BIM技术在火力发电项目应用的几点探索

摘  要：BIM技术作为一项新技术，旨在提升管理水平、降低建造成本、提高施工质量、缩短工期等，其在建筑行业的应用越来越广，得到越来越多建设单位和施工单位的重视。通过总结东莞市厚街环保热电厂项目、长沙市黑麋峰生活垃圾发电项目、汝南县生物质热电联产项目等火力发电项目的BIM技术应用成果，探索BIM技术在火力发电项目的应用方向和方法，进而引发对BIM技术在火力发电项目的发展方向的思考。

关键词：BIM技术;火力发电项目;施工阶段

中图分类号：TP317.4;TB237      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）13-0117-04

Abstract：BIM technology，as a new technology，aims to improve the management level，reduce the construction cost，improve the construction quality and shorten the construction period. It is widely used in the construction industry，and has been paid more and more attention by the building units and construction units. Through the construction of Houjie environmental protection thermal power plant project in Dongguan City，the domestic waste power generation project of Heimifeng in Changsha City，and the biomass cogeneration project in Runan County. This paper summarizes the application results of BIM technology in thermal power generation projects，explores the application direction and method of BIM technology in thermal power generation projects，and then leads to the thinking of the development direction of BIM technology in thermal power generation projects.

Keywords：BIM technology;thermal power generation project;construction stage

0  引  言

BIM技术在中国发展到今天，除了给传统建筑业带来了冲击外，也将和其他先进科技结合，以“BIM+X”的模式将应用领域从智慧工地向智慧城市的方向迈进。BIM作为一种管理工具、一种技术手段已经深入工程行业人心。然而，现阶段由设计院牵头的BIM正向设计的应用市场还不成熟，以至于在项目建造过程中，BIM工作主要由施工单位或BIM咨询单位完成。基于节能环保、电能短缺的需要，一座座火力发电厂拔地而起。在当前国内的BIM技术应用背景下，在我单位（湖南省工业设备安装有限公司）近五年内作为施工总承包方承接的火力发电项目中，应用BIM技术取得成效较好且具代表性的有：东莞市厚街环保热电厂项目、长沙市黑麋峰生活垃圾发电项目、汝南县生物质热电联产项目。以上三个项目在施工阶段共同应用BIM技术的环节主要有：碰撞检查及优化、机电深化出图、施工模拟、协同平台应用等。以BIM技术在汝南县生物质热电联产项目应用为例，站在施工单位的角度谈一下本人对BIM技术在火力发电项目应用后的一些想法，希望能给同行带来一些帮助。

1  项目介绍

项目位于河南省驻马店市汝南县产业集聚区内，西城大道以东、清源路以西，总投资4.3亿元，占地200亩，以建设中国首个生物质热电联产智慧电厂为目标。冷却塔施工及锅炉安装施工为本项目重点分部工程;现场交叉作业多，对施工质量、安全要求高;设计工艺独特复杂，管网密集;安装工作量巨大，专业性强，二维图纸很难实现工作人员的无障碍沟通。

2  应用过程

2.1  团队与策划

成立BIM工作站，编制项目的BIM应用目标、BIM实施计划，确定模型及其在施工过程中的应用，维护与交付模型等。

2.2  软硬件环境

软件选用REVIT、CAD、3DS MAX、NAVISWORKS、Fuzor等主流BIM软件;硬件选用高性能台式机、笔记本电脑、平板电脑、无人机、三维激光扫描仪等。

2.3  项目应用

2.3.1  建立高精度模型

如图1所示，根据设计文件、设备图纸、设备台账、施工记录、试验检验记录、质量验收记录等，创建BIM设备族并添加相关运维参数;结合施工图纸，完成如图2所示的各专业模型、深化设计模型（LOD350）、施工过程模型（LOD400）、竣工验收模型（LOD500），满足项目施工過程的BIM需求及后期运维管理需求。

2.3.2  碰撞检查及优化

综合各专业BIM模型并导入NAVISWORKS软件进行各单体、各专业间的碰撞检查，发现碰撞问题418处，以问题报告的形式告知建设单位、监理单位、设计单位、施工总承包单位，经设计回复、复核形成完整的BIM碰撞检查过程。运用BIM技术提前检查图纸设计问题，发现碰撞、优化设计，提前发现并解决冲突，提高了图纸质量，减少了现场变更。

2.3.3  深化设计出图

在建筑机电方面，通常要在碰撞检查的基础上，对管道、风管、桥架进行深化设计。但是在本项目工业机电设计中，管径DN50以下管道未做绘制，仅依靠作业人员的经验施工，易导致现场安装错乱无序。通过应用BIM技术对主厂房、锅炉房、化水车间等单体进行深化设计，可以出具如图3所示的详细立体视图、三维视图辅助现场施工，并导出管道明细表协助物资采购，最终厂房管路排布井然有序，避免了材料的浪费。

