（中国联合工程有限有限公司 杭州 310022）
摘要：简要介绍目前国内新能源中垃圾焚烧发电项目的三维设计流程优化，为新能源垃圾焚烧发电项目三维BIM设计流程提供指导。
关键词：垃圾焚烧发电项目；BIM设计；工作流程；
1 绪论
在国内新能源的建设领域，垃圾发电工程是最近几年发展势头最好的领域之一。随着垃圾发电项目逐步成为各城市的特色建筑设计，品质不断提升，对项目的BIM三维设计要求也逐步提高。对于大多数民用为主的设计单位，如何将常规的民用建筑BIM三维设计和工业电站三维设计有机的结合起来就成为了一大课题。本文主要论述垃圾焚烧发电项目三维设计的流程优化，为新进入该领域的企业提供参考。
2 三维设计工作程序
2.1 设计基础资料管理
2.1.1 项目设计基础资料的收集、管理与控制
1）项目设计基础资料的收集、管理与控制工作要与项目工程设计工作同步进行。
2）项目设计经理负责组织进行项目设计基础资料的收集、整理和评审工作。
3）项目设计、采购、施工过程中，项目设计经理负责组织相关设计人员做好项目设计基础资料的收集、积累、整理、评审、使用和保管工作，并负责组织对项目设计基础资料的输入评审。
4）项目设计工作完成后，项目设计经理负责组织设计人员完成设计阶段项目设计基础资料的整理并随项目设计文件一起归档；项目竣工验收后，项目设计经理负责组织设计人员完成项目施工阶段项目设计基础资料的整理和归档工作。
5）归档的文件资料要字迹清楚，图面整洁，不得用易褪色的纸、笔书写、绘制。
2.1.2 项目设计基础资料的保管期限
6）可行性研究、项目建议书及批复、设计任务书、调查报告等设计前期资料、顾客要求等设计条件输入、工艺设计包、设计计算书等应长期保存。
7）工程地质、水文地质、勘察设计、勘察报告、环境预测等应长期保存。
8）合同技术附件、谈判协议、设计联络议定书、谈判记录等应长期保存。
9）技术问题来往函电应长期保存。
10）工程项目设计文件、设计过程中形成的质量记录文件（如设计验证记录、设计评审记录、详细设计图纸会审会议纪要等）以及施工过程中的设计变更单、完工设计总结等其它文件，由项目设计经理负责组织按公司相关规定归档。
2.2 数据收集及核对
2.2.1 数据内容
1）数据泛指公司设计过程中的各种输入、输出数据。
2）数据是设备、设备元件、成套设备、系统和材料是三维设计的基础。
3）数据应包括的内容：
设备（材料）名称；
项目号；
项目名称及地址、装置名称；
签署表：修改次数、日期、签署；
设备、材料或成套设备的功能；
操作介质、工艺参数、关键的选材、尺寸、设计条件等；
供应商提供的数据；
4）简要的技术要求（复杂或某类设备通用的技术要求可以单独编写技术规定文件）。
5）设计输入数据的表达应准确、清楚。随着项目的进展，补充相应信息后的数据形成数据表，作为三维设计的设计输入和输出。
2.2.2 收集及核对输入数据
2.2.2.1 收集数据
1）由于数据来源多样化，本程序只规定输入数据封面格式和内容的要求，对数据格式不做规定。
2）对于每一个特定的设计采用的方法、使用的软件应符合相应的规定或习惯做法。如果顾客有特殊要求，项目设计经理应在项目统一规定中加以说明。
3）进行每一个过程、系统、单体设计时，设计者必须根据采用的方法、软件的要求，从业主、设计经理、技术所有者、其它专业、供应商以及相关的技术文件、技术档案等提供的信息中收集必要的数据作为计算的输入条件。
2.2.2.2 核对数据
11）计算者主要从以下方面核对收集到的数据：
a）核对数据的逻辑性和可靠性；
b）核对数据来源版本的正确性；
c）核对数据的完整性。
d）如果发现数据不足，专业负责人应报告设计经理与数据提供者取得联系获取足够的数据。
12）核对数据工作流程
a）数据是否正确填写；
b）是否符合项目要求的工作范围；
c）是否正确采用项目规定、各专业的标准、规范、导则。
d）校核人在数据表首页签署表中签署。
13）审核数据表
a）是否符合项目要求的工作范围；
b）是否正确采用项目规定、各专业的标准、规范、导则；
c）是否符合以往工程经验。
d）审核人在数据表首页签署表中签署。
