可视化理论在核电站管道安装中的应用研究

刘飞云

中国核工业第五建设有限公司 上海 201512

核电站管道安装的施工技术复杂、安全等级高、检查手段特殊、质量控制严格，并且需要使用核级设备和大型吊装设备等，因此核电站管道安装具有较高的综合性和风险性。随着信息技术快速发展以及可视化理论的不断升级和完善，促使核电建设项目中的三维工厂模型也开始出现。有效融合可视化理论和核电站管道安装需求，能够在很大程度上提高核电工程管道安装的施工效率，优化电力工业结构，达到精细化管理水平，实现各种资源要素的高效应用。

1、简析可视化理论和核电站管道安装特点

1.1 可视化理论

可视化理论是指利用计算机的图像处理技术，将复杂的数据信息转换成直观、形象、动态的图像或者图形，然后利用相应的仪器设备将工程项目全周期的设计、操作、成本、资源、进度等内容呈现在使用者面前，能够有效解决数据处理和决策分析等问题，对节约工程施工成本，保证安装质量具有重要意义。在改革开放以后，我国获得了迅速的经济发展，特别是城镇化和城市化的积极建设，让人们的生活水平得到了大幅度的提升，这具体表现在了人们的电力需求在持续的增加。在这样的情况下，需要进行核电建设的推进，使其能够满足当前人们的电力需求。相比于现代发电技术，核能发电存在着较高的风险性，所以为了确保其能够得到安全稳定的发展，需要通过更多的现代化技术来对其进行优化处理，从而提升核电项目的整体水平。当前核电项目中的管道建设主要应用的是二维管理的方法，而三维工厂模型已经得到了逐步的建立，但在管道安装的过程中则是以可视化理论为基础，通过虚拟动画的方式来对管道安装的过程进行呈现。通过应用可视化理论，能够将整个安装过程更加形象和直观的展现出来，实现核电站当中各个要素之间的衔接，从而为现场施工带来可靠的依据，例如图纸、人工和材料等等，对各个要素进行统一高效的管理和应用。将传统核电站中的管道管理内容与可视化理论结合在一起，建立一个具有更高效率的信息平台，让工程施工的过程中能够更加的准确及时，，从而达到信息共享的需求。在这个过程中，应该将核电站的三维模型作为核心，将信息作为相互之间的连接点，让整个核电站管道安装过程从设计、施工、质量、安全等方面信息能够获得有效的整合。同时，也要对核电站管道的图纸和模型进行细化分析和梳理，在保证数据交换标准的基础上来对施工过程进行精细化管理。因为在核电工程施工的过程中，对于管道安装的管理是十分重要的，所以需要通过应用可视化理论来为管道安装管理提供技术支持，使得核电工程建设中能够达到施工的信息化和标准化，从而进一步提升整体的竞争力。从全世界的层面上来看，对于可视化理论的应用如今已经十分的广泛，当前可视化理论主要被应用在了第三代核电建造技术中，那么作为可视化理论，需要将数据支持作为重要的前提条件，利用虚拟技术、数字技术和智能技术来进行平台的建设，运用二维设计和三维设计来建立一个以工程实体为主的一体化设计方式。当前可视化理论的主要应用是对核电工程管道安装施工进度的直观呈现，从而实现对进度情况的方针和模拟，这样一来就为后续的施工带来了有效的数据支持。

1.2 核电站管道安装特点

在核电工程中进行管道安装，其特点具体包括了核电标准较高、安装精度较高、环境清洁度较高以及周期长和系统复杂性较高等等。所以，对于核电站管道进行安装的过程较为复杂，那么在管理上就会具有更高的标准和要求，通过对可视化理论的应用，来使得工程中的支架、构筑物和设备能够通过三维模型进行呈现，并将这些基础性的材料和设备能够应用在调度、施工、采购和设计的流程当中，工程实体的立体模型能够实现设计的目标、流程以及安装过程管理目标的统一，通过对体系的数据化、图像化和可视化来有效的进行施工前评估，便于做好施工中的管理和监督工作。具体上来看，结合管道安装的特征，在进行安装管理设计工作当中，想要发挥出可视化的优势就需要进行信息流程的设计，例如文件分发和信息擦剂等等。信息采集主要包括了信息的录入和删除以及预制图和安装图的生成。在设计审核上主要针对的是等轴图，并对其进行优化升级和信息统计，这样才能够做好纠错。完成这个过程后，需要做好其他的施工准备工作，这样才能够正式开始施工。可视化理论在核电站管道安装中的具体应用，将复杂的安装工程通过信息化的处理手段，使其可以在施工的各个阶段，能够精准、明确的开展各项工作，并且能够满足周期长的施工管理要求，尤其是针对其各方面的高标准，可以实现每个细节的监督、指标检测与控制，因此，提升了管道安装的整体水准。管道安装是确保后期核电站可以正常运行的重要基础。根据管道直径可以分为大小两种口径的管道，其中大口径管道安装需要施工单位进入施工现场进行科学地图纸规划设计、零部件加工制作、大型吊装设备辅助和专业人员安装操作等过程，并且为有效保障核电站管道安装的标准，需要在安装过程中对相应管段进行编制预制管道号码，因此其具有较大的施工难度。

