电厂室内给排水消防管道三维设计.pdf

2 0 1 6年 8月 第 4 4卷 第 4期 ( 总 第 2 4 5期 ) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Aug． 2 01 6 Vo 1 ． 4 4 No ． 4 ( S e r ． No ． 2 4 5 ) 电厂室 内给排水消防管道三维设计 Thr e e — d i me n s i o n a l De s i g n o f I nd o o r W a t e r Su pp l y a nd Dr a i na ge Fi r e Pr o t e c t i o n Pi p e s o f Po we r Pl a n t 黄 硕 ， 刘 赞 ， 李晶 男 ( 中国电力工程顾 问集团东北 电力设计 院有限公 司， 长春 1 3 0 0 2 1 ) 摘 要 ： 针对室 内给排水 消防管道 的精细化设计 的需要 ， 在全专业 三维设计 的背 景下 ， 介 绍了给排水消 防管道三维 设计 ， 分析 了实 际工 程中数字化设计 的流程 、 规范化设 计的重要性 ， 指 出了室内给排水消 防管道的精细化 三维设计 的难 点是设计工 作量增加 、 上游专业 图纸不 同步 ， 解 决方法 是提高建 模效率 、 简化 建模的工作 量 ， 以车间 为单 位控 制施 工图进度 。 关键 词 ： 给排水 管道 ； 消防管道 ； 精细化设计 ； 三维设计 中图分类号 ： T K0 ； TP 3 9 1 ． 7 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： i 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 O 1 6 ) 0 4 — 0 0 4 1 0 3 近年来 ， 在严格 的市场需求 和不断创新的计算 机技术的共 同推动下 ， 依托三维平 台建立数字化 电 厂 进 行 精 细化 布 置 设计 、 管理 和材 料 量 统 计 已成 为 电厂设 计 的趋 势口 ] 。 传 统设 计 时 ， 电厂 室 内给排 水消 防管 道设 计 只完 成 管 道 的路 径 规 划 ， 除 接 口外不 标 注管道位置 ， 管道支吊架一般参考图集制作 ， 在现场 施工过程中极易遇到碰撞等 问题 ， 不得不返 回重新 修改布置 ， 重复工作量大 ， 更给施工带来不便 。平面 设 计 时 ， 面对 厂房 这种 复 杂环境 ， 对 于 口径 相对 较小 的给 排 水 消 防管 道 ， 设 计 人 员很 难 依 靠 想 象 估计 到 周 围其他专业 的布置情况， 合 理规划 出管道布置方 案 ， 并妥善地躲 开碰撞 。在数字化平台内， 能够清楚 地看到相关专业的模型， 提早预见和躲避碰撞 ， 精确 定位管道l 2 ] 。利用三维设计可以在设计初期进行厂 房 的空间规划 ， 尽量使布置优化 ， 减少后续的碰撞和 返 工 概 率 ， 进 而 提 高 现 场 的 安 装 效 率 。本 文 基 于 P DMS软 件 ， 以开展 全 专 业 三 维设 计 的发 电工 程 为 例 ， 探 讨 室 内给排 水 消防 管道 精细 化设 计基 本 流程 ， 以及三维精细化设计在项 目中体现 出的优势 ， 并分 析三维设计存在的难点 ， 提出可行的解决方案 。 1 给排水 消防管道三维设计 的要 求及流程 1 ． 1 设 计要 求 电厂全专业利用三维平 台进行协 同设计时 ， 以 模型作为成品和提供资料 的依据 ， 而多专业 间的协 同必然 要 遵循 一 定 的 规则 及 流 程 ， 以保证 其 模 型 的 规范性 ， 使项 目可控地推进 。 这包括三维设计按流程 运行 ， 模 型完整准确 ， 模 型属性按规定设置 ， 碰撞检 查配合及时等。 a ． 