三維工廠設(shè)計軟件PlantSpace在韶關(guān)電廠中的應(yīng)用

三維工廠設(shè)計軟件PlantSpace在韶關(guān)電廠中的應(yīng)用一、軟件簡介PlantSpace是Bentley公司開發(fā)的以Macrostation為操作平臺，以原Jocobus公司面向?qū)ο蟮腏SpaceClass為技術(shù)核心，集智能化建模、碰撞檢查、出圖及報表、全廠漫游等功能于一體的三維工廠設(shè)計軟件。該軟件由設(shè)備、管道、電纜橋架、暖通(HVAC)、結(jié)構(gòu)、支吊架等模塊組成，與之相輔助的該公司集成系列產(chǎn)品則包括了功能強大的所有建模前、后所需的功能模塊，如：二維P&ID(Schematic)、碰撞檢查(InterferenceManager)、出圖及生成報表(DrawingProductionandReport)、設(shè)計審查用的漫游(Navigator)等。各功能模塊由單獨的License控制使用權(quán)限，這樣就可使用戶方便靈活地按需要配置各功能模塊的數(shù)量。PlantSpace還留有與其它第三方軟件的接口，如CaesarII、PDS等，更大程度上加強了該軟件的通用性及兼容性。二、二次開發(fā)任何國外的三維工廠設(shè)計軟件引入到國內(nèi)后，如果要按國內(nèi)的標準、規(guī)程、規(guī)范或習慣設(shè)計及出圖，都需要對原軟件進行客戶化(Customization)，也稱為二次開發(fā)。廣東電力設(shè)計研究院引進該軟件后為使其更快更好地應(yīng)用到工程實踐中，已經(jīng)或正在對其進行全面的二次開發(fā)，主要內(nèi)容為：根據(jù)國內(nèi)火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設(shè)計手W87GD)，建立了管道設(shè)計數(shù)據(jù)庫，并補充了部分非標準件；IsoExtractor按國內(nèi)的出圖習慣進行了定制；對P&ID按電力工程制圖標準及國內(nèi)習慣進行了定制，并將首次應(yīng)用KKS電廠功能標識系統(tǒng)；對支吊架模塊的類庫及數(shù)據(jù)庫正在進行二次開發(fā)(與Bentley合作)；對應(yīng)力計算接口的二次開發(fā)也正在進行中(與Bentley合作)。三、在韶關(guān)電廠11號機組上的應(yīng)用項目背景韶關(guān)電廠11號機為單臺300MWe燃煤發(fā)電機組，以當時在建的10號機為參考電廠，廠房結(jié)構(gòu)、主機型號、總體布置等均與參考電廠相似。設(shè)計應(yīng)用廣東電力設(shè)計研究院從2000年4月正式啟動三維設(shè)計項目，在短短三個月時間內(nèi)即完成了與可行性研究的配合并達到了初步設(shè)計目標，部分系統(tǒng)如給水系統(tǒng)，甚至作了出施工圖的嘗試。

具體內(nèi)容及步驟如下：（1）建立設(shè)備模型碼PlantSpace中的設(shè)備模型有機械設(shè)備及電氣設(shè)備兩大類。該三維設(shè)計軟件及其平臺都提供了建立設(shè)備模型的手段。Macrostation建立的設(shè)備模型對模型的細節(jié)及詳細程度沒有限制，可建成非常逼真的三維模型，然后可利用Snapshot將其轉(zhuǎn)變?yōu)閹傩缘脑O(shè)備單元。而PlantSpace則提供了更為快捷方便的參數(shù)化建模，雖然所建設(shè)備模型不夠逼真，但其總的外形尺寸、接口定位尺寸等都完全滿足三維設(shè)計對接口、對總體空間布置的要求。為滿足投標過程中對視覺效果的需求，在韶關(guān)電廠的三維設(shè)計中，設(shè)備建模以第一種方法為主。（2）建立土建結(jié)構(gòu)模型在建立設(shè)備模型的同時也應(yīng)開展土建結(jié)構(gòu)的建模。這樣就可方便對設(shè)備進行布置、就位。（3）管道、電纜橋架的布置在土建完成梁、柱、樓板等建筑物和建筑物模型以及設(shè)備就位后就可以開始布置管道及電纜橋架。這一步應(yīng)遵循先主工藝專業(yè)后輔助專業(yè)，先主要管道后次要管道的原則。（4）模型組裝先建立一個局部區(qū)域全廠模型組裝空文件，將該區(qū)域內(nèi)的所有專業(yè)模型以子文件形式參考到該組裝文件中即可。在PlantSpace環(huán)境中生成各參考文件的JSM（對象模型）文件，再將這些JSM文件調(diào)入到設(shè)計審查漫游軟件Navigator中即可對全廠模型進行漫游、任意查詢模型的詳細屬性、對各模型進行審查、標記。圖1為組裝后的全廠三維模型效果圖。圖1三維電廠組裝模型（5）碰撞檢查在PlantSpace環(huán)境中對以上組裝的局部區(qū)域或全廠模型進行碰撞檢查，既可檢查出各專業(yè)模型間的直接碰撞（稱為硬碰撞），也可查出各模型與預(yù)留空間（如檢修起吊空間、保溫層等）的碰撞（稱為軟碰撞）。對韶關(guān)電廠11#機模型的碰撞檢查，查出了三處主要硬碰撞，這在參考電廠的施工中都已作了現(xiàn)場修改。這也從方面驗證了若能用三維模型設(shè)計電廠，則可避免許多不必要的現(xiàn)場修改工作量，不僅可提高建設(shè)效率、還可大大降低施工過程中由于現(xiàn)場修改引起的費用。（6）出圖、生成報表利用二維帶屬性的P&ID圖，可以很方便地生成閥門清單、設(shè)備明細表等，大大地減少了人工統(tǒng)計的工作量。在三維模型全廠組裝圖基礎(chǔ)上可方便地抽取任一標高的平面、剖面圖，按需要對模型組合后可提取各管道系統(tǒng)、電纜橋架的各向布置圖（若需要）。對機械專業(yè)的管道，有向國際接軌的趨勢，即只出軸測圖，不出平面、剖面布置圖。隨著對國際工程的參與不斷增多，這對設(shè)計單位和安裝單位來說都是可以接受的。四、三維模型設(shè)計的特點三維模型設(shè)計與傳統(tǒng)的二維設(shè)計比較而言，主要有以下不同之處:

