劉軍

設計單位與業(yè)主和施工方的高效溝通已不再是神話。借助三維設計模式，設計單位可以直觀地將整個設計展現(xiàn)在業(yè)主面前，業(yè)主可根據(jù)模型方便地提出修改意見。決策者還可以在項目施工前盡早發(fā)現(xiàn)設計誤差，及時修改。

近兩年來，中國水電顧問集團中南勘測設計研究院（以下簡稱中南院）大力開展三維設計工作，確定了Bentley公司作為三維軟件的提供商，在拖巴水電站、龍盤水電站等多個電站開展三維設計，取得了比較顯著的成果。作為其中一個重要組成部分，電氣三維設計也取得了較為明顯的成效。

告別錯、碰、漏

作為綜合性大型國家甲級勘測設計企業(yè)，為了逐步推行抽水蓄能電站的標準化設計，深入貫徹全生命周期設計理念，中南院響應國網(wǎng)新源控股有限公司的要求，在標準化的抽蓄典型電站設計模板——抽水蓄能典型電站地下廠房及開關(guān)站設備布置典型設計工作中采用了三維可視化協(xié)同設計系統(tǒng)。中南院希望該項目的三維設計能實現(xiàn)精確化建模，模型精度和準確度均能達到施工詳圖設計標準。

在水電站設計中，二維設計工具在表達復雜空間布置時深度和直觀性方面的局限日益凸顯。二維設計平臺無法滿足水電站設計中多專業(yè)協(xié)同設計的要求，避免各專業(yè)設計產(chǎn)品之間“錯、碰、漏”的協(xié)調(diào)工作量很大。隨著業(yè)主要求的不斷提高，國內(nèi)眾多水電設計集團公司都大力開展三維設計。

2012年3月中旬，中南院近20名設計人員開始封閉開展三維設計工作。截至2012年6月底，中南院全部完成了4臺300MW機組方案和6臺300MW機組方案的三維設計工作。

處理好三個關(guān)鍵流程

電氣專業(yè)的專業(yè)性很強，其三維設計流程也很具特色。從中南院的實踐來看，電氣專業(yè)的三維設計要處理好電氣設備布置流程、電纜橋架設計流程和照明布置流程。

流程1：電氣設備布置流程

中南院電氣設備建模及布置的設計主要通過Bentley三維設計平臺Substation進行。具體的流程是：首先，通過Substation進行設備模型繪制；其次，定義設備模型屬性，指定廠家型號、尺寸信息；再次，進行設備布置設計；最后，進行導線掛接。

設備模型是三維設計的基礎數(shù)據(jù)之一。作為第一個三維標準化項目，中南院在本項目中非常重視設備模型數(shù)據(jù)的整理，根據(jù)廠家提供的資料和照片對所有設備模型進行重新繪制。

在進行設備布置設計時，相關(guān)人員將繪制的發(fā)電機、配電盤、發(fā)電機中性點設備、地面出線場設備模型布置到廠房的相應位置上，將離相封閉母線、GIS設備等按電氣設計需求和規(guī)則組裝在一起。設計人員可通過參考其他專業(yè)相關(guān)設備管路進行合理布置。

借助Substation的應用，中南院快速、準確地完成總平面布置圖的設備布置設計，還通過數(shù)據(jù)庫信息共享避免遺失錯漏。值得一提的是，Substation的數(shù)據(jù)可以無縫集成工程內(nèi)容管理系統(tǒng)ProjectWise，從而與廠房、水機、暖通等專業(yè)密切配合，進行實時檢查調(diào)整，有效避免錯誤設計。

本流程要點：三維設備需精細化建模，設備屬性要詳細、準確，設備布置位置精確，導線掛接符合設計規(guī)范。

流程2：電纜橋架設計流程

此前中南院的三維設計尚未涉及電纜橋架設計。本次中南院抽蓄典型水電站設計在進行電纜橋架設計時選用了Bentley新推出的BRCM（Bentley 電纜系統(tǒng)設計軟件）進行設計。該軟件可以直觀、方便地進行橋架設計。

BRCM軟件提供了托盤式、梯式和槽式3種類型的橋架，導入了部分主流廠家的橋架尺寸，并且支持橋架自定義定制。該軟件提供方便的電纜橋架布置方式，用戶可以自動添加彎通、三通和四通，還可以通過線條自動生成橋架并自動連接。

通過BRCM設計全廠橋架的流程如下：首先，根據(jù)廠房設計規(guī)劃橋架走向，選定軟件自帶的橋架進行設計布置；其次，添加托臂、工字鋼等，按照設計要求，放置在適當?shù)母叨取?/p>

