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基于PDMS三维设计平台虚拟房间研究

来源: BIM中国网

刘文秀 钱峰 赵振东 刘鹏 吴祥勇 邱永生

摘要 本文以建立标准、规范的核岛厂房虚拟房间模型为基础,通过与核岛安装分区、防火分区的属性关联,开发出《安装分区和房间包容物管理系统》等三维虚拟房间的 工作软件,从而实现按安装分区查询房间和显示、移除房间,显示、移除房间包容物,实现对房间建筑面积、自由体积、相邻房间的流通面积等参数的计算功能,以 及每个房间内不同类型的桥架的数量及所有桥架的长度总和的准确统计,满足专业的设计需要。

关键词:PDMS CPR1000虚拟房间 安装分区 包容物

在CPR1000堆型核岛厂房PDMS(工厂设计管理系统)土建模型中,存在着1000多个房间,我们需要通过整体结构完整的三维模型,直观地找到某一具 体房间所占用的空间和其边界条件,中广核目前各专业在统一的三维设计平台上协同设计,经常需要统计某一房间的相关设备、管道等材料用量;当房间里有电缆通 过时,需要用虚拟房间来统计房间内的电缆数量,从而确定其防火分区;同时还可以根据条件显示房间内相关信息为水淹计算和点计算提供基础信息。鉴于这些对房 间的需求,我们根据二维图纸(土建模板图、详细布置图平面位置分布图、三合一图)的房间号和房间界限,按照统一的建立规则和相关技术规范,在核岛厂房 PDMS模型中,逐步建立起一一对应、方便调用、界限分明的核岛虚拟房间,通过建立标准、规范的核岛厂房虚拟房间模型,逐步满足各个专业设计人员的要求。 在阳江3,4号机组ETY系统优化设计项目中,我们通过核岛虚拟房间给土建所提供了安全壳内每个隔间内的建筑面积、自由体积、相邻房间的流通面积等参数, 促进该项目顺利进行。

1. 标准、规范的核岛厂房虚拟房间模型的建立

为了虚拟房间的后续开发和应用的方便,虚拟房间需要通过统一的建模规则和命名规则来对其进行界定.

1.1 房间特点:

1) 房间编码中表示厂房的字母大部分表示该房间所在的土建厂房,但也有少数不反应房间编码所表示的土建厂房,如W214 房间在1DB 厂房中,W233 房间在1LX 厂房中。

2) 房间会出现跨层情况,如果一个房间跨越若干层,它取用最低层位编码。

3) 一般一个房间只属于一个安装分区,但 R230、R260 房间除外,这是因为R 厂房内部R47 跟R56 没有很明显的物理分界线,故会存在R230 房间、R260 房间跨越这两个安装分区的情况。

1.2 建模规则

核岛虚拟房间模型参考土建模板图、详细布置图平面位置分布图、三合一图,采用设备拉伸体来建立,通过二维图纸上房间的占位信息,选择虚拟房间的底面占位, 从楼板的结构层(包含装修层)开始顺时针向上拉伸,使得拉伸体的体积充满整个房间空间,即得到一个虚拟房间. 房间水平空间按内墙建立,竖向空间由结构层标高到上部楼板底面标高, 当房间内有梁柱的时候,房间体积包含梁柱,房间上面不存在开孔.

1.3 命名规则

为了虚拟房间后续的开发和应用, 需要用统一的命名规则来对虚拟房间进行命名,其命名方式如下:

在SUBS下建立拉伸体,一个STRU下只能有一个SUBS,在建模的时候发现,有些房间的顶板和底板具有好几个不同的标高,采用一个拉伸体 (EXTRU)不能满足要求,因此,一个SUBS下可以有多个EXTRU(尽量为一个),同时在某些EXTRU上建立了负实体(NXTR),这也是为了满 足上下板存在几个标高的特殊情况.

 

1.4 完成的核岛虚拟房间模型

DX    柴油机厂房   共74个房间

KX    燃料厂房     共130个房间

LX    电气厂房     共198个房间

NX    核辅助厂房   共504个房间

WX  联结厂房       共167个房间

RE  辅助给水贮存罐  共4个房间

RX  反应堆厂房      共268个房间

2.  虚拟房间的软件开发

2.1 安装分区和房间包容物管理系统

在CPR1000项目的PDMS三维模型中,我们建立了具有实际尺寸、结构完整的虚拟房间的三维模型,并通过与安装分区的属性相连,既能在三维设计软件中 方便直观地表现出核电站各厂房的安装分区和厂房的范围,也能为三维模型设计带来很大的方便。在此基础上,我们开发出《安装分区和房间包容物管理系统》,从 而实现按安装分区查询房间和显示、移除房间,显示、移除房间包容物可以通过选择所需要的房间,显示房间里所有的包容物(包括设备、管道、支吊架等),按安 装分区或房间加载三维模型、按区域进行材料统计等等。

