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        基于BIM的光伏電站工程質(zhì)量控制分析

        2022-02-25 09:43:28中廣核新能源安徽分公司
        電力設(shè)備管理 2022年24期
        關(guān)鍵詞:電站支架質(zhì)量

        中廣核新能源安徽分公司 李 晶

        建筑信息模型(BIM)技術(shù)是在建筑工程項(xiàng)目中,把構(gòu)成建筑物的相關(guān)構(gòu)件元素的物理特性、幾何數(shù)據(jù)、材質(zhì)信息等有機(jī)組合起來,構(gòu)成一個全方位、完整、綜合的信息數(shù)據(jù)庫,組成建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)模型的項(xiàng)目構(gòu)件的全部參數(shù)信息都會存儲在該數(shù)據(jù)庫內(nèi),以滿足各參與方相應(yīng)的工作需求。各個構(gòu)件的參數(shù)信息,在數(shù)據(jù)模型內(nèi)并不是相互獨(dú)立的信息個體,其之間有著一定的空間和邏輯關(guān)系。

        1 光伏電站建設(shè)特點(diǎn)

        近年來,我國大力發(fā)展能源產(chǎn)業(yè),光伏電站工程是非常重要的綠色能源工程,國家出臺了一些政策措施刺激光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。作為重要的新能源項(xiàng)目,多快好省地建設(shè)光伏電站,意義重大,因此必須對光伏電站項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)的項(xiàng)目管理。目前,光伏電站裝機(jī)總資源量總計(jì)有8019.51GW。

        當(dāng)前,光伏電站工程設(shè)計(jì)有兩種形式,一種是集中式,另一種是分布式。前者主要是在荒漠地區(qū),利用具備的豐富太陽能資源,建立大型光伏電站,并將其接入國網(wǎng)電力系統(tǒng)。分布式光伏電站與集中式光伏電站相對應(yīng),一般認(rèn)為分布式光伏電站與集中式光伏電站的區(qū)別在于,以6MW為分界點(diǎn),高于此標(biāo)準(zhǔn)就是集中式光伏電站,集中式光伏電站可并網(wǎng)運(yùn)行[1]。而分布式光伏電站可離網(wǎng)運(yùn)行,即自發(fā)自用,即便并網(wǎng)運(yùn)行也只能近距離輸送給終端用戶。

        2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

        BIM技術(shù)能在工程項(xiàng)目管理廣泛應(yīng)用,主要具有以下特點(diǎn)。

        2.1 關(guān)聯(lián)性

        模型中的構(gòu)建元素是可識別的并相互關(guān)聯(lián)的,利用BIM技術(shù)可以對其中的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,生成對應(yīng)圖紙文件。構(gòu)成模型的構(gòu)件元素當(dāng)中發(fā)生任何變化,與之關(guān)聯(lián)的其他部件也隨之改變,這不僅能確保模型準(zhǔn)確完整,而且能提升工作效率,方便快捷。

        2.2 可視化

        現(xiàn)在人們越來越追求審美視覺,建筑外形的多樣性也使建筑結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,基于BIM技術(shù)可以把建筑設(shè)計(jì)以三維效果的形式展現(xiàn)給人們,一目了然。更重要的是,整個項(xiàng)目建設(shè)過程中,各個參與方的信息交互都可以在可視化的環(huán)境中進(jìn)行,便于溝通,有效管理,提高了建設(shè)項(xiàng)目的協(xié)同能力。

        2.3 模擬性

        BIM技術(shù)不但可以在設(shè)計(jì)階段能對項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境模擬與節(jié)能分析,而且能在施工階段結(jié)合時間進(jìn)行4D模擬施工過程。值得一提的是,BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)3D模型+時間+工序的5D信息模擬,在一定程度上能控制工程的造價和進(jìn)度[2]。

        2.4 優(yōu)化性

        建立的BIM模型可以根據(jù)建設(shè)過程中的變化而進(jìn)行實(shí)時優(yōu)化、更新。利用BIM技術(shù)還可以根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)計(jì)不同施工方案,并篩選出最優(yōu)施工方案,可以節(jié)約大量成本,縮短工期。

        2.5 可出圖性

        BIM技術(shù)的可出圖性為建設(shè)者提供了便利,通過對設(shè)計(jì)項(xiàng)目的一系列模型優(yōu)化等過程后,可以方便、快捷地輸出項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)圖、碰撞報告以及對應(yīng)的施工方案等工程圖紙文件。

