協同與三維設計技術在數字化電廠建設中的應用

孔志增+周啟帆

摘 要：現如今，隨著中國經濟的快速發展和人民生活水平的提高，人們對于能源的需求，尤其是電力方面的需求將逐漸加大。如何優化設計工具，如何提高設計水平，降低電廠的建設周期并使其更快地投入生產經營，以滿足經濟快速發展帶來的電力不斷增長的需求已成為現如今急需解決的問題。因此，利用協同、三維技術來實現先進的企業管理，同時協同和三維設計工具也成為了現代電力企業發展和壯大的先決條件。

關鍵詞：三維設計；協同設計；數字化電廠

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A

1 引言

隨著數字化技術應用的不斷加快，數字化技術在傳統電廠中的應用逐漸受到人們的重視。數字化電廠是數字化技術應用在電廠建設中的高科技產物，其主要是指電廠對日常運行過程中的全生命周期進行量化和分析控制等操作，通過企業的數據倉庫將電廠運行過程中相關的數據進行儲存，并將數據庫信息向客戶傳輸和共享，以便于客戶實現對電廠信息數據的管理和應用，實現數字化電廠設計的原則。除此之外，數字化電廠的建設還能夠使電廠的客戶通過使用網絡技術遠程實時對電場數據庫進行訪問，并進行遠程控制和管理等操作，大大提升電廠的運營和維護的質量和效率。隨著數字化電廠建設，協同設計技術和三維設計技術將在建設過程中發揮越來越重要的作用和影響。如何在更大程度上發揮三維協同設計技術在數字電廠建設中的作用，已成為一個電廠自動化領域需要解決的技術問題。

2 協同與三維設計技術特點

協同和三維設計平臺在設計中主要用于數據傳輸和存儲方面，協同和三維設計平臺上的傳輸效率和質量都遠遠超過傳統設計平臺，所以三維設計技術的應用將成為電力工程項目中的必然趨勢，并可以擴展到已建成投產的項目之中。在項目管理過程數字化和管理數字化方面，通過與傳統的2D設計技術比較，可以將協同和三維設計技術的特性歸納為以下幾個方面。

（1）直觀性。三維設計技術是通過計算對全立體模型的布置進行仿真實現，構建電廠工程中仿真環境。三維設計技術不同于傳統的二維設計技術，其具有較強的直觀性。對于電廠工程設計過程中存在的障礙，需要開孔的位置，以及給后續的設計開發過程所留下的預留空間等信息都能夠很直觀形象地進行展現。除此之外，三維設計技術能夠很準確地將二維設計的方案和內容進行展現，在信息的準確性和完整性上，三維設計技術具有較高的優勢，能夠對設計過程中的細節進行詳細的展現。通過三維設計技術的直觀性，能夠使得電廠工程設計的效率和準確性得到大大的提升。（2）協同性。三維設計技術具有較強的協同性，主要體現在三維設計技術充分發揮了網絡平臺的優勢，通過網絡設計軟件平臺上的應用實現多專業協同三維設計。在網絡設計軟件平臺上，三維設計技術可以對系統、布置等信息進行協同設計。通過在三維設計平臺上開展的三維布局設計工作，摒棄了傳統的面對面溝通，通過建立數據模型來對二維設計過程中產生的信息量進行重新設計，提高獲取數據和模型的實時性，實現不同專業之間的同步協同設計。（3）信息集成。三維設計技術通過對信息進行集成，來對現實電廠進行三維的空間建模，并以三維模型作為對象進行三維設計。三維設計模型分別具有圖形和非圖形屬性，通過模型中所體現的工程、物理以及管理等信息，來為數字化電廠的實現做好鋪墊。