14）对于一些重要的设备，如果合同有要求，应在开工报告或项目执行计划中列出要征求业主意见或要取得业主批准的数据表名称。数据表主编专业负责人在项目计划时间内把经过审核的数据表交项目设计组，发送给业主批准。数据表首页加注说明发送的目的，如：“征求意见”（For Comments）、“供审批”（For Approval）、“批准用于设计/施工”（Approved for Design/ Construction）等。
2.2.3 评估变化及增加的信息
1）随着项目的进程，因早期得不到的信息逐渐得到，有可能使数据表中的数据发生变化。如：工艺参数有可能变化、原先没有的设备、机泵等设计数据可以得到、在发出询价技术文件前可以得到有采购意向的供应商特定信息。
2）主编专业负责人应按下列原则评估这些变化或来自业主、其他专业或供应商的意见是否能接受：
a）是否符合规定的工作范围；
b）技术上能否接受；
c）经济上能否接受；
d）能否满足项目时间表的要求。
e）对于业主提出的重要的意见，有时需要召开与业主的讨论会来解决。
2.2.4 修改数据
1）编制人按照工艺变化和增加的信息修改数据表。
2）所有修改应按照编制原始数据表的工作程序需要进行校核、审核，并在签署表的相应修改栏下签署。
2.3 互提条件的管理
2.3.1 条件表格式
1）除采用设计图（如PID、平面布置图等）外，应采用公司规定的设计条件表或设计成品表格式提出设计条件。当公司规定的表格不能满足要求时，可以采用公司条件表通用格式和自行编制条件表。不得随意用其它纸张填写。
2）若确实需要新增条件表且在今后的工程项目中可能继续使用，应由专业负责人提出，经设计中心专业技术主管审查，提交技术质量部批准成为公司标准格式，存放到公司设计条件表库中供项目使用。
3）采用产品样本作为条件提供给其他专业时，应采用[设计条件说明] 作为首页在上面加注项目标识、名称、编号及相应说明。
2.3.2 互提设计条件进度表的编制
1）设计经理按照项目设计进度要求组织编制[互提设计条件协作表]。
2）各专业负责人经协商对进度取得一致意见后送设计经理批准。
3）设计经理把批准的[互提设计条件协作表]发放给各专业设计负责人。
2.3.3 提交设计条件的签署
1）凡提交的设计条件均应按规定进行相应级别的签署。
2）用设计图、数据表、规格书作为设计条件提交时，按《设计文件校审、签署及会签规定》 的要求签署；
3）用产品样本的复印件作为设计条件提交时，应对样本中所采用的设备型号、相关参数及所有需要说明的内容做出明显标记，并用[设计条件说明] 作首页，按该条件所完成的设计成品的签署级别进行签署。
2.3.4 设计条件的交付与接收
15）设计条件的交付与接收必须由专业负责人来完成；
16）各专业间设计条件的提交时间应按照[互提设计条件协作表]执行。提交的设计条件内容必须清楚地、完整地表达设计要求；签署必须齐全；
17）接收方的专业负责人在提出[提出设计条件通知单]的签收栏中签署，同时应检查其内容是否齐全。
18）当提交和接收专业之间对提交的资料内容和要求有争议时，应互相协商解决。在专业间无法解决时，应由设计经理协调解决。
2.3.5 设计条件的修改
19）提交的设计条件在交付后如有较大修改时，应采用[提出设计条件通知单]以书面的方式并经签署后提交给接收专业替换原提出的条件，不得以口头或电话等方式修改。
2.3.6 设计条件归档
20）无论是提交专业还是接收专业都应保存完整的设计条件（包括设计条件的变更），待设计完成后，按照《工程项目文档管理规定》将设计条件（包括设计条件变更）作为设计管理类资料之一存档。
2.4 三维模型实施阶段
2.4.1 阶段划分
三维设计应按三维设计策划、30%、60%、90%和100%五个阶段开展工作。
三维设计工作阶段划分及主要输入与输出
2.4.2 30%设计阶段工作内容
30%设计阶段以二维平面布局研究为主，并依据二维平面布局研究成果开展三维建模和三维审查。二维平面布局研究内容包括全厂总平面布置、系统管廊布置、地下管网、全厂电缆桥架/电缆沟布置、装置平面布置。按以上研究方案完成30%三维模型设计，并进行碰撞检查和三维审查。二维平面布局研究及30%模型完成后，各专业发布设备平面布置图、系统管廊平面图（含电缆桥架）、全厂埋地管网布置图、全厂总图平面、全厂管网综合规划图等。
2.4.3 60%设计阶段工作内容
60%设计阶段根据已确定的布置方案，全面开展管道、设备、结构、建筑和电气、仪表设施等的三维建模设计。通过碰撞检查和三维审查后，发布埋地管网、系统管廊基础以及部分静设备基础、部分厂房等施工图纸和80%材料表（MTO）。
