摘要:介绍了三维设备模型设计在核电站中的实际应用,包括建模准则的制定、程序编制、模型建立、以及项目实践的全过程.阐述了作为数字核电厂的重要组成部分——三维设备模型设计的基本准则和应用实践,从而,进一步验证了数字电厂主要结构体系和程序配置的合理性、有效性,对核电厂全寿期管理概念的具体实践进行了有益的尝试,并取得了良好的应用成果.为三维设备模型更深入的运用于大亚湾、岭澳核电站的运行、维修模拟以及岭澳二期、广三核项目的工程设计管理,奠定了可靠的工作基础.

　　Abstract:Thepracticalapplicationof3Ddigitalmodeldesignatnuclearpowerstationswereintroducedindetailinthepaper.Thewholeprocessforsystemchoice,programconstitution,modeldesignandprojectpracticewerealsosummarized.Bydemonstratingthebasicprincipleandapplicationpracticeof3DdigitalmodeldesignasanimportantsubprojectofCGNPCDigitalPlant,whichvalidatestherationalityandvalidityforthemajorarchitecturesystemandprogramconfigurationfordigitalplant,carriesthroughusefulattemptandstudyintheoverallpowerplantlifeengineeringmanagementandsitepractice,andhassignificantbothengineeringandsocialbenefits.Thesuccessoftheproject''spracticeacceleratesextendedandextensiveapplicationvalueofDigitalPlantfortheoperationsofDayaBayandLingaoNuclearPowerStations,theengerineeringprojectdesignmanagementformaintenancesimulation,LingaoIIandIIIofCGNPConaconsolidatedbasis.

　　Keywords:Nuclearpowerplant;3DModel;Design;Criteria;Informationofengineering

　　近年来,随着信息技术的广泛应用和迅速发展,电力行业的设计院及业主都在寻求IT在行业内更加完善的应用发展方向和解决方案,努力实现工厂设计、采购、施工、运营和管理的集约化和智能化.建立以三维工厂设计数据库为核心的协同工作平台,将电厂项目的系统工艺设计、三维辅助设计、设备采购和制造、施工进度管理、运行维护集成在一体的全寿期数字电厂信息管理系统,已经得到电力行业的广泛认同,并为此进行了多方面卓有成效的实践.

　　由于自身领域的复杂和特殊性,核电站在设计、采购、施工建造、运营维护等方面,较早地应用了三维虚拟技术.中国广东核电集团技术中心(以下简称中心)在2001年引入了三维设计管理综合平台,成立了数字电厂全寿期管理课题组(以下简称数字电厂组),进行了大规模的工作实践和测试,取得了三维设计环境下大量宝贵的建模、设计管理和维修应用经验.

　　数字电厂全寿期工程信息管理体系涵盖了核电站从设计到退役的全过程,可以对核电站项目的设计、采购、施工、安装、调试、运行、维修等工程数据信息实行完整的纪录、更新、积累和有效的阶段性综合延续.设备的全过程跟踪管理是未来核电厂设备可靠性管理的核心组成部分.为此,技术中心数字电厂组以大亚湾核电站竣工图纸为蓝本,进行了设备三维模型设计、仿真的积极探索,总结了完整的工作程序和全面的管理准则.到目前为止,完成了核岛厂房35个系统17类共计337台设备,基本建立了核电站主要系统设备的三维模型,并且在多次的实际维修项目中应用,取得了良好的工程效益和社会效益,对于在核电站的工程建设、运行维修中综合应用三维设计管理技术起到了重要的推动作用.

　　1三维设计平台的选择

　　数字电厂就是核电站物理对象的数字化表达,集成了核电站设计数据、安装信息、管理程序的综合数据库,并利用三维仿真模型以互动的形式显示,其核心部分是三维模型设计.因此,在数字电厂中所有的图像、模型都是基准数据库的数据映射,从而达到了数字电厂模型设计以数据为中心的一体化集成.

　　要实现数字电厂尤其是设备三维模型设计的技术要求,其软件平台应具备2个基本条件:首先是建立稳定的读写数据库;其次要联接互动的图形界面进行操作.从欧美发达国家多个电力设计工程公司的3DCAD平台看,都经历了从图数分离的2个软件系统并行到图数一体化解决方案集成的优化过程.如:Intergraph公司的PDS系统、Bentley公司的AutoPlant系统,其内核是独立开发的工艺属性数据库,搭接第三方成熟的图形处理软件AutoCAD、Microstation实现可视化.这样的组合形式对计算机硬件要求较高,由于增加了中间转换、传输环节,速度、数据一致性以及系统稳定性都不够理想.

　　20世纪70年代中期,以AVEVA(时为CADCE-NTRE)公司的PDMS软件为代表的新一代工厂设计系统出现,其图形处理基础和数据库应用图数一体的专有技术,即模型所有的信息(图形和属性)都以数据库的形式存储和输出,在当时该系统只能运行于UNIX系统的大型电脑,进入90年代,此系统升级并能够平稳地运行在普通微机上,具有良好的通用性、交互性.虽然,Intergraph公司的SmartPlant系统、Bentley公司的PlantSpace系统等升级版本也开发了类似的功能,但从市场占有率和用户群体反映来看,PDMS系统的运行效果更为理想,并且在国外核电领域已经有比较成熟的实践经验.如:法国EDF、Framatome、美国Westinghouse、英国Alstom、日本Hitachi、Mitsubishi等.目前,在我国石油、化工、电力、机械行业PDMS系统也被广泛的采用.有鉴于此,中心数字电厂组于2001年引进PDMS系统开展数字电厂项目的相关课题研究工作.

　　2设备三维模型设计的基本准则