模 型完 整准 确 。 三维 平 台 内 ， 各专 业 的设计 内 容均通过模型体现 ， 因此模型的完整和准确性对于 精 细化 设 计 至关 重 要 ， 不 完 整 和不 正 确 的模 型将 为 其他设计人员提供错误信息 ， 干扰相关专业的设计。 如 ， 若某个专业 的设备 未建检修空 间， 管道未设保 温 ， 此空间就可能被其他专业 占用 ， 但这显然并不合 理 ； 设备模 型定位不准， 作为资料传递给下游 ， 下游 基 础定 位也会 出错 。 b ． 属性 设 置规 范化 。规 范化 的建模 步骤 包 括选 择 正确 的类 型搭 建模 型 、 按 规 定划 分层 次 和命 名 ， 以 及按要求设置属性。模型的层次及各层 的属性有些 为设 计 所需 ， 如层 次 方便 找到 和加 载模 型 ， 模 型 的颜 色 能够 直 观 的对 系统 进 行 区分 并 了解 设计 阶段 ， 各 层 描述 反 映模 型 的设 计 内容 ； 有 些则 关 系 到 后续 出 图， 平 断面和 I S O 图都会 用到模型的属性 ， 若层次 和属性 不 规 范 ， 将对 本 专 业 及 相关 专 业 抽 图 产 生影 响。三维平台内各专业配合更频繁， 联系更紧密， 专 业间设计成果的优劣息 gi ll 关 ， 因此 ， 遵循专业规范 和三维设计规定 ， 保证设计行为的规范性是非常重 收 稿 日期 ： 2 0 1 6 - 0 6 — 0 2 作 者简介 ： 黄硕 ( 1 9 8 6 ) ， 女 ， 工程 师， 从事水 工专业数 字化设计应 用工作 。 41 2 0 1 6年 8月 第 4 4卷 第 4期 ( 总 第 2 4 5期 ) Aug． 2 01 6 Vo1 ． 4 4 No ．4( Se r ． No．2 4 5) 要 的 。 1 ． 2 基 本流 程 已有 的 工程 中 ， 室 内给 排 水 消 防管 道 布 置 设 计 及施 工 图绘 制 遵循 的基本 流 程见 图 l 。首先 告 知 车 间 司令 员 需要 的 占位 空 问 ， 由车 间 司令 员 负 责 或 牵 头， 车间涉及到的专业进行配合 ， 做整体布置规划 。 图 1 三 维 布 置 设计 基 本 流 程 图 接 收上 游专 业 模 型资 料 后 ( 通 常 为建 筑 专 业 ) ， 可 开展 三 维设计 ， 按照 车 问司令 员规 划 的位 置 ， 初 步 进 行管 道 系统 的布 置 和 占位 。随着 各专 业设 计 内容 的深入 ， 进一步调整和完善三维模型， 此时一般利用 P DMS的功 能 调 出该 区域 所 有模 型 ， 这 样 可 以 了解 周围环境 ， 避免产生碰撞 。由于每个工程情况不 同， 管道布置过程中又常常伴随数据库的二次开发和补 充 。设 计完 成后 ， 再 进 行碰 撞检 查 ， 处理 未 能发 现 的 碰撞 问题 ， 进一 步调 整 布置 。 施 工 图 由模 型投 影 生成 并 自动 抽取 材料 表 。而 若 因其他 专业 布 置调 整 而产 生 碰撞 ， 要通 知 给 排 水 专 业进 行 配 合 ， 修 改 模 型 ， 更 新施 工 图 。 2 给排水 消防管道 的三维 布置设计 2 ． 1 接 口的定 位 厂区地下管 网与各建构筑物 内给、 排水管道 的 接 口是碰 撞 的多 发 区 ， 经 常 出现 管道 穿基 础 的情 况 ， 使 用 三 维 软件 后 ， 这 种 问题 是 可 以 预 见并 及 时 处 理 的 。此外 ， 室 内排 水 管道 在 向室外 检 查井 排水 时 ， 模 型 中 可 以 方 便 地 查 到 将 要 排 入 的 检 查 井 管 内 底 标 高， 继而为室 内排 出管定出合适的起点标高 ， 能够发 现排 出管 无 法顺 利 排 出的 情况 ， 以便 及 时考 虑 其 他 4 布 置方 案 。 