协同与三维设计技术在数字化电厂建设中的应用

孔志增+周启帆

摘 要：现如今，随着中国经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对于能源的需求，尤其是电力方面的需求将逐渐加大。如何优化设计工具，如何提高设计水平，降低电厂的建设周期并使其更快地投入生产经营，以满足经济快速发展带来的电力不断增长的需求已成为现如今急需解决的问题。因此，利用协同、三维技术来实现先进的企业管理，同时协同和三维设计工具也成为了现代电力企业发展和壮大的先决条件。

关键词：三维设计；协同设计；数字化电厂

中图分类号：TM621 文献标识码：A

1 引言

随着数字化技术应用的不断加快，数字化技术在传统电厂中的应用逐渐受到人们的重视。数字化电厂是数字化技术应用在电厂建设中的高科技产物，其主要是指电厂对日常运行过程中的全生命周期进行量化和分析控制等操作，通过企业的数据仓库将电厂运行过程中相关的数据进行储存，并将数据库信息向客户传输和共享，以便于客户实现对电厂信息数据的管理和应用，实现数字化电厂设计的原则。除此之外，数字化电厂的建设还能够使电厂的客户通过使用网络技术远程实时对电场数据库进行访问，并进行远程控制和管理等操作，大大提升电厂的运营和维护的质量和效率。随着数字化电厂建设，协同设计技术和三维设计技术将在建设过程中发挥越来越重要的作用和影响。如何在更大程度上发挥三维协同设计技术在数字电厂建设中的作用，已成为一个电厂自动化领域需要解决的技术问题。

2 协同与三维设计技术特点

协同和三维设计平台在设计中主要用于数据传输和存储方面，协同和三维设计平台上的传输效率和质量都远远超过传统设计平台，所以三维设计技术的应用将成为电力工程项目中的必然趋势，并可以扩展到已建成投产的项目之中。在项目管理过程数字化和管理数字化方面，通过与传统的2D设计技术比较，可以将协同和三维设计技术的特性归纳为以下几个方面。

（1）直观性。三维设计技术是通过计算对全立体模型的布置进行仿真实现，构建电厂工程中仿真环境。三维设计技术不同于传统的二维设计技术，其具有较强的直观性。对于电厂工程设计过程中存在的障碍，需要开孔的位置，以及给后续的设计开发过程所留下的预留空间等信息都能够很直观形象地进行展现。除此之外，三维设计技术能够很准确地将二维设计的方案和内容进行展现，在信息的准确性和完整性上，三维设计技术具有较高的优势，能够对设计过程中的细节进行详细的展现。通过三维设计技术的直观性，能够使得电厂工程设计的效率和准确性得到大大的提升。（2）协同性。三维设计技术具有较强的协同性，主要体现在三维设计技术充分发挥了网络平台的优势，通过网络设计软件平台上的应用实现多专业协同三维设计。在网络设计软件平台上，三维设计技术可以对系统、布置等信息进行协同设计。通过在三维设计平台上开展的三维布局设计工作，摒弃了传统的面对面沟通，通过建立数据模型来对二维设计过程中产生的信息量进行重新设计，提高获取数据和模型的实时性，实现不同专业之间的同步协同设计。（3）信息集成。三维设计技术通过对信息进行集成，来对现实电厂进行三维的空间建模，并以三维模型作为对象进行三维设计。三维设计模型分别具有图形和非图形属性，通过模型中所体现的工程、物理以及管理等信息，来为数字化电厂的实现做好铺垫。