        2.6 協(xié)調(diào)性

        如何協(xié)調(diào)各參與方的工作,實(shí)現(xiàn)合理的穿插施工,是當(dāng)前工程施工中需要重視的問題。在施工階段各專業(yè)之間相互妨礙出現(xiàn)的各類問題(如結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否會與機(jī)電專業(yè)的管線布置產(chǎn)生沖突等)都要工程項(xiàng)目的各個參與方及時溝通協(xié)商,得出對應(yīng)的解決措施。

        2.7 施工信息輸出形式多樣化

        基于BIM-IFC標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的施工信息模型,使用者能按照自己不同的需求,自主導(dǎo)出不同形式的信息。

        3 光伏電站工程質(zhì)量典型問題

        3.1 電纜敷設(shè)問題

        光伏項(xiàng)目組件、逆變器等設(shè)備的數(shù)量較大,場內(nèi)高低壓電纜相互交錯。常見電纜敷設(shè)方式為直埋敷設(shè),需要鋪砂蓋磚。電纜直埋敷設(shè)現(xiàn)場施工簡單,技術(shù)含量低,但項(xiàng)目實(shí)施過程中直埋敷設(shè)質(zhì)量管控難度較大,施工過程中電纜溝開挖深度不足、未鋪砂蓋磚、使用原土回填等問題頻繁出現(xiàn),嚴(yán)重影響后續(xù)運(yùn)行安全,并造成項(xiàng)目資金浪費(fèi)。

        3.2 光伏支架抗風(fēng)問題

        近年來,強(qiáng)風(fēng)造成光伏支架傾倒、變形問題屢次發(fā)生,給光伏項(xiàng)目帶來較大損失。光伏項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡單,技術(shù)含量低,設(shè)計(jì)單位重視不足。同時,項(xiàng)目工期緊張,設(shè)計(jì)單位經(jīng)常根據(jù)荷載規(guī)范取當(dāng)?shù)鼗蜞徑貐^(qū)50年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓進(jìn)行支架抗風(fēng)能力設(shè)計(jì),沒有充分結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況、考慮當(dāng)?shù)貧v史風(fēng)速再次核算,其數(shù)值無法準(zhǔn)確反映當(dāng)?shù)貙?shí)際風(fēng)荷載[3]。

        3.3 支架安裝問題

        光伏項(xiàng)目建設(shè)周期短,設(shè)計(jì)單位圖紙到場時間嚴(yán)重壓縮,尤其是支架產(chǎn)品圖紙,設(shè)計(jì)完成后,廠家需要一定周期進(jìn)行生產(chǎn)才能進(jìn)行現(xiàn)場安裝。嚴(yán)重壓縮的設(shè)計(jì)時間和設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致部分項(xiàng)目支架到場后無法合理安裝。部分螺栓無法順利穿進(jìn)支架,部分螺母因工具無法進(jìn)入只能手動緊固等問題,造成施工、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)返工,嚴(yán)重影響項(xiàng)目進(jìn)展。

        3.4 立柱焊接問題

        焊接為地面光伏立柱與基礎(chǔ)連接的常見形式,良好的焊接牢固、可靠、承載力較強(qiáng)。光伏項(xiàng)目焊接點(diǎn)多,焊接人員水平參差不齊,焊縫無法一一檢查驗(yàn)收,焊接質(zhì)量難以控制,影響項(xiàng)目安全運(yùn)行。焊接后焊點(diǎn)需進(jìn)行防腐處理,常見設(shè)計(jì)為焊渣敲除后打磨除銹,除銹質(zhì)量等級為Sa2.5,防腐采用3道鐵紅底漆加1道銀粉面漆,總厚度不低于160μm。施工中除銹工序控制較差,經(jīng)常出現(xiàn)除銹不徹底甚至不除銹的問題。運(yùn)行后期,發(fā)生焊縫嚴(yán)重銹蝕,立柱傾覆等問題。

