摘 要：隨著技術(shù)的不斷進步和電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，智能電廠的發(fā)展成為電力行業(yè)的重要趨勢。在智能電廠的設(shè)計階段，三維設(shè)計平臺可以優(yōu)化設(shè)計過程，實現(xiàn)多專業(yè)的設(shè)計協(xié)同。鑒于此，對平面布置圖、管道軸測圖、系統(tǒng)流程圖和管道材料匯總表的成品生成進行研究，得出以下結(jié)論：使用三維設(shè)計平臺生成的成品能夠提高設(shè)計精確度，節(jié)省設(shè)計時間，有利于數(shù)字化移交和智能電廠建設(shè)的數(shù)據(jù)處理、分析和使用。

關(guān)鍵詞：智能電廠；三維設(shè)計；平面布置圖；管道軸測圖；系統(tǒng)流程圖；管道材料匯總表

中圖分類號：TM769" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）23-0022-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.23.005

0" " 引言

20世紀90年代以來，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展極大地推動了數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的進步。這一技術(shù)不僅實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)庫的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，還率先在歐美多個關(guān)鍵行業(yè)，如石化、核電、火電以及冶金等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。這一變革顯著提升了設(shè)計效率和質(zhì)量，使得多專業(yè)團隊能夠更加高效地進行協(xié)同工作，共享設(shè)計數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)更加精準的設(shè)計方案。

在這一時期，我國的核電、火電等行業(yè)也緊跟國際趨勢，開始積極引進和應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)。這一舉措不僅提升了我國在核電、火電等領(lǐng)域的設(shè)計能力，還促進了與國際先進技術(shù)的接軌，推動了行業(yè)的整體進步。

進入21世紀后，數(shù)字化技術(shù)繼續(xù)向更深層次發(fā)展，逐漸應(yīng)用到工程的全壽命周期信息集成和運維階段。這意味著設(shè)計數(shù)據(jù)和信息模型不再僅僅局限于設(shè)計階段，而是被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、資產(chǎn)采購、生產(chǎn)運行等多個環(huán)節(jié)。這一轉(zhuǎn)變進一步提升了工程項目的整體效率和管理水平，使得各個環(huán)節(jié)之間的信息流通更加順暢，決策更加科學(xué)準確。

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為工程行業(yè)帶來了顯著的變革和提升，它不僅提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，還促進了工程全壽命周期的信息集成和管理優(yōu)化。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用范圍的擴大，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)將在未來繼續(xù)發(fā)揮更加重要的作用，推動工程行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。智能電廠的三維數(shù)字化水平將得到進一步提升，為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的動力。

1" " 智能電廠三維設(shè)計平臺

1.1" " 智能電廠三維數(shù)字化設(shè)計

智能電廠三維設(shè)計平臺是集三維建模、數(shù)據(jù)管理和智能分析等功能于一體的綜合性平臺，旨在提高電廠設(shè)計、建設(shè)和運營的效率和質(zhì)量。在智能電廠的設(shè)計階段，三維數(shù)字化設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)電廠的可視化，是智能化電廠中多項功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)[2]。

1.2" " 三維數(shù)字化設(shè)計平臺

Intergraph SmartPlant作為海克斯康PPM（原鷹圖公司）的三維數(shù)字化設(shè)計軟件產(chǎn)品，包含了Intergraph Smart 3D（簡稱S3D）和SmartPlant Pamp;ID（簡稱SP Pamp;ID）等軟件。S3D是新一代三維數(shù)字化設(shè)計平臺，不僅簡化了工程設(shè)計過程，還實現(xiàn)了多專業(yè)的設(shè)計協(xié)同，是當前市場上最為先進、智能、開放和全面的解決方案之一。SP Pamp;ID是一款以數(shù)據(jù)為核心，融合規(guī)則導(dǎo)向的智能化工藝設(shè)計與儀表流程圖繪制軟件，它不僅是一個CAD畫圖工具，更是一個管理工程數(shù)據(jù)、生成流程圖并分享數(shù)據(jù)的系統(tǒng)平臺。

2" " 實際工程的成品生成研究

華東電力設(shè)計院參與電廠三維設(shè)計的專業(yè)有汽機、鍋爐、電氣、建筑、結(jié)構(gòu)、水工工藝、熱控、輸煤、除灰、化學(xué)、暖通、總圖、消防、給排水等，標識編碼系統(tǒng)采用《電廠標識系統(tǒng)編碼標準》[3]。

