三维BIM设计在岛礁陆用电站的应用

三维BIM设计在岛礁陆用电站的应用

黄良川

三沙供电局有限责任公司计划建设部 海南三沙

摘要：随着海岛陆用电站建设发展，在设计中要求采用新技术、新材料、新工艺、新思路，新结构、新系统不断应用；通过三维BIM建模的设计为后期施工奠定良好的基础。

关键词：岛礁；电站；BIM；三维软件设计；建模；

1引言

    随着我国的岛礁陆用电站建设快速发展，新技术、新工艺、大功率电站需求不断提升，其可靠性、稳定性、综合性能不断提高，整个电站系统繁多错综复杂；以往传统简单的二维设计已经不能满足复杂系统的设计、布局、施工等工序的可视性、协调性、模拟性、优化性、可出图性的要求。此时，采用三维BIM设计的新思路，解决二维设计存在的不足发挥不可替代的作用。

2 项目概述

岛礁地处远距离的外海，温度高、盐分高、湿度高的恶劣自然环境，对常规传统风冷发电机设备的运行和使用寿命有着极大的损害，导致设备维护成本逐年增高，输出功率不断下降的局面。为了解决法发电机组输出功率逐年下降及运行维护成本逐年增高的问题。基于中速水冷发电机组应用基础，研究分析传统二维设计已不能解决岛礁电站系统复杂性以及岛礁工程建设的特殊性。为此，采用三维BIM设计特点，将可视性、协调性、模拟性运用岛礁陆用电站的设计，减少电站在建设过程中的错误设计、干涉设计等返工行为，以提高电站建设的时效性、节省建设成本。

3 二维设计岛礁陆用电站及建设现状分析

目前，岛礁陆用电站从项目立项到投运，主要采用传统的二维制图，整个建设过程依靠施工人员对图纸理解，在实施过程中主要存在以下4个方面：

(1)设计手段原始单一，二维图纸缺乏直观性的可视化功能，对施工人员、管理人员水平要求高，设计过程出图工程量大、多、没有直观的可视化效果；各系统各专业的图纸相互独立，无法准确预判系统之间的联系性和协调性。

(2)材料报表统计困难，准确性差，项目整体进度协调性难度大。项目材料清单需要人为根据设计图纸进行统计，周期长、工作量大、容易疏漏，不宜核查准确性，不利于设计的协调性；在建设施工阶段，频繁出现物料缺失；而岛礁距离大陆远，不同季节自然环境变化多端，采购周期不确定，岛屿运输难，导致建设进度滞后，增加建设成本。

(3)建设施工随意性强、图纸变更频繁，不具备模拟性分析功能。电站建设施工所依据的施工蓝图，单一的二维图纸；施工人员凭借放样图及技术经验、空间想象力等因素加工管路和布线，无法减少现场施工过程干扰或施工工艺冲突，不利于达到工程质量设计标准；因前序设计细节缺陷，导致现场施工返工和设计变更工作频出，延长项目建设周期和增加建设成本。

(4)采用单一的二维设计，对设计人员技术水平要求高，各专业性设计人员对图纸整体的联系性及协调性要求更强。由于二维设计各专业设计人员技术水平受限，不可避免的会出现如设备内部各专业的碰撞，建筑与结构专业的碰撞，建筑、结构专业与设备专业的碰撞，很难做到设备、建筑、结构、管线空间布局的完美结合。

4三维BIM设计在岛礁陆用电站的应用分析

4.1采用三维BIM设计的重要性

采用先进的设计手段对岛礁陆用电站建设的高效性、可靠性、优化性等有着至关重要作用。三维BIM技术是设施物理和功能特性的数字化集成，其核心在于信息的集成与传递。在设计前期，将岛礁陆用电站工程设计的各种设备模型、建筑模型、结构模型以及相关详细信息录入BIM设计模型中，在结合各专业之间的兼容性，从而实现电站设计、建设过程中的可视性、协调性、优化性和可出图性。通过对项目的建筑、结构、设备、管线布局的综合科学融合，提高项目实施的效率和提升项目实施的效益。

4.2效率与效益

（1）效率：应用三维BIM技术完成岛礁陆用电站的建设设计工作，将种类繁多分布面广隐蔽复杂管线和设施设备优化（如输油管道、润滑油管道、给排水管道等），运用Revit及Catia三维建模技术对岛礁陆用电站实行三维建模和仿真工作，能够直观表达出电站的真实效果以及设计、建设所需要的相关完整技术信息和管理信息，提高设计前期阶段的效率也为后期的深化设计奠定良好的基础；应用三维BIM技术，使得各厂家各专业的人员能够统一、直观在同一个可视化的项目平台进行有效的沟通交流，提供出图的准确性和高效性，更有利于后期建设施工阶段的施工人员按仿真模型合理高效组织施工作业，合理缩短项目周期。

（2）时间成本：由于岛礁地处偏远，往返行程受自然环境影响大，借助BIM技术及网络平台，可以减少非必要的现场勘探工作，节省人员、设备等成本；在设计阶段，应用BIM技术(可视化、协调性、优化性)可以提高设计人员的交流效率,减少设计人员当面沟通成本。如下图某岛礁电站设计模型，可视性强，便于相关人员的交流，节省非必要的时间成本。在项目建设施工阶段，BIM的施工组织管理模式，也能够减少误工返工所造成的时间成本。

（3）材料及人工成本：基于BIM模型的系统可以通过模型收集设备相关信息，进而生成各类的信息统计报告，如碰撞分析表、设备资产统计表、备件情况表、材料费用统计表、空间利用情况统计表等，为材料采购，财务预算等提供数据参考；BIM技术能从源头数据的准确性和一致性解决后期的材料统计、成本估算、项目投资预算等工作，无需在阶段性工作协调安排相关人员重复分析和整理数据信息，也避免了人为的出错。源头数据的准确性，保证了材料及人工成本的有效控制，有利于项目综合成本控制的目标。

5结语

通过对岛礁陆用电站现状和三维BIM技术特点的分析，将三维BIM设计应用于岛礁陆用电站，转变传统简单的设计手段，可提高电站设计、建设的效率和效益。

参考文献：

[1] 许 蓁,BIM应用.设计[M]，同济大学出版社，2016。

[2] 卫涛、阳桥、柳志龙,基于BIM的Revit建筑与结构设计案例教程[M]，机械工业出版社，2017。

[3] 程国强 ,BIM工程施工技术[M]，化学工业出版社，2019。