1、老口水利枢纽工程电站厂房配套设备管路设计三维设计经验总结摘要三维设计是工程设计行业发展的大趋势。本文介绍了Bentley三维协同设计软件在广西郁江老口枢纽工程的应用情况，并作经验总结。 关键词老口枢纽；Bentley；三维协同设计；水力机械；设备管路。中图分类号:G267 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 广西郁江老口枢纽工程是郁江综合利用规划十个梯级枢纽中的第七梯级，坝址位于郁江上游广西壮族自治区南宁市区。坝址控制集水面积为 72368km2，选定装机规模为 5台 30MW灯泡贯流式机组，水头运行范围为 2.7m15.32m，为低水头径流式电站。 该项目结合了广西水力电力勘测设计研究院
2、三维设计技术发展的需要，部分内容采用了 Bentley三维设计软件设计完成。灯泡贯流式机组水力机械专业辅机设计包括技术供水系统、技术排水系统、油系统、气系统、水力监测系统等，是各种水轮机机组型式中较为复杂的辅助配套管路系统。本文将分析 Bentley三维管道设备软件的使用情况，为初期推广三维设计的部门提供参考。 2 使用 Bentley管道设备等软件设计水力机械配套管路 2.1 厂房段模型的初步建立 老口工程厂房段包含安装间及 15#机组段。在同等装机规模情况下，灯泡贯流式机组厂房结构相对立轴混流式、立轴轴流式水轮发电机的厂房结构要复杂，在建立厂房结构模型时耗费的工时较多。据统计，使用Bent
3、ley Structural软件设计老口工程电站厂房部分，1：1 比例模型的初步建立需要 1人工作 158h的时间。建立初步的模型后，已达到水机、电气、金结及建筑等专业的施工阶段厂房模型参考使用要求，各专业有条件在此基础上进行协同设计。在协同设计的过程中，水工专业仍然要配合相关专业进行相应的梁、柱、开孔等结构的调整，由于有 Bentley平台上开发的一系列工具集的支持，厂房结构模型再调整的工作量和复杂程度都不会太高。而使用二维设计软件，1 人在 1个月的工作时间内完成相同规模的结构设计，并在协同设计环节高效调整局部结构几乎是不可能的。由此可见，使用 Bentley Structural软件是能
4、大幅提高结构设计的效率的。 2.2 建立轴网 初步厂房模型建立后，可以在需要的区域建立轴网，以便后续设备管道设计的精确定位（根据需要，轴网的建立也可以在厂房模型建立前完成） 。为了使轴网轴线具备很强的实用性，老口工程厂房段的轴网选择在水轮机安装高程 52.5m的平面建立，多条轴线位置的选择以 15#机组的转轮纵向中心线、转轮横向中心线、主厂房挡水墙的边界线和主立柱的位置线为准。轴网作为独立的 dgn文件储存，在管道设备设计时，一般情况下都是参考（reference）使用，避免误操作时移动了轴网带来的定位错误等问题。 在个别区域，如空压机室、水泵室等，在设备位置确定的情况下，也建立了局部的轴网系
5、统，以便在布置管道等部件时，方便精确定位。这些区域轴网的建立，也是以室内净空边界和设备中心为主。 2.3 使用参数化设备和自定义设备命令（Equipment） 参数化设备是 Bentley管道设备设计软件上的一项功能，对于设计中需要放置的一些外形相似、模型外观差别不大的设备，应用这项功能，能达到快速设计的效果。如一些简单罐体、卧式泵，在参数化设备列表里可以找到。 更为便捷的、适合国内 Bentley三维设计市场的是华东院开发的多类工具集。华东院建立了水电站设计常用的起重设备、阀门、油罐、油压装置等水机专业开发库列表，能满足设计者快速方便的完成电站内各类设备的参数设定和布置。 在老口电站工程管道
