modeler）模塊功能及應(yīng)用介紹

Openplant modeler 是Openplant 系列軟件中的三維繪圖軟件，主要功能有建立及編輯管路及其附屬設(shè)備模型、自定義及編輯非參數(shù)化設(shè)備、自動(dòng)生成材料報(bào)表、生成i-model 格式文件等。

利用PID 模塊完成系統(tǒng)圖的繪制后，根據(jù)工程設(shè)計(jì)階段，需要開展三維建模設(shè)計(jì)，則主要應(yīng)用Openplant modeler 來(lái)完成。利用Openplant modeler 繪制的三維模型和設(shè)備材料報(bào)表示例如圖2 所示。

圖2 某抽水蓄能電站主廠房水系統(tǒng)Openplantmodeler三維模型

3.4 Openplant Pipe-loss 模塊功能及應(yīng)用介紹

該模塊是開發(fā)定制的管路水損計(jì)算模塊，主要用來(lái)計(jì)算管路沿程和局部水頭損失，計(jì)算結(jié)果用于復(fù)核水泵揚(yáng)程選擇和管路中某點(diǎn)壓力確定等，利用該軟件可以直接從管路及設(shè)備三維模型中實(shí)時(shí)提取沿某個(gè)流體傳輸路徑下的管路水損[4]。

圖3 為某電站供排水系統(tǒng)部分支路（其中深色部分為所選路徑），圖4 為利用Openplant Pipe-loss 計(jì)算所選路徑水損并輸出對(duì)應(yīng)的管路水損報(bào)表。

圖3 某電站排水系統(tǒng)部分管路

圖4 管路水損報(bào)表

3.5 ISO 模塊功能及應(yīng)用介紹

Openplant Isometrics 是管路 ISO 圖繪制軟件。利用Openplant Isometrics 自動(dòng)生成的ISO，與傳統(tǒng)的ISO 圖繪制軟件的區(qū)別是，其圖面不僅包括管路長(zhǎng)度，接口信息及材料表等主要信息外，還包括各管路接口及拐點(diǎn)處的坐標(biāo)、接口信息、管道規(guī)格、管路編碼、零件明細(xì)表等。

并且與原設(shè)計(jì)的根據(jù)管線號(hào)抽取獨(dú)立ISO 圖紙不同，Openplant Isometrics 在選取管路時(shí)，增加selectall 功能，支持將不同管線號(hào)的管路生成到一張ISO 圖紙中，減少設(shè)計(jì)人員的制圖工作量[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次PE station 三維設(shè)計(jì)軟件一體化應(yīng)用研究，進(jìn)一步提升了水機(jī)專業(yè)三維系列軟件版本等級(jí)，優(yōu)化并完善了數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)聯(lián)性、結(jié)構(gòu)和規(guī)模，并最終形成了PE station 水機(jī)專業(yè)特有的三維設(shè)計(jì)全過(guò)程一體化應(yīng)用平臺(tái)軟件。該一體化平臺(tái)軟件的建立實(shí)現(xiàn)了水機(jī)專業(yè)三維設(shè)計(jì)“一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、一個(gè)平臺(tái)、一個(gè)工作環(huán)境”，進(jìn)一步提升了水機(jī)專業(yè)三維設(shè)計(jì)的能力、效率和標(biāo)準(zhǔn)化水平。利用PE station 一體化應(yīng)用平臺(tái)軟件可以從前期可研階段系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，到招標(biāo)技施階段三維建模設(shè)計(jì)、管路系統(tǒng)損失和水錘計(jì)算分析、高效出圖及材料統(tǒng)計(jì)，再到竣工驗(yàn)收階段三維數(shù)字化移交設(shè)計(jì)，均能利用三維設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的全生命周期管理，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，節(jié)約人力資源，為EPC 等模式的工程項(xiàng)目管理、智能化、智慧型電站建設(shè)提供有力支撐。期待新的PE station 平臺(tái)軟件能在今后的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中發(fā)揮更大的作用。