2.2 核岛房间管理软件

针对专业所要求提供的每个房间内的建筑面积、自由体积、相邻房间的流通面积等参数,我们开发出专门的计算软件——《核岛房间管理软件》,用于相关需要参数的计算。

2.3 房间和桥架关系表

根据虚拟房间和桥架模型的对应关系,我们开发出《房间和桥架关系表》,可以准确的统计出每个房间内不同类型的桥架的数量及所有桥架的长度总和。

3.  应用实例

3.1 阳江3&4号机组安全壳厂房基础参数计算

阳江核电厂3&4号机组在安全壳内将安装数十台非能动氢气复合器用于严重事故下的可燃气体(氢气)控制,这些非能动氢气复合器完全覆盖了基准事故 下ETY系统的2台氢气复合器的功能。同时消氢系统(EUH)将增添氢气监测子系统,满足严重事故条件下监测氢气浓度的要求。

取消ETY原有的氢气取样和复合功能,需对相关的施工设计文件进行修改,并完成ETY系统手册编写;完成氢气监测子系统的开发和论证工作;针对新增氢气监测功能的消氢系统,完成消氢(EUH)系统手册、技术规格书及相关设计文件的编写。

其中要完成小型氢气监测系统试验以及数据整理,需要统计出安全壳厂房内每个隔间建筑面积、自由面积、相邻房间的流通面积等基础参数。如果单纯依靠平面图推 算的厂房参数的话,统计的工作量非常大,并且容易造成遗漏,测算数据存在不准确因素。我们根据已经建立的具有实际1:1尺寸的核岛虚拟房间模型,利用开发 的“核岛房间管理软件”平台抽取安全壳厂房每个隔间的建筑面积、自由面积、相邻房间的流通面积等基础参数,直观地进行判断,准确计算,平均一个虚拟房间的 数据计算只需十几秒,大大提高了工作效率和准确性。安全壳共109个房间,以房间R120示例,统计数据如下:

3.2宁德1、2号机组PX泵房及GA廊道房间的桥架计算

在对宁德1、2号机组PX泵房及GA廊道进行电缆敷设防火薄弱环节分析时,需要查找出一个房间内所有的桥架。根据虚拟房间进行自动查找,找出每个虚拟房间 内的所有桥架及桥架长度,并且根据这种对应关系,可以准确的统计出每个房间内不同类型的桥架的数量及所有桥架的长度总和。

如果单纯靠人工来完成,在图纸、模型齐备的情况下,查找一个有一千多条桥架的虚拟房间大约要30分钟,并且人工查找在大数据量的情况下出现错误的概率是很 高的。而采用基于虚拟房间的自动查找,时间只需要15秒,大大提高工作效率,节省工作时间。PX泵房与防火分区相关的房间有54个,与之相连的GA廊道房 间4个,都已建立了实际尺寸的虚拟房间模型,以下以 121 房间为例,统计数据如下:

4. 结束语

在核电工程领域,三维设计作为目前国际最前沿的工厂设计技术已经成为主流的设计发展方向和设计手段,同时PDMS三维模型也在不断的开发与改进,随着核电 设计水平的不断提高,对三维模型的要求也越来越高.通过对核岛厂房虚拟房间的建模和研究,在三维模型中建立起精确和完整的虚拟房间系统,促使二维房间向三 维房间的转变,促进PDMS三维模型的进一步完善,方便我们更直观、清晰了解核岛房间的整体分布情况,可以在PDMS三维模型中方便地调用每一个房间及其 边界内的包容物(设备、管道、电缆等各专业三维模型),借助虚拟房间来实现不同设计人员的设计需要,及相关计算功能,保证设计人员的设计质量,提高设计效 率,减少现场碰撞和由此产生的返工。核岛虚拟房间目前仅仅是针对土建和电气两个专业的需求所产生的功能开发、数据提取及专业研究,仅仅是其庞大功能的冰山 一角,大量的后续研究及专业需求将在工作中产生,还有大量的工作需要我们去完善、补充和挖掘。

参考文献:

[1] 王百众,王若冰,谢敏等.数字核电厂全寿期工程信息管理系统.中国电机工程学会第七届青年学术会议论文集,2002.09

[2] 中国广东核电集团公司技术中心科研报告及论文汇编  2004.03

[3]  罗亚林 马莉 刘文秀, 《岭澳核电站二期工程可视化施工管理信息查询系统应用开发》。ISET 2006 论文专刊

来源:中国核电信息网


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