2.4.4 90%设计阶段工作内容
90%设计阶段为模型收尾阶段，各专业根据设备订货资料完成模型更新和完善。在管道专业完成管道支架设计，电气、仪表、防腐、电信专业完成电缆敷设设计后，进行碰撞检查和模型审查。
2.4.5 100%设计阶段工作内容
100%设计阶段应建立模型遗留问题清单，报建设管理方讨论确认后，按项目管理程序批准施工图版三维模型，并发布施工图纸和材料表（MTO、BOM）。
2.5 模型深度标准
2.5.1 模型精度等级划分
以“模型精度等级（LOD-Level of Detail）“来定义模型中元素的精度高低。将LOD共分为5级：
a）LOD100——概念性：示以几何数据，或线条、面积、体积区域等。
b）LOD200——近似几何：以3D显示通用元素，包括其最大尺寸和用途。
c）LOD300——精确几何：以3D表达特定元素，具体几何数据的3D对象，包含尺寸、容量、连接关系等。
d）LOD400——加工制造：即为加工制造图，用以采购、生产及安装；具有精确性特点。
e）LOD500——建成竣工：建筑部件实际成品。
2.6 模型检查
2.6.1 数据一致性检查
在通过生成设计图表成果文件之前，按照设计规定，对三维模型和数据库进行一致性检查，并发布检查报告。常用数据一致性检查包括：
21）材料描述与元件类型、元件尺寸一致性检查；
22）管道元件首尾的连接的完整性检查；
23）最小直管段检查，避免直管段长度小于设计规定；
24）元件对齐检查，避免因误操作导致的模型错位；
25）管道等级一致性检查，检查不同等级的材料是否被强行组对连接，检查等级变换位置是否错误；
26）元件可连接性检查，避免不同端部形式或不允许直接连接的元件（如法兰焊接法兰）被强制连接；
27）螺栓检查，确保螺栓规格、螺栓长度满足连接件要求。
2.6.2 模型完整性检查
针对三维模型设计输入的完整性进行检查。该检查应在设计及校审过程严格执行，并在项目节点进行关键输入条件的检查。常见检查内容包括：
28）P&ID图与管道模型的一致性；
29）专项评价报告要求与模型的一致性；
30）设备、仪表制造图与模型的一致性；
31）二维设计图纸与三维搭建模型的一致性；
32）各专业建模内容规定与模型设计深度的一致性；
33）审查确认意见与模型修改的一致性；
34）管道应力分析报告与管道模型、支架结构形式、钢结构载荷的一致性；
35）其他设计输入条件、技术规定、建设方特殊要求等与设计模型的一致性。
2.6.3 模型碰撞检查
模型碰撞检查用于解决模型中各物理对象空间占位冲突问题，包括：
36）同一设施的两个基本元件或子结构之间碰撞；
37）不同设施的两个结构之间的碰撞，如钢结构与管道的碰撞、阀杆开启与相邻物体间的碰撞；
38）虚拟对象与实体对象的碰撞，如最小安全通道与阀门手轮的碰撞，换热器抽芯空间与构筑物的碰撞；
39）其他碰撞，如管道间的最小安装间距，保温层与相邻管道、钢结构碰撞。
三维协同设计过程中应在模型中创建完整的三维模型，并通过软件定制不同碰撞形式的判断原则，开展碰撞检查，并发布碰撞检查报告。完整三维模型应包括设备、管道、结构等实体对象，以及操作空间、检修空间、安全通道等虚拟对象。
在开展模型碰撞检查前，应进行数据一致性检查，以减少碰撞检查信息量。
模型各设计阶段均应开展模型碰撞检查，并及时解决模型碰撞问题。
模型30%、60%、90%、100%设计阶段，应对模型进行整体碰撞检查，并进行碰撞关闭。
2.6.4 二三维校验
三维设计模型关闭前，应开展P&ID与管道模型的数据一致性校验，校验内容包括：
40）管道及管道元件名称、编号、等级、规格、流向一致性；
41）管道操作条件、设计条件一致性；
42）管道无损检测、压力试验、吹扫清洗要求的一致性；
43）管道防腐、绝热参数的一致性；
44）管道元件数量、型号以及安装逻辑顺序的一致性。
2.7 模型审查
2.7.1 总体要求
三模型审查前，应对模型的安全性、正确性、可操作性、可维护性、可实施性和经济性进行检查、核实。
三模型审查应对标准规范、项目规定、工艺流程、用户方或建设方的要求及其他规定的执行情况进行确认。
三维模型审查应按30%、60%、90%三个阶段进行。
批准施工图版三维模型前，应对输入条件和评审意见进行确认，建立三维模型遗留问题清单。