2.1" " 平面布置圖和管道軸測圖

傳統(tǒng)的設(shè)計過程為：設(shè)計—多方設(shè)計協(xié)同—運行碰撞檢查—檢查碰撞結(jié)果—修改圖紙和報告。在傳統(tǒng)的管道設(shè)計中，管道軸測圖需要等管道平面布置圖完成之后，才能根據(jù)平面布置圖進行繪制。沒有管道的三維模型，設(shè)計人員只能通過平面布置圖并依據(jù)自己的經(jīng)驗來繪制管道軸測圖，這給后期的碰撞檢查帶來了極大的不便。在碰撞檢查中，若管道發(fā)生碰撞，則相關(guān)圖紙需要進行升版，原來的平面布置圖和軸測圖也都需要進行修改，這就增加了設(shè)計人員的工作量。

S3D能夠根據(jù)設(shè)計的三維模型，結(jié)合自定義的圖紙規(guī)則實現(xiàn)管道軸測圖和管道平面布置圖的自動生成，同時可以做到模型的自動消隱，模型尺寸、模型屬性和模型坐標等都可自動標注。自動生成管道軸測圖和管道平面布置圖，簡化和加速了最終設(shè)計圖紙的完成，大大提高了設(shè)計效率。

在S3D中，多專業(yè)可同時開展三維設(shè)計工作，所有模型修改均可即時同步至所有參與設(shè)計的人員，確保團隊間協(xié)作與最新信息的即時傳遞。在一個管道區(qū)域內(nèi)，多名設(shè)計人員能夠同時進行設(shè)計、共同建模，可指定一個設(shè)計人員來布置管線走向，其他設(shè)計人員在其上添加儀表和放空放凈裝置等。S3D還有碰撞檢查功能，根據(jù)自定義的碰撞檢查規(guī)則能夠在設(shè)計的同時發(fā)現(xiàn)碰撞問題，因而碰撞問題能夠被立刻處理，這就保證了設(shè)計精度，也節(jié)省了設(shè)計時間。

以某工程二次高溫再熱蒸汽管道為例，設(shè)計人員在S3D中繪制二次高溫再熱蒸汽管道，并對其按照電廠標識編碼命名，管線的壓力、溫度等參數(shù)寫入管道相對應(yīng)的屬性中（圖1）；儀表也采用電廠標識編碼命名，其參數(shù)也寫入對應(yīng)的屬性中。

當管道的三維模型設(shè)計完成后，設(shè)計人員可在S3D中選擇定制好的管道軸測圖模板抽取管道軸測圖，使用定制模板生成的圖紙質(zhì)量高于傳統(tǒng)方式所出的圖紙。S3D中抽取出的二次高溫再熱蒸汽管道軸測圖如圖2所示，自動生成的管道軸測圖包含完善的自動標注功能和匯總好的材料表，同時還可自動更新圖紙修改記錄，能減少設(shè)計人員的手工編輯，大大縮短設(shè)計人員修改圖紙的時間。當模型發(fā)生更改時，只需重新更新已有的管道軸測圖紙，即可完成圖紙的升版更新，這也節(jié)省了時間，從而縮短了設(shè)計周期，設(shè)計效率較之前提高不少。

2.2" " 系統(tǒng)流程圖

工程的系統(tǒng)流程圖采用SP Pamp;ID設(shè)計。SP Pamp;ID引用S3D的管道等級規(guī)范，管線層次根據(jù)電廠標識編碼命名，儀表也采用電廠標識編碼命名。

在設(shè)計階段，為方便設(shè)計人員工作，模型層次按區(qū)域或卷冊命名，施工圖完成后模型層次再按電廠標識編碼進行命名。管道和儀表編碼包括工藝相關(guān)標識，設(shè)備編碼包括工藝相關(guān)標識，設(shè)備參數(shù)采用Excel類型賦值。S3D中可以完成SP Pamp;ID的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)一致性校驗，數(shù)據(jù)一致性校驗如圖3所示。