3 协同与三维设计技术在数字化电厂中的应用

在数字化电厂中，协同和三维设计技术的主要应用还是在二次开发和数据库软件协同设计方面，力求将更多的设计规范和标准植入到后台数据库，进一步提高设计效率和加强设计工作的标准化。此外，在同一时间开展协同设计二维的P&ID图纸，并积极开展实现二维设计和三维设计无缝连接的研究工作也是数字化电厂发展的一大方向。由于P&ID图和三维模型是彼此独立的，不能被直接进行连接和交流，这将难以避免的导致两种技术之间标准的不一致性。要在数字电厂中实现二维设计与三维协同设计之间的良好转换，就需要建立更加准确和有效的三维模型，与此同时将会导致现场施工指导难度的加大。由于在同一电厂数据库中的三维模型和其他设计元素都是高度的参数化，协同和三维设计的模型都是以数据的形式储存在电厂的数据库之中的。因此用户可以通过对电厂的数据库进行访问和查看，通过操作将数据库中的三维模型和协同方式显示出来。并且由于三维模型也是以数据形式进行储存，因此可以很好地实现与二维模型之间的数据转换，通过参数的改变实现数字化的缄默和管理。由此可见协同和三维设计技术为数字化电厂的实现提供了良好的平台，基于统一、强大的数据库数据，实现应用程序和软件的二次开发，进而促进电厂的数字化管理和发展。

4 协同与三维设计技术给数字化电厂带来的效益

（1）协同和三维设计技术在数字电厂中的应用可以使电厂的设计质量得到进一步的提升。由于在传统的电厂设计过程中，普遍存在着一些人为的错误以及遗漏的问题，通过协同技术所具有的辅助制图等功能，以及三维设计所建立的准确、标准的设计模型，可以很好的保证电厂在工程设计上保证其准确性和高效性。不同于传统的二维设计手段，三维设计方法可以在电厂的设备、管道以及土建等方面实现协同的布置设计，十分直观形象。设计人员可以根据三维模型模拟出的场景进行设计分析，例如在设计过程中的碰撞等问题，可以很好地进行体现并予以避免，因此三维设计技术能够很好地提高电厂在工程设计中的质量，进而保证数字化电厂的实现和发展。（2）协同和三维设计技术在数字电厂中的应用可以最大限度地避免碰撞，减少施工中的返工。由于三维设计是使设计人员在同一个模型中设计，可以在很大程度上避免传统设计中由于版本控制、专业内协同和专业间协同的失误导致的碰撞，会大大减少施工单位因为碰撞造成的返工，工地设计代表利用三维模型进行设计变更方案的拟定，可使得现场拟定的设计更改方案更合理。（3）数字电厂在实现过程中可以通过协同和三维设计技术来对施工材料进行分析和统计，保证施工材料的合格性和质量。由于电厂工程中管道的材料和部件用料都可以从模型中计算得到，减少了人工计算所带来的误差，确保施工采购部门工作的准确性和高效性。（4）协同和三维设计技术在数字电厂中的应用有利于管道下料和施工。由于传统的设计手段对电厂工程发展的限制，电厂工程往往通过平断面图来对设计成品进行展示。然而，国际上承认的管道施工图纸标准一般都是管道轴测图。管道轴测图能够对管道安装的信息和材料内容进行直观全面的展示，与此同时，管道轴测图的实现能够促进管道下料图的绘制，从而加快管道下料和施工的进程。

结语

近年来，随着我国经济转型的不断深入，电力行业得到了快速的发展，如今随着我国居民在日常工作和生活中对电量的需求不断增加，以及公司和企业在用电量方面的需求增加，原有的电厂运行模式已经无法满足人们对于电力行业的需求，新型的电厂运行方式成为了电力行业研究的重点。数字化电厂作为电厂在信息化技术发展背景下的产物，逐渐得到了行业中的广泛重视。但是随之而来的则是数字化电厂运行过程中设备的安全性和可靠性，如何充分利用电气设备的信息共享和传输就显得尤为重要。协同技术和三维设计技术能够促进数字化电厂的运行高效性，通过强大统一的数据库作为基础支撑，快速高效的实现传统的二维设计向协同三维设计模型的转换，促进数字化电厂的高效稳定发展。

参考文献

[1]李臻，崔利.数字化电厂设计中应注意的一些问题[J].热力发电，2009（10）.