6、设备的设计中，主要采用 Bentley自定义设备的功能完成设备的放置。Bentley 自定义设备的功能是为了满足设计者对个别特殊设备的信息化建模而存在的，在设备信息参数需要修正、变化时，就要重新建模后再次自定义设备信息。对比华东院开发的水机专业工具集，Bentley 自定义设备的功能效率较低，不太适用于大规模复杂工程中所有设备的信息化建模。由于老工程三维设计只是在施工图阶段进行的，此时水机设备基本上已经确定，设备尺寸、设备参数不需要再作更改，有条件使用 Bentley自定义设备的功能完成水机设备设计。 老口排水管道设备局部三维模型 2.4 使用管道参数命令（Pipe） 针对复杂配套管路的设计，
7、Bentley 开发了管道设备三维设计软件的管道参数命令集。设计者只要用简单的 Smart线设定管路中心线在三维空间的精确位置，剩下的工作几乎就是计算机的事了。通过操作各种功能管道参数命令，能轻松的将 Smart线转化为智能的管道中心线，再将管道中心线转化为带弯头、三通等管件的实体管道三维模型。弯头是能自动生成的管件，不需要像平面制图软件那样去一个个画，这省掉了设计者大量的绘图工作。 老口水电站工程采用的低压流体焊接钢管、不锈钢无缝钢管等都有固定的规格，为了使设计出的管路模型体现不同规格对应的管外径、壁厚等信息，管道参数命令集提供了建立特殊管道信息模型的命令。设计者可以先设计出需要的管道样本并
8、输入相应的管道信息，在将 Smart线转化为智能的管道中心线时选用所需管道的属性，后续步骤同前所述，便能得到满足需要的实体管道模型。 最后老口水电站工程完成的实体管道模型是带有信息的模型。管道模型建立后，通过修改管道的一系列命令就能轻松的实现对管道模型的修改，使得工程管道模型成为易维护的设计产品。 2.5 碰撞检测 老口电站工程的设备及管路大都比较集中和复杂，在相同和不同专业设计产品中排查设备、管路的位置，使之符合工程建设规范的间距要求。这在二维设计图里是一项艰巨和繁琐的工作。如果图形文件内容过于庞大和复杂，有时即使经多人、多次复核，也不能在出施工蓝图前排查出问题。 Bentley 三维软件提
9、供的碰撞检测功能，能实现全工程不同专业间设计产品的碰撞检测。通过对碰撞部分三维图形的亮化显示，设计者能快速准确的发现问题所在并更正设计。 特别指出的是，这里的“碰撞”不只是部件间的实体碰撞。通过对碰撞参数的设定，设计者可以找出间距小于设定距离的部件之间的“碰撞” ，可以找出不满足预留设备检修空间的“碰撞” ，而有些碰撞是允许的，我们也可以设定许可它的存在。通过对亮化部分的逐个排查，设计者能轻松的完成二维制图软件需要大量人工也难以解决的碰撞问题。 通过使用 Bentley碰撞检测的功能，仅电站渗漏、检修排水系统部分就发现了 37处碰撞，设计得以及时调整、修改。经分析，其中的 25处是用平面制图软
10、件难以发现的；如果使用平面制图软件，这类问题通常是由经验丰富的设计技术人员仔细辨别或是施工时通过设计代表现场解决，费时费力且效果并不理想。 2.6 出施工图 使用 Bentley三维设计软件出施工图的步骤如下：第一步，建立施工图所需的三维模型；第二部，在不同的平面和立面切出图形，并按需要的比例进行标注说明；第三步，按出图比例在图框里组合这些图形，形成最终的可打印的图纸。 老口电站各系统的管道设备模型建立完成后，根据需要切出符合比例的子视图并标注说明完毕，然后参考入一个图框里组合成一张图纸，这便完成了一张施工图的全部设计、切图、组图过程。这张图纸从一视角看是平面的，也是可供打印成 A1、A2 等标准图幅的图纸。