        3.5 螺栓扭力問題

        支架安裝施工一般使用常規(guī)電動扳手,支架系統(tǒng)部分螺栓扭矩要求高,需達(dá)210N·m,常規(guī)電動扳手無法達(dá)到該扭力值,無法滿足施工需要。為確保項(xiàng)目工效,施工初期施工人員使用常規(guī)電動扳手緊固,施工后期使用扭力扳手進(jìn)行再加固。光伏項(xiàng)目施工人員眾多,二次加固質(zhì)量難以把控,在強(qiáng)風(fēng)條件下或系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,扭矩不足會導(dǎo)致組串變形、組件隱裂等嚴(yán)重問題[4]。

        4 基于BIM的光伏電站工程質(zhì)量控制分析

        4.1 事前預(yù)防和管控

        BIM技術(shù)具備可視化的功能,能夠在施工項(xiàng)目開展前對整個工程項(xiàng)目實(shí)施定向化的模擬、管控,工作人員可以通過BIM技術(shù)對整個施工進(jìn)程進(jìn)行模擬管理,使得參與到施工建設(shè)的各主體單位均能夠穩(wěn)定有效地協(xié)同工作,無論是監(jiān)理方、施工方還是建筑方,甚至是材料供應(yīng)商都可以通過BIM技術(shù)所構(gòu)建出的工程模型,來提前對其中可能存在的問題進(jìn)行分析、探討,并且采取必要的預(yù)防管控措施,最大限度地避免工程項(xiàng)目出現(xiàn)意外事故,以此來提高工程項(xiàng)目的質(zhì)量。

        4.2 技術(shù)交底

        光伏發(fā)電站工程項(xiàng)目施工管理工作需要實(shí)現(xiàn)對施工圖紙的有效審核,具體來說,各主體單位在參與施工建設(shè)期間需要提前完成對施工圖紙的會審、管理,明確在整個發(fā)電站施工建設(shè)過程中所存在的重點(diǎn)和要點(diǎn),對整個圖紙的細(xì)節(jié)之處進(jìn)行分析、考量,通過可視化的信息資料以及可視化的圖紙信息來規(guī)范現(xiàn)場施工人員的作業(yè)行為,在此過程中,結(jié)合BIM技術(shù)的三維可視化功能,能夠幫助各主體單位快速地完成對施工圖紙的會審作業(yè),并且在可視化功能的基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)交底,最大限度地降低施工人員、技術(shù)人員在識別過程中對圖紙解讀所存在的認(rèn)知偏差,以此來彌補(bǔ)傳統(tǒng)施工過程中二維圖紙可讀性差的缺陷問題,提高了數(shù)據(jù)資料交互流通的效率,加快了針對圖紙的會審進(jìn)程,以此來提高整個工程項(xiàng)目的管理效率。

        4.3 材料質(zhì)量的管理

        檢驗(yàn)材料是否滿足質(zhì)量要求,現(xiàn)場施工方面,要根據(jù)測量放樣結(jié)果進(jìn)行支架預(yù)埋件安裝,確定線槽以及走線,然后安裝組件并固定,鋪設(shè)線纜并完成設(shè)備接線。調(diào)試部分,重點(diǎn)查驗(yàn)電池板陰影問題,箱體內(nèi)部和電池板內(nèi)部接線,組串電壓測試,絕緣電阻測試(要求相間、相對地0.5MΩ以上,二次回路1MΩ以上),接地電阻測試,要求接地方面不同用途和電壓的電氣設(shè)備應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個總接地體,接地電阻4Ω以下。測試并網(wǎng)運(yùn)行,觀察設(shè)備是否正常。

        4.4 施工過程質(zhì)量控制

        控制部分,重點(diǎn)針對施工質(zhì)量進(jìn)行控制,保證光伏電站建設(shè)的核心流程。一般光伏電站的施工技術(shù)流程包括前期準(zhǔn)備、現(xiàn)場施工、系統(tǒng)調(diào)試等幾個部分。前期準(zhǔn)備部分要求熟悉設(shè)計(jì)方案明確系統(tǒng)容量、電池板類別、參數(shù)、數(shù)量、估算箱體、匯流箱數(shù)量、尺寸、電纜型號尺寸,逆變器型號尺寸等,要對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際勘探,明確場地尺寸、是否存在影響施工的障礙、測量放線、確定電纜走向等。然后準(zhǔn)備材料,檢驗(yàn)材料是否滿足質(zhì)量要求?,F(xiàn)場施工方面,要根據(jù)測量放樣結(jié)果進(jìn)行支架預(yù)埋件安裝,確定線槽以及走線,然后安裝組件并固定,鋪設(shè)線纜并完成設(shè)備接線。

