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        基于BIM技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)而形成的大型轉(zhuǎn)爐上煙罩(狹窄空間內(nèi))吊裝工藝

        2018-11-07 01:34:24沈國強(qiáng)王熹
        中小企業(yè)管理與科技 2018年18期
        關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備模型

        沈國強(qiáng),王熹

        (中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司,上海200941)

        1 引言

        某鋼廠二煉鋼5#250t轉(zhuǎn)爐上部煙罩位于煉鋼區(qū)域的轉(zhuǎn)爐跨3樓平臺(tái)上,上部煙罩體積大且重量重,而轉(zhuǎn)爐跨的跨距相對較小,且跨間各個(gè)平面都安裝有設(shè)備或鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái),直接影響到了上煙罩吊裝通道。當(dāng)需要更換上煙罩時(shí),則必須拆除在吊裝通道上的設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)。但拆裝的物件是否合理則將嚴(yán)重影響到生產(chǎn)節(jié)奏,拆裝設(shè)備多則可能對其余轉(zhuǎn)爐的影響加大,增加停機(jī)時(shí)間;而拆除設(shè)備或鋼結(jié)構(gòu)過少則可能出現(xiàn)上部煙罩起吊后無法通過吊裝通道,必須將上部煙罩放歸原位后,重新拆除影響到吊裝的設(shè)備及鋼結(jié)構(gòu)后并再次吊裝上部煙罩,這對施工及生產(chǎn)的影響更大。正因如此,大型轉(zhuǎn)爐上部煙罩整體更換項(xiàng)目對施工人力及生產(chǎn)調(diào)度的要求非常高,立項(xiàng)及施工的風(fēng)險(xiǎn)大,即便上部煙罩出現(xiàn)損傷或故障,都以在線修補(bǔ)為主,離線更換幾乎從不進(jìn)行。

        然而,上部煙罩管壁因經(jīng)過多年煙氣及內(nèi)部循環(huán)水沖刷,上部煙罩管壁將越來越薄,故障率也將漸漸加大,因此,必須制定一套行之有效的上部煙罩吊裝方案及其余設(shè)備的拆裝方案,既要保證上部煙罩吊裝通道的暢通,也要確保對其余轉(zhuǎn)爐的影響時(shí)間降至最低。

        2 上煙罩及周圍環(huán)境簡介

        某鋼廠二煉鋼5#250t轉(zhuǎn)爐上部煙罩位于煉鋼區(qū)域的轉(zhuǎn)爐跨3樓平臺(tái)上,最大直徑為5000mm,最大高度約為8200mm,最大寬度約為8900mm。

        而轉(zhuǎn)爐跨吊裝環(huán)境非常復(fù)雜,5#轉(zhuǎn)爐兩側(cè)分別是正常生產(chǎn)的4#轉(zhuǎn)爐及6#轉(zhuǎn)爐,且區(qū)間還存在較多平臺(tái)與設(shè)備,如圖1所示,轉(zhuǎn)爐跨跨間距為10000mm,而氧槍與副槍之間最大的間距則只有4300mm。

        圖1 上部煙罩立面示意圖

        3 吊裝上煙罩的難點(diǎn)

        5#轉(zhuǎn)爐位于二煉鋼3臺(tái)轉(zhuǎn)爐的中間位置,為了吊裝更換上煙罩,則必須在3臺(tái)轉(zhuǎn)爐同時(shí)停機(jī)的時(shí)候(即定修)才能實(shí)施,定修時(shí)間最長為24h,且吊裝上煙罩所使用的行車還需要配合其余設(shè)備的吊裝,這就不允許由于現(xiàn)場干涉而導(dǎo)致設(shè)備無法吊裝的情況發(fā)生,使得吊裝容錯(cuò)率極低,否則將直接影響到定修的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。就是這原因,讓業(yè)主遲遲無法下定決心實(shí)施上煙罩更換項(xiàng)目。

        4 基于BIM技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)而形成的大型轉(zhuǎn)爐上煙罩(狹窄空間內(nèi))吊裝工藝

        為了降低吊裝過程中錯(cuò)誤概率,提高上煙罩吊裝更換的施工效率,減少更換上煙罩對定修時(shí)間的影響,我們決定運(yùn)用現(xiàn)在比較流行的BIM技術(shù)結(jié)合三維激光掃描技術(shù),完全模擬施工現(xiàn)場環(huán)境,提前找到吊裝通道上的干涉設(shè)備及結(jié)構(gòu),為吊裝方案提供更多強(qiáng)有力的技術(shù)支撐[1]。

        我們首先采用三維激光掃描技術(shù)對上煙罩的備件進(jìn)行逆向建模,再運(yùn)用SolidWorks和REVIT軟件對廠房和周邊環(huán)境進(jìn)行建模,然后利用DELMIA和Composer進(jìn)行虛擬施工,最終將形成avi格式的視頻文件。