2.3.4  施工模拟

自然通风冷却塔是本项目的重点分部工程，通过BIM模型结合专项施工方案，以三维技术交底、真实再现施工过程，将各施工细节通过三维动画展现出来：（1）提高了施工人员的工作效率，使工程施工变得更加简单，能有效地将施工技术通过三维模型传递给施工人员;（2）能保证施工质量，有了工程施工三维模型的帮助，能确保施工计划的有序执行，也可以避免一些安全事故的发生。

在安装水冷壁前，根据专项施工方案，建立水冷壁吊装BIM模型。如图4所示，通过模拟水冷壁吊装，严格把控水冷壁与钢结构、水冷壁与吊臂之间的安全距离，进而选择履带吊的最佳工况，优化了吊装方案，使得整个吊装过程更加顺畅，在控制施工进度、质量、安全方面发挥了良好的作用。

2.3.5  协同平台应用

如图5所示，在施工过程中，通过BIM5D平台有效协同浏览器端、PC端、移动端，关联BIM模型与项目各项资料，有利于调节项目进度、把控成本及有效追踪质量、安全，提高了沟通效率，实现了信息的高效管理。

3  应用总结

其一，通过搭建高精度全厂区模型，我们不仅实现了建筑的3D可视化效果，还实现了信息数据的高度集成，保证各参建方接收的信息一致，消除“信息孤岛”，提高沟通效率，并助力后期运维管理。

其二，在施工前期对全专业模型的碰撞分析中，发现352处图纸问题，通过优化设计、解决冲突，减少了现场变更。深化设计主厂房、锅炉房、化水车间等单体管径DN50以下的管线，节约人工和材料成本，直接缩短项目建设工期。累计节约施工成本约150万元，缩短项目工期约10%。

其三，通过模拟场地布置、冷却塔施工三维交底、水冷壁吊装方案比选等，辅助现场专业工程师优化施工方案，减少现场的二次搬运，最大化地节省了人力、物力、财力，使施工过程更加合理、顺畅，解决了现场工程技术难题。通过应用协同管理平台，切实提升了项目精细化管理水平及综合经济效益。

4  BIM技术在火力发电项目的发展方向的思考

4.1  设计阶段

在规划局给定的建设范围内，使用BIM技术优化设计定位图的平面布置;通过能量分析（使用CFD Viewer软件）改变生产条件及影响因素，寻求最佳燃烧点，提高火力发电锅炉的燃烧率;优化水暖电设计，比如暖通专业的负荷计算、各专业间的碰撞检查及优化;计算机械设备的管线系统，分析、校核并优化设备参数，减少能量损耗，辅助设备选型;优化电厂生产工艺流程，尤其是优化管路，减少材料用量，在不影响生产功能的前提下，降低工程总投资和运维成本。

4.2  施工阶段

除了一些常规应用外，BIM技术还要和其他技术结合，比如BIM与安全技术结合，利用BIM三维的可视化特点快速识别危险源，制定相应的控制措施，以BIM动画的形式对施工管理人员和现场作业人员进行安全技术交底，杜绝事故的发生;BIM与施工工法结合，优化施工工艺，在保证施工质量、安全的前提下，提高工作效率、降低成本;BIM与工厂化预制技术和模块化安装技术结合，在对BIM模型深化设计后，将模型交给厂家进行工厂化预制加工，待预制件加工完成后，运至现场进行模块组装;BIM与发明创造或者实用新型技术结合等等。

4.3  运维阶段

在BIM模型中添加基础信息、采购信息、安装信息、技术参数信息、维保信息，并添加运维编码以便识别筛选。将该模型与水暖电及锅炉机组智能化系统衔接，以做到精准监控，进行可视化运维管理。据统计，业主和运维商在设备运营和维护上的耗费占运维总成本的67%，主要原因是日常维保时信息的获取、统计、传递过程十分繁琐，没有实现无纸化办公，引用“BIM技术+运维管理平台”恰好可以解决这一难点。通过运维平台与物联网技术的智能监控，无死角监控设备运行状态，利于电厂节能减排;特别是在消防系统的运维管理，实现了应急告警功能，避免火灾事故或者减少事故损失。

5  结  论

BIM技术在火力发电项目的应用具有相似性和可复制性。在用BIM技术解决项目重难点的同时，还要探索新的应用点，助力项目建设。从设计到运维全生命周期，以高精度模型为基础，一模多用、一模到底，与管理平台衔接。在施工阶段用协同管理平台实现对成本、质量、进度、安全的高效管理;在BIM模型数字化交付后，在运维阶段用运维管理平台实现项目的智慧运维，进而实现电厂的智慧建造和运维。

参考文献：

[1] 张新胜.老港再生能源利用中心——亚洲最大生活垃圾发电厂BIM项目 [J].建设科技，2016（3）：42-43.

[2] 喬宇亮.基于BIM的工业厂房机电安装综合技术的研究与应用 [J].中外建筑，2019（7）：73-75.

[3] 左悦.BIM+VR技术在建筑设计中的应用研究 [J].现代信息科技，2019，3（5）：105-106.

作者简介：张慧明（1990.01—），男，汉族，湖南郴州人，给排水中级职称，本科，研究方向：BIM信息化管理。