        在施工過程中,專業(yè)監(jiān)理工程師應(yīng)監(jiān)督施工單位加強(qiáng)內(nèi)部質(zhì)量管理,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。對進(jìn)場人員進(jìn)行資格審查,對進(jìn)場物料進(jìn)行檢查、檢驗(yàn),對施工機(jī)械、安全工器具進(jìn)行檢驗(yàn),杜絕無證人員、不合格物料、機(jī)械進(jìn)入施工現(xiàn)場。施工作業(yè)要嚴(yán)格按技術(shù)要求和施工工藝進(jìn)行,每道工序完成后,施工單位應(yīng)實(shí)施自我檢查,只有在上一道工序被確認(rèn)質(zhì)量合格后,才能準(zhǔn)許下道工序施工。

        當(dāng)隱蔽工程、檢驗(yàn)批、分部分項(xiàng)工程完成后,施工單位應(yīng)自檢合格,填寫報驗(yàn)表,由專業(yè)監(jiān)理工程師進(jìn)行現(xiàn)場檢查,檢查合格予以簽證確認(rèn),若不合格則指令施工單位進(jìn)行整改或返工處理。在施工過程中,所涉及結(jié)構(gòu)安全的試塊、試件以及有關(guān)材料,應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行見證取樣并檢測。旁站是一種監(jiān)督活動,具體包括對工程的關(guān)鍵部位或關(guān)鍵工序的施工質(zhì)量檢查。在工程建設(shè)中,旁站人員應(yīng)及時記錄旁站情況。在巡視和旁站過程中發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量出現(xiàn)的問題或施工單位采用的不符合要求的施工工藝,要馬上簽發(fā)監(jiān)理通知單,若存在質(zhì)量事故隱患或已發(fā)生事故,立即責(zé)令工程暫停,并責(zé)令施工單位對有關(guān)問題進(jìn)行整改。

        4.5 碰撞檢驗(yàn)

        BIM技術(shù)最為核心的功能是在于構(gòu)建三維數(shù)字化模型,并且對相應(yīng)的模型實(shí)施碰撞檢測,由于在光伏發(fā)電站工程項(xiàng)目施工管理過程中所參與到施工建設(shè)的主體單位相對較多,且各主體單位所承擔(dān)的工作職責(zé)也存在較大的差異,而要實(shí)現(xiàn)各主體單位在規(guī)定時間內(nèi)完成相應(yīng)的工作,任務(wù)缺乏科學(xué)、合理的規(guī)劃是不可能達(dá)成相應(yīng)的目標(biāo),并且各專業(yè)之間在施工過程中也會存在強(qiáng)烈的碰撞現(xiàn)象,而所謂的碰撞現(xiàn)象是指各施工團(tuán)隊(duì)在特定的施工期間可能會存在施工干涉的現(xiàn)象,以至于施工作業(yè)無法穩(wěn)定、高效地進(jìn)行,從而產(chǎn)生大量的人力浪費(fèi)和材料浪費(fèi),如果在施工過程中出現(xiàn)此類狀況,則需要對現(xiàn)有的施工方案進(jìn)行變更管理,此來勢必會增加工程項(xiàng)目建設(shè)的成本,降低相應(yīng)的質(zhì)量。

        因此,利用BIM技術(shù)碰撞檢測將整個施工過程進(jìn)行模擬、管理,實(shí)現(xiàn)參與到施工建設(shè)各主體單位之間穩(wěn)定、高效的工作形式,最大限度地避免各類施工作業(yè)所存在的時間沖突以及空間沖突,通過消除碰撞、優(yōu)化設(shè)計(jì)、縮短施工周期能夠提高施工質(zhì)量,降低施工成本,最終提高施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。

        5 結(jié)語

        本文主要對BIM技術(shù)在分布式光伏發(fā)電工程施工管理中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,BIM技術(shù)和分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目正處于快速發(fā)展時期,各自的系統(tǒng)還不成熟。這兩種技術(shù)在國內(nèi)工程實(shí)踐中的結(jié)合相對較少,并且在我國依舊是起步階段。所以對此種情況的研究僅僅是探索性的,而探索的水平只是一個初步的研究,沒有做BIM技術(shù)和分布式光伏發(fā)電工程的各個方面的詳細(xì)研究。

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