數(shù)字化設(shè)計在風電工程中的應(yīng)用研究

談宏力 舒磊

摘 要：數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是地理信息系統(tǒng)、三維建模技術(shù)、數(shù)字化協(xié)同設(shè)計技術(shù)的集成應(yīng)用。數(shù)字化設(shè)計手段、設(shè)計流程、設(shè)計成果與傳統(tǒng)的制圖設(shè)計都有很大區(qū)別。本文主要梳理了在風電工程中數(shù)字化設(shè)計的流程。介紹了如何運用Bentley系列軟件在風力發(fā)電項目中開展數(shù)字化設(shè)計以及如何利用數(shù)字化設(shè)計手段幫助提高生產(chǎn)效率，提高工程質(zhì)量和提高成品的表現(xiàn)力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計；數(shù)字地形模型；信息模型

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A

1引言

BIM技術(shù)和全生命周期管理的理念在設(shè)計院得到廣泛認可。我院引進Bentley公司的系列軟件在發(fā)電變電領(lǐng)域中已完成過許多工程，為探求數(shù)字化設(shè)計在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，我們選定了《新疆塔城老某風電場工程》以及《印尼南蘇拉威西某風電工程》為藍本進行了數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用與研究。

2工程中的應(yīng)用

2.1數(shù)字化設(shè)計軟件平臺配置

Bentley公司有覆蓋基礎(chǔ)領(lǐng)域的系列軟件，一般會根據(jù)實際工程需求及工程中參與的專業(yè)種類選定特定的軟件，通過這些軟件協(xié)同設(shè)計完成工程數(shù)字化模型。

在風電工程中我們選的軟件見表1。

2.2數(shù)字地形設(shè)計

風電場中風機布置分散，分布范圍巨大。常規(guī)的設(shè)計使用的都是平面的等高線地形圖，設(shè)計人員根據(jù)高層數(shù)值判斷地形選擇合適的位置布置風機。在數(shù)字設(shè)計中，使用GEOPAK Site建立數(shù)字地面模型、對場地平整道路布置進行設(shè)計。對地形設(shè)計處理結(jié)束后，生成三維的地面模型。通過三維地形可以更直觀準確的展示工程布置的實際情況。

GEOPAK Site軟件在場地布置設(shè)計方面的功能非常靈活。布置的場地可以是任何形狀并且具有雙向坡度，在設(shè)計時可以拖動場地的位置、修改場地的形狀，三維圖形可以實時反饋展示給設(shè)計人員。在前期方案階段，可以便捷的調(diào)整場坪及道路布置情況，并提供各種方案土方平衡數(shù)據(jù)，對優(yōu)化方案設(shè)計提供極大的幫助。

2.3數(shù)字化模型

風電場工程中的數(shù)字化模型包括風機設(shè)備、風機基礎(chǔ)、升壓站中設(shè)備及建構(gòu)筑物的模型。數(shù)字化設(shè)計是一種協(xié)同設(shè)計的模式，各個專業(yè)應(yīng)用本專業(yè)的軟件做數(shù)字化模型，所有文件由ProjectWise平臺管理，各個專業(yè)以“參照”的方式嵌入其它專業(yè)的模型進行協(xié)同設(shè)計。

采用數(shù)字化設(shè)計各個專業(yè)協(xié)同程度高，工程中碰撞或者不合理的設(shè)計在前期容易發(fā)現(xiàn)修改。數(shù)字化設(shè)計的模型有數(shù)據(jù)，可以為設(shè)計、工程量估算、采購、施工等階段提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)字化設(shè)計在升壓站電氣設(shè)計方面還有很多特點，例如：用于防雷計算、電纜布置、帶電距離校驗等等在此就不作詳細介紹。

2.4風機布置

風電場在布置風電機組時，關(guān)鍵是尋找投資和資源開發(fā)利用量的結(jié)合點，同時還要根據(jù)實際的地形和地域情況，因地制宜地進行優(yōu)化布置。

風資源位置選擇時，利用Meteodyn WT軟件綜合模擬計算風電場工程整個場址區(qū)域的風能資源、平均風速分布、入流角及湍流強度等情況。

風電場設(shè)計的地形復(fù)雜，面積大，在考慮地形影響時充分利用風電場的土地和地形，考慮風電場的送變電方案、運輸和安裝條件，力求電力電纜長度較短，運輸和安裝方便。在滿足各種約束條件前提下，以整個風電場發(fā)電量最大為目標對風電機組進行優(yōu)化布置。

為了準確展現(xiàn)工程實際環(huán)境，可以利用模型漫游觀察。我們選用本院自主開發(fā)的《三維數(shù)字化電力規(guī)劃設(shè)計平臺》來做漫游動畫。首先導(dǎo)入地形數(shù)據(jù)再匹配衛(wèi)片構(gòu)成實景三維地形模型。風機及升壓站的數(shù)字化模型通過i-model格式文件也可以導(dǎo)入到該平臺，所有建構(gòu)筑物模型及地形模型構(gòu)建成了工程虛擬環(huán)境。通過直觀的觀察初步選定最佳的布置方案。

2.5風機基礎(chǔ)鋼筋三維設(shè)計

現(xiàn)階段常用的圖紙都是二維鋼筋示意圖。圖紙通常由設(shè)計人員按投影規(guī)則繪制平面、剖面鋼筋詳圖。施工時再由施工人員通過對圖紙的理解及想象轉(zhuǎn)化為實際立體的鋼筋布置。

但是在一些特殊而且復(fù)雜的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，二維圖紙難以全面的表現(xiàn)配筋的意圖，或則施工人員對復(fù)雜的配筋形式難以理會圖紙的意圖。在這種情況下三維配筋表現(xiàn)形式更直觀更有優(yōu)勢。

在軟件中數(shù)據(jù)與模型是相關(guān)的，在選擇數(shù)據(jù)表格條目同的時模型會高亮也可讓圖形縮放到被選擇的模型界面。通過數(shù)字化軟件給每種鋼筋賦予數(shù)據(jù)信息及編號，可以方便的按鋼筋種類統(tǒng)計出鋼筋的種類、每種鋼筋的數(shù)量、每種鋼筋形狀。在統(tǒng)計、下料、加工等過程中根據(jù)需要靈活的統(tǒng)計出需要的信息。

由于三維模型有靈活的變現(xiàn)形式，能夠?qū)哟畏置鞯闹鹨槐憩F(xiàn)出鋼筋施工順序及鋼筋詳細的布置情況。

在復(fù)雜的鋼筋體系中運用數(shù)字化模型無論是在設(shè)計、施工、驗收方面隨時隨地都體現(xiàn)出數(shù)據(jù)提取方便、表達直觀多樣、管理方便等特點。

結(jié)語

數(shù)字化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計有很大不同。數(shù)字化設(shè)計的特點有：專業(yè)之間協(xié)同性強：三維模型直觀性強；模型信息統(tǒng)計方便；信息模型貫穿工程全生命周期。本文是在風電工程的應(yīng)用中的幾點總結(jié)。數(shù)字化設(shè)計軟件還在不斷完善成熟，我們在工程上應(yīng)用的研究還會堅持、深化。爭取應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計手段能解決過程中更多的問題。

參考文獻

[1]盛大凱，齊立忠，胡君慧，蔡革勝.輸變電工程數(shù)字化設(shè)計技術(shù)[M].

[2]中國電力規(guī)劃設(shè)計協(xié)會.數(shù)字化設(shè)計管理導(dǎo)則[S].電規(guī)協(xié)會標[2012]44號.