浅谈BIM技术在锅炉大件吊装模拟的运用

浅谈BIM技术在锅炉大件吊装模拟的运用

张玉勇

广西建工集团第一安装有限公司

摘要：本文首先对BIM技术进行了简单的介绍，然后简述了项目锅炉的参数结构，最后从钢架吊装、吊筒吊装以及水冷壁吊装三个方面对锅炉大件组装与设备吊装模拟进行了详细描述。希望本文可以为BIM技术在锅炉大件吊装模拟中的有效运用提供有价值参考。

关键词：BIM技术；吊装；模拟

引言

目前随着现代工艺的发展，相关的现代设备正向着模块化与巨型化的发展方向迈进，在这一过程中，虽然可以有效地提升项目工程的施工效率，有效缩短工期，但是却对相关设备的安装工作提出了极高的要求。一旦安装过程出现问题，不但会延迟工期还会对项目的成本与工作人员的生命安全造成风险，因此为了更好的完成相关设备的安装工作，就需要企业有效利用BIM技术对安装过程中的各个环节进行仿真模拟与精确计算，在安装之前完成对安装方案的优化工作，进而实现企业缩减成本、保证质量、缩短工期的最终目的。

1BIM技术介绍

BIM技术是一种建筑信息模型技术，可以根据与建筑工程项目相关的多项数据进行建筑模型的建立，并且还可以利用数字信息仿真技术对建筑物本身进行具有较高真实度的模拟。在实际的使用当中BIM技术具有相当高的实用性，在建筑工程方面具有广泛的应用，例如施工现场的可视化展示、文明信息管理以及虚拟施工管理等。通过对BIM技术的使用，项目工程可以具备可视化以及虚拟操作的特征，有助于相关人员开展更精细的操作，寻找项目问题以及针对可视化模型开展进一步优化，可以有效提升项目质量以及项目完成效率。BIM技术的广泛应用当中其中最为核心的应用就是对项目进行碰撞的检测，本项目中的碰撞检测就是对BIM技术的有效应用。首先对相关设备以及组件的运动轨迹进行设定，然后将运动轨迹导入项目模型进行动态的碰撞检测，对可能会出现碰撞的位置进行针对性的分析，最后根据所得出的碰撞位置进行相关的优化措施，进一步对运动轨迹进行调整，直到获得完美的项目方案。

2项目锅炉结构及吊装组件的参数选择

项目为糖厂配套自备电站锅炉，为中温中压、单锅筒横置式、单炉膛蔗渣锅炉。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器。本次项目的安装地点为埃塞俄比亚欧姆2糖厂内，全部项目施工由国内企业承包，由于海外项目与国内项目相比具有更为复杂的情况与更高的施工成本，对于安全质量的保障以及对项目工期的有效控制是海外施工企业得以生存的根本。在这种背景下，如何在保证质量的情况下尽可能提升施工速度减低工期是海外施工企业所面临的问题，就目前而言，往往使用大件组装的方式，设备在地面拼接后进行整体吊装工作，是最为经济实用的方式。

在本次项目当中需吊装的各大件拼装后参数如下：

钢架k1-k1：高45米，宽16米，重28吨

钢架K2-K2：高45米，宽16米，重32吨

钢架K3-K3：高45米，宽16米，重41吨

钢架K4-K4：高45米，宽16米，重33吨

锅筒：宽11米，重25吨

前墙水冷壁：高30米；宽7米；重33吨

后墙水冷壁：高31米；宽7米；重38吨

侧墙水冷壁：高33米；宽5米；重17吨

在施工之前可以在预先对施工现场平面设计的基础上应用BIM技术来对施工现场的区域设置进行模拟，由于施工现场场地有限且工程体量大、现场工作较为繁忙，因此可以利用BIM技术进行预先的建模，对施工现场中的各项区域进行更为科学合理的划分，通过对施工现场各项数据的把控建造出具有极高使用价值的BIM技术模型。另外利用BIM技术使用多种软件进行配合，可以对吊装过程中的各个部分进行严密的计算，进而对各个环节的安全性进行严格的把控，甚至可以对吊车行进过程中的路径碰撞问题进行研究。