3 協同與三維設計技術在數字化電廠中的應用

在數字化電廠中，協同和三維設計技術的主要應用還是在二次開發和數據庫軟件協同設計方面，力求將更多的設計規范和標準植入到后臺數據庫，進一步提高設計效率和加強設計工作的標準化。此外，在同一時間開展協同設計二維的P&ID圖紙，并積極開展實現二維設計和三維設計無縫連接的研究工作也是數字化電廠發展的一大方向。由于P&ID圖和三維模型是彼此獨立的，不能被直接進行連接和交流，這將難以避免的導致兩種技術之間標準的不一致性。要在數字電廠中實現二維設計與三維協同設計之間的良好轉換，就需要建立更加準確和有效的三維模型，與此同時將會導致現場施工指導難度的加大。由于在同一電廠數據庫中的三維模型和其他設計元素都是高度的參數化，協同和三維設計的模型都是以數據的形式儲存在電廠的數據庫之中的。因此用戶可以通過對電廠的數據庫進行訪問和查看，通過操作將數據庫中的三維模型和協同方式顯示出來。并且由于三維模型也是以數據形式進行儲存，因此可以很好地實現與二維模型之間的數據轉換，通過參數的改變實現數字化的緘默和管理。由此可見協同和三維設計技術為數字化電廠的實現提供了良好的平臺，基于統一、強大的數據庫數據，實現應用程序和軟件的二次開發，進而促進電廠的數字化管理和發展。

4 協同與三維設計技術給數字化電廠帶來的效益

（1）協同和三維設計技術在數字電廠中的應用可以使電廠的設計質量得到進一步的提升。由于在傳統的電廠設計過程中，普遍存在著一些人為的錯誤以及遺漏的問題，通過協同技術所具有的輔助制圖等功能，以及三維設計所建立的準確、標準的設計模型，可以很好的保證電廠在工程設計上保證其準確性和高效性。不同于傳統的二維設計手段，三維設計方法可以在電廠的設備、管道以及土建等方面實現協同的布置設計，十分直觀形象。設計人員可以根據三維模型模擬出的場景進行設計分析，例如在設計過程中的碰撞等問題，可以很好地進行體現并予以避免，因此三維設計技術能夠很好地提高電廠在工程設計中的質量，進而保證數字化電廠的實現和發展。（2）協同和三維設計技術在數字電廠中的應用可以最大限度地避免碰撞，減少施工中的返工。由于三維設計是使設計人員在同一個模型中設計，可以在很大程度上避免傳統設計中由于版本控制、專業內協同和專業間協同的失誤導致的碰撞，會大大減少施工單位因為碰撞造成的返工，工地設計代表利用三維模型進行設計變更方案的擬定，可使得現場擬定的設計更改方案更合理。（3）數字電廠在實現過程中可以通過協同和三維設計技術來對施工材料進行分析和統計，保證施工材料的合格性和質量。由于電廠工程中管道的材料和部件用料都可以從模型中計算得到，減少了人工計算所帶來的誤差，確保施工采購部門工作的準確性和高效性。（4）協同和三維設計技術在數字電廠中的應用有利于管道下料和施工。由于傳統的設計手段對電廠工程發展的限制，電廠工程往往通過平斷面圖來對設計成品進行展示。然而，國際上承認的管道施工圖紙標準一般都是管道軸測圖。管道軸測圖能夠對管道安裝的信息和材料內容進行直觀全面的展示，與此同時，管道軸測圖的實現能夠促進管道下料圖的繪制，從而加快管道下料和施工的進程。

結語

近年來，隨著我國經濟轉型的不斷深入，電力行業得到了快速的發展，如今隨著我國居民在日常工作和生活中對電量的需求不斷增加，以及公司和企業在用電量方面的需求增加，原有的電廠運行模式已經無法滿足人們對于電力行業的需求，新型的電廠運行方式成為了電力行業研究的重點。數字化電廠作為電廠在信息化技術發展背景下的產物，逐漸得到了行業中的廣泛重視。但是隨之而來的則是數字化電廠運行過程中設備的安全性和可靠性，如何充分利用電氣設備的信息共享和傳輸就顯得尤為重要。協同技術和三維設計技術能夠促進數字化電廠的運行高效性，通過強大統一的數據庫作為基礎支撐，快速高效的實現傳統的二維設計向協同三維設計模型的轉換，促進數字化電廠的高效穩定發展。

參考文獻

[1]李臻，崔利.數字化電廠設計中應注意的一些問題[J].熱力發電，2009（10）.