        基于BIM技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)的上煙罩吊裝方法流程圖如下:

        圖2 基于BIM技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)的上煙罩吊裝方法流程圖

        基于BIM技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)的上煙罩吊裝方法步驟:

        ①根據(jù)所有跨間鋼結(jié)構(gòu)及設(shè)備的圖紙尺寸,利用BIM軟件對所有跨間鋼結(jié)構(gòu)及設(shè)備進(jìn)行1:1三維建模;再利用BIM軟件對所有跨間鋼結(jié)構(gòu)及設(shè)備進(jìn)行1:1三維建模前,應(yīng)復(fù)測所有跨間鋼結(jié)構(gòu)及設(shè)備的現(xiàn)場尺寸,確保它們的現(xiàn)場實(shí)際尺寸與圖紙一致,上煙罩則采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行逆向工程;

        ②裝配三維模型:根據(jù)現(xiàn)場以及工藝裝配圖紙要求,將所有跨間鋼結(jié)構(gòu)及設(shè)備的三維建模進(jìn)行有效裝配,保證它們的裝配模型與現(xiàn)場的裝配體保持一致;

        ③復(fù)核裝配模型尺寸:利用量具測量裝配尺寸的總長、總高、總寬以及關(guān)鍵裝配尺寸,并將測得的尺寸與現(xiàn)場實(shí)際尺寸相比,若裝配模型與實(shí)際不相符,確定不相符的三維建模,再利用BIM軟件對不相符的三維建模重新進(jìn)行1:1三維建模,然后再裝配三維模型,以及復(fù)核裝配模型尺寸,確保裝配模型與實(shí)際相符。若裝配模型與實(shí)際相符,進(jìn)行后續(xù)步驟即可;

        ④模擬吊裝:通過計(jì)算機(jī)模擬吊裝路徑,使得上煙罩通過擬定的吊裝通道;

        ⑤檢測吊裝通道:模擬演示吊裝過程,檢測吊裝通道上是否有設(shè)備或鋼結(jié)構(gòu)阻礙吊裝,若存在設(shè)備或結(jié)構(gòu)阻礙吊裝通道,則在計(jì)算機(jī)模擬軟件上刪除該設(shè)備或結(jié)構(gòu);若吊裝通道暢通,則完成吊裝通道檢測工作,生成最終吊裝動(dòng)畫;

        ⑥確定吊裝方案:確保吊裝通道暢通后,利用計(jì)算機(jī)生成一個(gè)全過程吊裝方案,并保存為視頻格式文件。

        圖3 三維激光掃描上煙罩備件

        圖4 經(jīng)處理后形成的上煙罩三維模型圖

        圖5 通過圖紙建成的轉(zhuǎn)爐三維模型圖

        圖6 形成的二煉鋼轉(zhuǎn)爐區(qū)域工藝布置圖

        圖7 進(jìn)行碰撞檢測

        圖8 檢測結(jié)果

        5 模型及現(xiàn)場模擬

        如圖3-8。

        6 現(xiàn)場實(shí)施

        完成視頻版施工方案并向煉鋼廠相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)做專題匯報(bào)后,領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)即決定擇機(jī)更換上煙罩,并將定修時(shí)間確定為24小時(shí)。2015年10月,2016年4月以及2017年2月相繼完成了二煉鋼5#轉(zhuǎn)爐、4#轉(zhuǎn)爐以及6#轉(zhuǎn)爐上煙罩更換工作,吊裝通道被打通后,新舊煙罩吊裝更換的時(shí)間被控制在4小時(shí)以內(nèi),圓滿地解決了上煙罩吊裝更換難的問題。

        圖9 現(xiàn)場吊裝畫面

        7 結(jié)論

        在大型設(shè)備檢修施工領(lǐng)域,大件設(shè)備的吊裝永遠(yuǎn)占據(jù)著主導(dǎo)地位,而現(xiàn)場已經(jīng)形成的固定的復(fù)雜且刁鉆的環(huán)境則給大件設(shè)備吊裝提出了非常高的要求,BIM技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)結(jié)合起來模擬現(xiàn)場吊裝環(huán)境,編制三維吊裝方案,幫助施工管理人員制定定修及轉(zhuǎn)爐爐修的時(shí)間節(jié)點(diǎn),技術(shù)人員也可將利用視頻格式文件對施工班組進(jìn)行技術(shù)交底,施工中能夠減少大量的設(shè)備及結(jié)構(gòu)的拆裝工作量,從而大大縮短了施工時(shí)間,形成了非??捎^的經(jīng)濟(jì)效益。

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