3锅炉大件组件、设备吊装模拟描述

3.1钢架吊装

锅炉钢架是锅炉大件吊装中需要最先完成为部分，为了避免凌空作业增加施工难度，首先应该在钢架上焊接锅炉平台格栅支撑，但是这样的做法会直接导致单片钢架的宽度、高度以及重量进一步增加，最终宽达16m，高达45m，重达43吨。为了顺利完成钢架的起吊工作，避免在起吊过程中发生残余形变进而出现质量问题，就需要相关人员在起吊前做好充分的准备工作，严格计算钢架起吊时的最佳吊点，另外由于单片钢架属于细长型，因此尽量使用双机抬吊的方式。在对钢架完成起吊后，一旦钢架或焊接的支撑与吊臂发生碰撞就容易导致极其严重或的后果，首先两者碰撞有可能会导致吊臂或钢架受损，影响后续操作或质量，其次如果碰撞导致钢架起吊后无法自由转动，就会直接导致钢架难以就位。原因在于对于已经完成起吊的钢架来说已经不能将其放回拼装平台，但与此同时工作人员也无法对已经起吊的钢架针对支撑进行攀高切割，而在吊臂具有负载的时候，如果想要通过伸长获取额外空间则可能会引发风险。因此为了尽可能避免这种情况的发生，就需要应用BIM技术在吊装工作开始之前根据实际的工作环境进行吊装模拟，对起重机的安全站位进行确定，并且针对预先设定的运动轨迹，对可能发生的碰撞进行严格的检测。本次项目中故需要进行四片钢架的吊装工作，其顺序为k4-k4，k3-k3。k2-k2以及k1-k1，从对第二片钢架的吊装工作开始就需要对缆风绳是否会对钢架的运动轨迹产生影响进行充分的考虑。

3.2锅筒吊装

锅筒中心标高位于K1与K2之间为+40.500m，其宽度约11m，为了降低吊装难度，锅炉右侧只安装焊接顶板梁。为了提升吊装的安全性，应该将支撑与横梁进行焊接，在吊装时进行避让，避免由于碰撞引发震动。但是在使用BIM技术对施工计划进行模拟时突然发现，如果按照原定施工计划开展吊装工作，那么当标高处于36.000m位置时钢架斜支撑会与锅筒发生碰撞，因此为了完成锅筒的吊装工作，就必须延迟支撑的安装，如果在这一过程中没有应用BIM技术进行碰撞检测，施工按照原定方案开展就必然会导致在锅筒吊装的过程中出现问题，到那时只能对支撑进行现场切割，一方面是对工期的延误与施工的风险；另一方面则会给业主留下不专业的印象，影响了企业口碑。

3.3水冷壁吊装

水冷壁在拼装时呈细长型，首先经过计算选择多个吊点然后使用三级吊装的方式进行吊装。在进行实际的吊装工作时由于水冷壁具有较大的面积，而安装地点又距离海边较近，因此必须充分考虑风力因素对吊装工作的的影响，一旦在吊装时，水冷壁出现大幅晃动的情况，一旦相关工作人员控制不慎就可能酿造巨大的风险。钢架右侧顶板梁已经焊接，吊装无法将水冷壁一次就位而是在将其吊至顶板梁附近时经过一次换勾完成操作。水冷壁单片最重为38吨，而在进行换勾时还需要将水冷壁临时掉在顶板梁上。一般来说，对于水冷壁临时吊在顶板梁上这一点，企业需要根据经验进行判断这一操作是否会产生影响，但是现在可以使用BIM技术进行更为精确的计算，使用模型开展动态的仿真分析，可以快速得出结果，提高准确率与计算效率，通过准确的数据来对施工进行指导，可以有效避免由于经验判断失误导致的施工问题造成不必要的财产经济损失。

结语

综上所述，BIM技术在大件吊装中具有重要的应用，通过对吊装的预先模拟相关工作人员可以及时发现问题并通过BIM技术的应用优化安装方案，提升吊装质量与吊装效率，是完成吊装工作的重要辅助。目前BIM技术在施工吊装模拟当中的应用还处于初级阶段，但是未来必将会有更为广阔的应用空间。

参考文献：

[1]范文凯，山永兆，蒲文年.建筑塔吊在火电锅炉大件吊装中的应用[J].青海电力，2011，30（03）：27-29.

[2]张显杰，袁禄宏.用锅炉钢柱结构吊装汽包大件──两脚桅杆起重机吊装计算[J].阜新矿业学院学报（自然科学版），1994（04）：106-110.