圖紙成品采用19位工程管理編碼，該編碼體系在傳統(tǒng)的圖號編制原則的基礎(chǔ)上融合了電廠標識系統(tǒng)編碼標準。圖紙的圖號與常規(guī)的圖號有較大區(qū)別，保留了工程號和專業(yè)代號，增加了全廠碼、標識、圖紙類型的標識。圖紙的文件名采用與圖號相同的編碼，圖號、圖紙文件名以及圖紙目錄均由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在后臺自動生成，從而有效保證圖號和圖紙文件名的唯一性和準確性。

外部廠家資料的文件名同樣采用19位工程管理編碼，納入統(tǒng)一的編碼管理體系。與設(shè)計相關(guān)的成品和資料采用同一套文檔編碼體系，有利于數(shù)字化移交和智能電廠建設(shè)的數(shù)據(jù)處理、分析和使用。

2.3" " 管道材料匯總表

管道材料匯總表詳細記錄了工程項目中各種管道工程所需的材料及其規(guī)格，包括但不限于管道、管件、閥門等，以及管道、管件、閥門等相對應(yīng)的標準和材質(zhì)要求等信息。

利用S3D生成管道材料匯總表時，通過結(jié)合特定的文檔編碼規(guī)則與VBA編程技術(shù)，定制出自動統(tǒng)計管道材料信息的模板并生成詳盡的管道材料匯總表。這一過程中，還融入了用戶友好的彈窗界面（圖4），用于收集封面信息，從而進一步提升了管道材料匯總表生成的效率與數(shù)據(jù)的準確性。自動生成的管道材料匯總表數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖5所示。

自動生成管道材料匯總表相較于手動整理具有顯著的優(yōu)點：

1）提高工作效率。自動化過程可以顯著減少人工輸入和處理數(shù)據(jù)的時間。系統(tǒng)能夠自動從數(shù)據(jù)源中抽取所需信息，并快速生成匯總表，從而節(jié)省了大量的人力和時間成本。

2）減少人為錯誤。手動整理數(shù)據(jù)時，很容易出現(xiàn)輸入錯誤、遺漏或重復(fù)等問題。而自動化生成則避免了這些人為因素帶來的錯誤，提高了數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

3）具有實時性和動態(tài)性。S3D可以實時或定時從數(shù)據(jù)庫中抓取最新數(shù)據(jù)，并立即生成最新的管道材料匯總表。

4）具有數(shù)據(jù)一致性。自動化過程確保了數(shù)據(jù)的一致性和標準化，所有數(shù)據(jù)都按照預(yù)設(shè)的規(guī)則和格式進行抽取和整理，避免了因人為處理不當而發(fā)生的數(shù)據(jù)混亂問題。

5）促進信息共享和協(xié)作。設(shè)計人員通過S3D自動生成的管道材料匯總表可以共享，促進了信息的流通和協(xié)作。不同部門和崗位之間可以基于同一份數(shù)據(jù)進行討論，提高了整體工作效率和協(xié)作能力。

6）降低長期成本。自動生成管道材料匯總表可以顯著降低人力成本，減少錯誤帶來的損失，并提高整體設(shè)計效率。

3" " 結(jié)束語

智能電廠三維設(shè)計平臺是電廠數(shù)字化、智能化發(fā)展的重要支撐平臺，它將為電廠的建設(shè)、改造和運營帶來革命性的變化。平面布置圖、管道軸測圖、系統(tǒng)流程圖和管道材料匯總表是電廠設(shè)計成品的重要組成部分，在三維設(shè)計平臺生成成品，優(yōu)化設(shè)計流程和增強協(xié)同能力，能顯著提升設(shè)計的效率與品質(zhì)，并有效壓縮設(shè)計周期，同時也為數(shù)字化移交提供了有力支持。

[參考文獻]

[1] 黃若偉，劉偉，李朝順.供電設(shè)計企業(yè)數(shù)字化設(shè)計應(yīng)用調(diào)研[J].電力勘測設(shè)計，2020（2）：54-56.

[2] 劉中華，孫濤，舒開太.智能電廠建設(shè)探討[J].能源研究與管理，2018（4）：52-54.

[3] 中國自動化學(xué)會發(fā)電自動化專業(yè)委員會，電力行業(yè)熱工自動化技術(shù)委員會.智能電廠技術(shù)發(fā)展綱要[M].北京：中國電力出版社，2016.

收稿日期：2024-08-22

作者簡介：包艷冰（1992—），女，福建三明人，碩士研究生，工程師，從事數(shù)字化設(shè)計、移交、智能電廠運維等方面的工作。