本流程要點：橋架走向規(guī)劃合理，橋架模型布置符合工程實際，托臂等固定裝置位置準確。

流程3：照明布置流程

電氣設計中的照明設計涉及大量的燈具、開關(guān)插座等設備，中南院已經(jīng)在BBES（Bentley建筑電氣系統(tǒng)）中繪制了一部分燈具、插座、開關(guān)模型。在本次抽蓄水電站三維設計中，中南院主要用到了廠房照明燈具布置模塊。

在實際應用中，BBES軟件提供照度計算（對光源照亮部分的物體被照亮的程度進行計算）的功能。BBES集成了RELUX專業(yè)照度計算軟件。BBES可以大大減少因為人工計算房間面積造成的錯誤；數(shù)據(jù)的導入、導出都是自動的，可減少人為干預錯誤；Relux數(shù)據(jù)庫完備，可以方便查閱照明燈具的負載或外形尺寸；計算完燈具數(shù)量后，BBES繪圖自動完成，不需要重新畫圖。計算布置完畢以后，BBES可以生成照度計算表。

本流程要點：規(guī)劃好廠房的照度，燈具選擇符合工程實際，根據(jù)軟件計算的照度數(shù)據(jù)對燈具進行調(diào)整。

在完成三維設計后，Substation可以通過動態(tài)切圖方式切出二維圖，然后通過軟件自帶的標注功能，按照中南院統(tǒng)一的出圖模式出圖。具體流程是，先利用已經(jīng)建好的圖框建立圖紙文件，將需要出圖的視圖進行尺寸標注，對視圖屬性進行設置，再將視圖設置成合適的出圖比例添加到圖紙文件中，然后在圖紙文件中對視圖進行文字注釋。設計人員可以在圖紙中添加不同比例的視圖，以及明細表、設備表等，還可以直接將CAD文件導入圖紙中。

有效改進各個設計環(huán)節(jié)

在本項目中，中南院電氣一次專業(yè)第一次全面應用三維軟件的各個模塊，并將三維設計成果部分應用到施工圖紙上，初步解決了以往三維設計結(jié)果只用于效果展示，而難于用于出圖的問題。相比傳統(tǒng)的二維設計，三維設計的意義不僅在于畫圖手段的改進，還在于對整個設計各個環(huán)節(jié)的顯著改進。

首先，有效提高設計質(zhì)量。Bentley軟件提供了碰撞檢查功能，能夠幫助工程師快速、準確地定位項目中各專業(yè)的碰撞情況，并將碰撞檢查結(jié)果直觀地反映出來，方便排查。這無疑可以有效提高設計質(zhì)量，減少后續(xù)現(xiàn)場施工時更正設計所帶來的工作量。設計師還可根據(jù)模型對整個設計的合理性進行分析，快速完善設計方案，減少重復改動的工作量。

其次，三維設計的直觀性能促進設計方與業(yè)主和施工方進行良好溝通。工程師在搭建三維模型后，可以直觀地將整個設計系統(tǒng)地展現(xiàn)在業(yè)主面前，而不僅僅是提供單調(diào)的二維圖紙。業(yè)主可以生動形象地根據(jù)模型提出修改意見，對整個電站前景形成較為清晰的展望。

最后，三維設計成果可以幫助設計人員和決策人員在項目動工之前全面、準確地掌握技術(shù)要點，盡早發(fā)現(xiàn)設計錯誤和缺陷，及時提出可行的修改意見，減少甚至避免工程建設中出現(xiàn)的問題和可能造成的巨大損失。

在后續(xù)的項目中，中南院將不斷深化三維設計的應用，逐步將應用擴展到電氣設計的各個領(lǐng)域和階段。

鏈接 電氣三維設計應用水平亟待提高

三維設計的前瞻設計理念是未來設計方向，但目前三維軟件在應用中還存在一些不足。雖然中南院的三維設計已取得了一系列成果，但是在從三維設計中導出二維圖方面還存在一些問題。中南院已經(jīng)摸索了一些出圖方法，但由于軟件本身的局限性，在出二維圖時對機器性能依賴性較高。其中一個原因是軟件公司開放的端口有限，用戶在對軟件進行二次開發(fā)時有一定困難，無法很好地滿足行業(yè)化、本地化和個性化需求。

電氣專業(yè)的專業(yè)特殊性顯著，在出具原理圖方面，三維軟件目前尚不能滿足其智能化需求。中南院正在著力于與軟件提供商Bentley合作，研究基于Bentley平臺的用電模塊。這個模塊的開發(fā)，將有效解決電氣原理圖不能自動出具的問題。endprint