图 2为输 煤综 合 楼 生 活 排 水 管 三 维 模 型 ， 最 初 计 划 将 两个 横管 A 和 B并 入一 个 立 管排 出室 外 ， 但 发 现 将 横 管 B经 梁 下 接 入 立 管 后 ， 由于 梁 截 面 过 大 ， 导致 排 出管 标高 过低 ， 低 于 检查 井 1的管 内底 标 高 ， 因此 选择 将 两个 横 管分 别接 立 管排 出室 外 ， 在 厂 区 中增加 检 查井 3 ， 接 纳来 自横管 B排 出 的污水 。 图 2 输 煤 综 合 楼 生 活 排 水 管 模 型 2 ． 2 管道 的精细 化布 置 电厂 厂房 内设 备 管 道多 ， 布 置情 况 复杂 ， 其 中以 主 厂 房 内尤 为 突 出 ， 因此 主 厂 房 内消 防 水 管 道 的 布 置 最 为 困难 ， 应用 三维 技 术 的优 势也 最 为 明显 。 三维 平 台 中 ， 厂 房 内各 专 业 的 设 计 成 果 清 晰 地 展 现 ， 设 计 人 员 有 条 件 考 虑 到梁 、 柱 、 门窗 、 周 边 设 备 、 管 道 、 桥 架 、 配 电间 、 运行 检 修空 间 等影 响 因素 ， 避 开碰 撞 、 合 理 占用 空 间 ， 精确 定 位 消 防环 管 、 立 管 ， 科 学 安 排 管道支 吊位置和支 吊方式， 最终根据周 边情况完成 消 火栓 的布置 ， 并保 证 消 火栓 能 够顺 利开 启 。 图 3为消 防环管与电缆桥架 的联合支 吊， 由三 维 模 型 中看 到 锅炉 房 内 消防环 管 的 高度恰 好 与 电缆 桥 架 贴 近 ， 在 柱 子 处 消 防 环 管 可 利用 电缆 桥 架 吊架 的支撑 联合 支 吊。 按 照 颜 色规定 ， 消 防管道 的在模 型 中的颜 色应 设 为红 色 ， 以方 便其 他 设计 人 员 辨识 。 图 3消 防 环 管 与 电 缆桥 架 联 合 支 吊 三维平台不仅使 布置设计更加方便直接 ， 其优 越性 更体 现 在对 方 案 的优化 上 。图 4为输 煤 皮带 层 输煤 冲 洗 的排水 管 道 布置情 况 ， 柱 边 为排 水管 道 。 因 下 层有 除 氧 器 平 台 ， 管 道 较 多 ， 且 平 台上 要 走 人 ， 需 要 有足 够 的行 走 空 间 ， 排 水 横 管无 法 穿 过 此 跨 汇 人 2 0 1 6年 8月 第 4 4卷 第 4 期 ( 总第 2 4 5 期 ) Aug． 2 01 6 V0 1 ． 4 4 No ． 4 ( S e r ． No ． 2 4 5 ) 立 管 ， 因此 ， 与建 筑 专业 配合 ， 将 此 跨 上 方 的排 水 沟 取 消， 改为由两条排水支管分别汇入下方排水横管。 ； 。 。。 ] i 圈 ． — ll i ! ■ l i l ’ ’ 、 a薅 ’ 骷 ‘ 图 4输 煤 冲 洗 排 水 管 模 型 2 ． 3施工 图 的绘制 现 阶段的现场施工仍 以施工 图纸为依据 ， 因此 三 维模 型最 终还 需要 转换 成 图纸 。 一般 ， 利 用三 维手 段 绘 制 的室 内给排 水 消 防 管道 布 置 图 包 括平 面 图、 透 视 图 和 I S O 图 。平 面 图 除模 型直 接 投 影外 ， 为 消 火栓、 灭火器 、 冲洗卷盘箱等设置 了 自动标签和规 则 ， 能够 自动生成 符 号表达 。 由三维 抽取 的透 视 图对 管系的表达更加直观 ， 区别于传统的单线图， 三维透 视 图按 比例 生成 ， 真 实表 达 出支管 的相 对关 系 、 立 管 的走 向和长度等 。 I s O 图通过模型抽 出， 自动标注管 道的定位 、 标高、 管径 、 轴线参考等信息 ， 并生成对应 的材料表 ， 材料统计更加精确 ， 材料 表中直管段、 管 件 、 阀 门与 图中相对 应 。 3 三维设计遇 到的问题及对 策 3 ． 