2.7.2 审查准备
审查前应准备相关文件，包括：
1）总平面布置图；
2）整套最新的管道仪表流程图；
3）管道索引表；
4）设备布置图；
5）设备一览表和设备详图；
6）应力管线的管线索引及应力分析报告；
7）管道等级表；
8）其他过程文件和中间成果。
2.7.3 审查内容
三维模型审查时的模型内容清单见《附录A》。
2.7.3.1 30%模型阶段应审查以下内容：
45）应按《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50029进行厂内各类设施、厂外相关区域及设施安全间距审查；
46）全厂总体布局审查，包括：
a）厂界与周边敏感设施间距满足规范和安全计算要求；
b）厂区分区明确，满足防火、消防、安全、卫生的间距要求；
c）功能区块以及功能区块内各项设施之间应紧凑、合理布置；
d）厂区竖向布置应结合地形，减少土石方量，为物料自流运输创造条件；
e）预留场地应满足后期扩建生产装置的需求，且应充分考虑后期工程的施工、运输和生产的影响；
f）明火设备、主导风向相对关系满足防火防爆以及废气扩散要求；
g）内外道路满足应急抢险、人员疏散逃生、物料输送需要，并合理组织人流与物流。
47）地下管网、系统管廊、电缆沟、场地照明以及道路布置规划审查，避免不同设施间的碰撞，并有利于施工组织。
48）主厂房设备布置审查，包括：
a）平、竖布置符合工艺流程要求；
b）应有利于人员安全和生产管理；
c）应方便施工、设备吊装和检维修。
49）建筑物布局
a）功能相近或相关的建筑是否集中或合并设置；
b）半地下室厂房或有其他特殊要求厂房的地坪标高应满足生产需要；
c）对厂房的净空高度及室内设施布局进行审查，满足设备管道安装以及维修作业需求。
50）对消防设施布局进行审查，满足消防作业半径需要，并能安全到达；
51）对主工艺管线的布置方案进行审查，并检查应力分析报告
52）针对需提前采购的特殊材质管道进行详细审查；
53）对模型碰撞进行检查。
2.7.3.2 60%模型阶段应审查以下内容：
54）对30%模型审查意见修改情况进行确认和关闭；
55）主厂房内安全通道设计审查；
56）设备人孔与平台的相对高度以及开启方向审查；
57）设备、管道、桥架三维布置方案审查，管道模型与P&ID 一致性审查；
58）流量计前后直管段长度审查，流量计传感器碰撞检查；
59）有特殊配管要求设备的管道安装审查；
60）结构平台设计合理性，平台之间的连通性审查；
61）应力分析报告检查；
62）设备、阀门、仪表、接线箱、操作柱等设施可操作性审查，以及装置内平操作、观察用梯子、平台设计审查；
63）建构筑物空间尺寸审查，厂房内吊车安装高度审查；
64）典型管道支架及特殊支架审查；
65）设备、阀门、仪表的操作、检修空间审查；
66）对模型碰撞进行检查。
2.7.3.3 90%模型阶段应审查以下内容
67）对60%模型审查意见修改情况进行确认和关闭；
68）管道支撑设计完整性和正确性进行审查；
69）对模型碰撞进行检查；
70）进行模型完整性评价，并发布评价报告和模型未关闭项清单。
2.7.4 审查记录
项目模型审查应形成审查记录和会议纪要。
审查记录应包含三维审查模型截图，所有的审查意见将被记录在会议纪要中，并在下次模型审查中（或约定的时间）进行复查。
3 总结
三维设计模型是建筑信息模型（BIM）的基础，在项目设计中，将项目的信息集成在三维建筑模型上，通过促进项目周期各个阶段的知识共享，各协作单位间可以开展更密切的合作，将建造、施工和运营专业知识融入设计中。三维BIM设计改善了项目的易建性、以及对计划和预算的控制，同时通过三维建筑信息模型实现了项目的全生命周期管理，提高了所有参与人员的生产效率。
根据垃圾发电项目的特点，三维设计流程应该有别于常规的新能源项目，通过合理的团队组织和分工，最终达到提高设计效率，将准确的三维模型交付业主的目的。
作者简介：
王纯（1980-），男，硕士，高级工程师，中国联合工程有限公司，主要从事新能源垃圾焚烧发电厂设计工作。
论文作者:王纯,夏积恩,金宇航
论文发表刊物:《河南电力》2019年6期
论文发表时间:2019/12/12
标签：模型论文; 项目论文; 条件论文; 数据论文; 管道论文; 设备论文; 阶段论文; 《河南电力》2019年6期论文;