（1）設(shè)計的空間不同設(shè)計空間由二維變成了三維，對設(shè)計人員來說更容易、更直觀表達其設(shè)計意圖。（2）設(shè)計校核審查及修改的對象不同在大范圍全面推廣使用三維設(shè)計軟件之前，對設(shè)計流程控制應(yīng)作必要的嘗試。三維設(shè)計在三維模型基礎(chǔ)上生成各類二維圖（包括軸測圖），設(shè)計校審的對象可以直接為二維中間產(chǎn)品圖或成品圖，但應(yīng)增加建模過程中的質(zhì)量控制，以確保三維模型的正確性。修改則必須反映到三維模型，以確保隨后生成的各類二維圖的正確性。（3）對系統(tǒng)、設(shè)備、部件等的標識要求不同傳統(tǒng)二維設(shè)計大部分統(tǒng)計靠人工完成，對系統(tǒng)、設(shè)備、部件等的標識沒有強烈的要求。但三維模型空間需要計算機對各建模對象進行辨識，特別是在進行碰撞檢查、報表統(tǒng)計時需要唯一地辨識每一個模型對象，這就要求有一套能唯一標識電廠各區(qū)域、各系統(tǒng)、各設(shè)備、各部件的標識系統(tǒng)，將每個需要辨識或統(tǒng)計的實體對象進行編號。（4）出圖方式不同三維模型理論上可提取現(xiàn)行二維設(shè)計所要出的大部分圖紙。從簡化程序、提高效率的目的出發(fā)，管道布置圖可只出一張軸測圖，將材料表信息也包括在軸測圖中；閥門清冊、設(shè)備明細表則可從P&ID圖中自動提取。（5）設(shè)計對整個工程建設(shè)過程的意義不同三維模型設(shè)計所建立的各專業(yè)模型都是帶有編碼及規(guī)格、廠家等信息屬性的，這就可充分將此階段成果應(yīng)用于設(shè)計階段之后的采購、安裝、調(diào)試、運行、檢修維護等各環(huán)節(jié)的計算機管理。這樣設(shè)計的成果不局限紙質(zhì)的圖紙文件，三維模型也必然將是受業(yè)主青睞的另一成果。（6）對計算機系統(tǒng)管理要求不同模型的屬性大量是從與數(shù)據(jù)庫的鏈接中傳遞而來，因而數(shù)據(jù)庫的建立和維護對工程來說是至關(guān)重要的。同時，不管是直接采用文件管理模式來管理模型文件，還是采用數(shù)據(jù)庫來管理模型數(shù)據(jù)，都要求在開始工程設(shè)計之前設(shè)置好該工程的計算機系統(tǒng)環(huán)境。對數(shù)據(jù)庫及圖紙存儲文件目錄的讀寫權(quán)限控制的設(shè)置也應(yīng)在工程之前完成。五、結(jié)束語三維模型設(shè)計是國內(nèi)工程設(shè)計院向國際化咨詢工程公司發(fā)展所必須完成的技術(shù)革新。國內(nèi)