1设计 工 作量增 加 传统的室 内给排水消防管道设计属于指导性设 计 ， 管道不做具体定位 ， 碰撞问题一般 由现场发现再 返工处理 ， 支吊架也在现场制作安装 。 三维工具使小 口径管 道有 条件 考 虑碰撞 、 支 吊等 问题 ， 布置能 够精 细化。做好车间规划可以从源头上减少一部分返工 的工作 。 将来也可在三维技术上多下工夫 ， 提高建模 效率。如开发工具 ， 对于消防水管 ， 尝试实现环管在 给定标高后 ， 能够躲避柱、 管道和房间等进行 自动布 置 ， 而 后再 微 调 修 改 ； 消 火 栓及 其 进 水 管 、 典 型卫 生 器具及其进出水管尝试做成一个整体的模块 ， 简化 建模 的工作量。 排水管放坡工具做得更加智能化 ， 方 便处理三通处 的连接及坡度有变化的情况。 3 ． 2 上 游专 业 图纸不 同步 二维 设 计 流 程 中 ， 室 内 给排 水 消 防管 道 是 在 接 到建 筑 的图纸 资料 以后 ， 在 其基 础上 开展 设计 的 。 而 三维设计 以模型作为资料， 建筑等上游专业在完成 模型后即完成了提供资料， 给排水专业方可进行管 道布置 。绘制平面图时可以直接使用建筑专业的施 工 图作 为底 图 ， 只投影 给排 水 消 防的设备 管道 即可 。 而参与施工图设计 阶段 的实际经验表 明， 2个专业 在 交 图进 度 上往往 存 在时 间差 。 也就 是说 ， 给排 水 专 业 要 完成 的建 筑物 ， 建 筑 专业 常常 只 完 成 了模 型 而 未 抽取 相应 的施 工 图 ， 并无 现成 底 图可用 。 此 时就 需 要先投影土建等相关专业 的模型， 以达到施工图要 求 ， 这显然是较二维设计多出来 的工作量， 事实上 ， 这部分工作 占据 了大量平面图绘制时 问， 尤其是 遇 到复杂的建筑物 ， 耗费的时间更多。 以车间 为单位 控 制施工 图进 度是 解决 这一 问题 的关 键 ， 这也 是开展 车 间规划 后 应有 的结 果 ， 各 专业 经配 合相 继完 成模 型 ， 具 备抽 图条 件后 ， 按 照上 下游 关 系 ， 确 定 交 图节 点 ， 遵 循 这 一 流程 ， 即可 解决 上 述 图纸引用的问题 。 此外 ， 也有必要研究如何快速投影 土建 和其 他 相 关模 型 ， 快 速 生成 能为 给 排水 所 用 的 底 图 ， 提高 平 面图制 图效 率 ， 应 对设 计流 程 上 出现 问 题 ， 无 法 引用上 游 图纸 的情况 。 4 结论 在 发 电 工程 应 用 全 专业 三 维设 计 的背 景 下 ， 室 内给排 水消 防管 道 的布置设 计 应用 三维设 计 起步 较 晚 ， 应用 经 验少 ， 且大 多为 小 口径管 道 ， 布置 繁琐 、 受 制约的情况较多， 本文通过工程实例对如何利用好 三维工具及问题进行总结分析 。各专业在三维平台 中开展 互 动设 计 ， 设 计 行 为 的规 范 性 是项 目顺 利进 行 的前提 ， 有 了完 整准 确 的模 型 作参 考 ， 遵 循 自己的 流 程 ， 室 内给 排水 消 防 管道 精 细 化设 计 才 能 得 以实 现 。实际工程应用表明， 三维技术使室内给、 排水及 消防管道的布置更加直观、 科学和精细， 避免了不必 要的碰撞产生 ， 使布置方案更优化， 尤其对于管道设 备众多的复杂情况 ， 优势更加 明显 。 参考文献 [ 1 ] 王坚． 火力 发电厂布 置设 计精细 化发展 趋势 [ J ] ． 电力 建设 ， 2 0 1 1 ， 3 2 ( 1 ) ： 6 8 — 7 1 ． [ 2 ] 厉阳． P D MS三维模 型设计软 件在伊 朗阿拉克 炼油 厂 废 水处理 厂 中的应用 [ J ] ． 给水 排水 ， 2 0 1 3 ， 3 9 ( 7 ) ： 9 8 — 1 01 ． ( 编辑郝竹 筠) 43