2、可视化理论在核电站管道安装中的应用研究

2.1 模型层次划分理论

可视化理论在核电站管道安装的施工过程中，需要采用层次模型法对其进行具体应用。模型主要分为包括用户界面、问题表达和求解界面的应用层；可以接受用户使用要求并执行相应操作为用户输出结果，从而实现人机交互的任务层；显示包括对话系统、管理系统等所有功能性子系统在内的功能层以及利用计算机各种软硬件配置实现可视化系统平台建设的物理层。

2.2 功能实现与系统开发的应用

在核电站管道安装过程中，结合施工现场的实际情况和当地的质量管理要求，合理应用并强调突出具有动态立体展示的可视化理论，可以实现原始数据的采集、处理和应用，满足跨时间、跨地域的空间信息数据查询，完成建筑物建模和工程数字地形静态三维建模，从而能够高效输出和表达相关数据信息。

3、可视化理论在核电站管道安装中的应用价值

3.1 提高管道安装质量

在核电站管道安装过程中，合理设计约束条件和优化目标，通过利用计算机技术和大数据处理技术能够实现对管道安装全过程的系统化管理，可以完成对所有数据信息的采集、储存、分析、处理和提取工作；对不同管道标准化和信息化的管理，根据可视化技术自身的功能特点，完成二维设计图纸向三位立体模型的转变，通过仿真性模拟，可以及时指出当下安装运行方案可能存在的问题，并通过数据处理功能可以提出相应的改进方案，确保管道安装的目标函数达到最优解，从而为管理人员的管道安装科学决策提供重要的依据，可以进一步提高管道安装的质量和水平，为整体核电站建设工程提供重要保障。

3.2 全面控制安装流程

通过可视化技术可以全面控制、精细化管理核电站的整个管道安装流程。明确不同地区管道安装的施工标准和质量，落实好交底工作，利用可视化技术和高清视频设备能直观形象地将整个管道安装过程和施工具体流程呈现出来，能够实现对整体安装环境的控制；通过观看然后同步下达操作指令，明确核电站管道安装位置、指标和类型等内容，确定管道安装配套部件的选择和安装方案的制定，精准、明确地开展各项工作，加强管道安装各个环节的指标检测，可以更加科学地控制整个管道安装施工流程，有效降低因人为操作造成的施工事故，既能够减少层层上报的时间成本，还能实时监测安装过程所使用的材料质量和成本，从而进一步优化施工流程，节约施工成本。

3.3 实现工程利益最大化

核电站管道安装的施工工艺复杂，施工周期较长，利用可视化理论将管道施工设计图纸与三维模型链接进行计算，在保证管道安装合理预算的前提下可以对其施工方案进行优化处理，能够使成本计算更加直观和具体化，从而实现资源的合理配置，有效控制核电站管道安装的经济成本，实现核电站的经济效益；利用可视化系统和价值工程原理从多方面控制和分析核电站管道安装的风险性和可操作性，可以为后期的项目决策提供数据支撑，提升管道安装工程的可行性和科学性，避免后期因数据方面的失误而出现返工的情况，从而减少安装施工投入和材料的过度消耗，不断优化能源分配，为构建节约型社会提供力量。

3.4 保证核电站运行安全

核电站建设过程中预防核泄漏事故是其施工建设的重点内容之一，通过可视化技术控制整个核电站管道安装的施工流程，并加大各个项目的监督管理力度，明确不同岗位人员的工作职责和内容，可以最大限度避免人为操作失误的出现，为完工保量提供可靠依据；动态检测核电设备的运行情况，可以防止由于设备问题出现的安装失误，能够提升管道安装的科学性和针对性，从而有效消除管道安装隐患，保证核电站运行安全；整个管道安装工程结束之后，在竣工验收阶段做好所有数据信息的存档工作，利用可视性和信息存储的完整性，建立数据信息化管理平台，准确的管道埋设位置和施工记录信息等可以为后期核电站管道检修和维护保养工作提供重要的数据帮助，从而有效防止发生核泄漏事故。

4、总结

综上所述，在核电站管道安装过程中有效运用可视化理论，能够实现全面控制管道安装流程，可以在节约能源、降低成本的基础上，提高管道安装质量，实现工程利益最大化，保证核电站运行安全，从而不断推动核电站建设朝着系统化、标准化、规范化、信息化、智能化的方向发展。