三维设计技术在火力发电厂设计中的应用

工厂三维设计技术打破了传统的二维设计概念，是CAD技术在设计领域中的高新技术应用。该系统引入火力发电厂三维设计在国内仅处在起步阶段，我们针对三维设计系统在电厂设计中的应用进行了有益的探讨，为在火力电厂开展三维设计系统提供决策和参考。三维设计技术在国外已成功应用于以工艺过程为核心的行业设计中。在国内如何使三堆设计技术在电厂设计中全面推广应用还是一个新课题，本文结合内蒙古电力勘测设计院在工程中的应用情况进行探讨。

关键字：三维设计技术，电厂设计，推广应用，三维实体模型；

进入21世纪以来，为了加速建设现代化的电力设计企业．学习大型电力设计院、工程公司的经验．我院2004年开展建立三维设计系统．并开始应用在工程设计中，在这5年的三维设计中随着我院机务专业三维设计系统应用已初具规模，并在数个工程中应用之后我们踏上了“三维设计”这个台阶，初步和国内大型电力设计院、工程公司有了共通的工程语言。在三维设计系统的使用过程中，我院走过一些弯路，有经验也有教训．我们体会到．电力设计院三维设计系统的应用、推广与开发，必须要有前瞻性．实用性，要让三维设计助推我们电力设计大幅前进，三维设计水平的提高，也是我们跻身电力设计行业前沿的标志。

1.三维设计技术的优势

简单地说，火力电厂三维设计系统就是利用三维设计技术，在计算机上构建管道、设备、电气、结构等多专业的三维实体模型，并通过对所构建的实体模型进行碰撞检查、优化设计，最终从模型中提取出各种施工图及相应的材料报表。工厂数字化模型设计技术的实际应用，打破了传统的平面二维图设计模式，使现有的设计思想、设计方法、设计程序及设计管理等设计全过程都发生了一系列的变革， 为工程设计人员提供了一种崭新的设计方法和手段。三维实体模型设计在三维的环境界面下，使工程设计人员十分形象地了解设计的环境，给设计工作带来便利，并且三维技术的数据库唯一性可以做到在设计阶段就消除碰撞甚至达到零误差率。模型中所包含的工程信息，直观、准确、详实，可直接指导订货、加工和安装，使设计和施工的联系更加紧密，更加符合工程总承包的发展要求。近年来，一些成熟的的大型设计院、工程公司利网络技术和数据库技术在企业内部的信息管理上达到了一个很高的水平。在实现了数据的真正共享后，开始异地协作设计，通过利用项目所在地的低成本优势来降低整个项目的运作成本。而三维技术的应用基础便是项目设计数据的共享。

2.内蒙古电力设计院应用三维模型技术开展电厂设计

2004年7月内蒙古电力勘测设计院引进了英国AVEVA公司开发的PDMS系统(Plant Design Management System)。引进后，边培训边消化，首先解决了元件库和规范库的本地化，并在乌兰山电厂工程初设阶段得到首次应用。经过四个多月的努力，搭建模型，进行碰撞检查，制作了主厂房漫游动画，以模型为基础开展部分施工图卷册的三维轴测图抽取、二维布置图生成，为施工图的展开打下了坚实的基础。经过对全套系统的初步摸索，得出以下心得，在此与同行交流探讨：
(1)找到一个适合三维设计的组织管理结构和工作方法十分重要；

(2)在三维模型中完成接口管理，要既不影响三维协作设计的优势，又能符合质量控制的要求；

(3)对模型的质量需要有一套合适的评审制度；

(4)通过开发一些维护工具提高工程数据库维护的效率，从而提高整个三维设计的效率；

(5)编码系统的采用使工程数据更易于计算机管理。而国内电力设计中，工程设计中使用编码体系才刚刚开始推行；

(6)三维模型的积累和注意总结形成模块化设计，能有效地提高三维设计效率；

3 三维模型技术深入应用

3.1 三维模型技术和工程信息集成系统的关系

利用先进的计算机技术使工程设计信息集成系统高效运转是改变传统设计手段、提高设计效率和设计质量的关键之一。三维设计技术是整个设计信息系统构建的重要基础。如果把三维设计技术和其它专业数据库及专业软件集成起来，几乎可以涵盖所有的工程设计信息，真正实现数据资源工程全过程的共享，也就是所谓的数字化电厂的概念，实现电厂全周期数字化管理。但工程信息集成系统的构建是由企业的规模、企业的业务开展能力等多种因素决定的。所以三维设计技术的应用也需要和企业的项目环境和企业工程信息集成系统的框架构建结合起来。如我院目前自主开发的生产经营管理系统与三维设计技术的集成，就有效地发挥了计算机技术和三维设计技术在工程中应用的优势。

3.2 必须有与之相适应的项目设计组织结构

通过对三维设计技术的应用，发现其不仅对设计人员提出了新的要求，还需要一个科学、高效的组织管理结构和先进的设计流程。先进的设计流程要求设计人员更加专业化，只需少数人对整个工程项目深刻理解，由他们处理技术性较高的问题，大部分人只要精通自己负责的环节，保证设计产品在自己这道工序中高质量完成，则最终的产品也将是高质量产品。

在传统设计中，因为没有应用先进的设计流程，所以岗位的职责不具体，容易造成数据资源的重复和数据传递的堵塞。协调的工作量较大。若能将工程师从繁琐的纸面处理工作中解脱出来，将更多的精力花在方案设计和优化工作中，则项目组织的结构实际上十分精简。大部分工作只需要经过基本培训的较低学历的技术人员就可完成，少数具备较高专业素质的人员担当高级技术职务，负责诸如投标、系统设计、计算和研发等工作，从而合理安排人力资源，腾出人力和物力发展企业的核心技术。

3.3 利用三维设计技术获得的效益主要表现在以下几个方面：

3.3.1 提高设计质量，增强竞争能力

通过直接建立三维实体模型可避免设计中的碰撞问题，杜绝不必要的返工浪费，最大限度地节约厂房空间；通过对实体模型的剖切，可以根据需要获得准确的二维布置图； 利用可视化技术，使设计方案表现得更加直观，有利于提高设计质量和设计产品的竞争力。