作者：钱永刚，孙明烨，杨炯，井帅，龚明
第一作者单位：北京市煤气热力工程设计院有限公司
摘自《煤气与热力》年6月刊
1BIM简介
BIM（BuildingInformationModelling），即建筑信息模型，具有强大的三维建模和出图功能，能真实直观地反映设备、管道、结构的关系，可进行实时漫游和施工进度模拟，提高设计效率，缩短设计周期［1］，有利于提高企业的竞争力，是目前国际上较为先进的设计理念，在国外的石化、电力、核电、造纸、造船等大型的EPC项目中得到广泛应用，是今后工程设计发展的必然趋势［2］。
2项目基本情况
LNG储配站工程项目（总图见图1）主要包含天然气液化和LNG储存设施。液化工艺采用混合制冷剂（MRC）技术，主要工艺流程包括原料气调压计量、净化（脱酸、脱硫、脱汞、脱水）、液化（含制冷剂压缩、深冷液化等）、LNG储存及充装、BOG回收、地面火炬、公用工程、应急调峰等15个系统。储配站内设备接口复杂，管道交错，使用BIM技术进行储配站设计具有鲜明的优势。
图1LNG储配站总图
3BIM设计过程
①创建项目设计数据库
数据库是BIM设计的基础。LNG储配站设计涉及的标准规范较多。根据LNG工程设计的实际需要，在BIM设计软件自带数据库的基础上进行了二次开发。
LNG储配站设计所需的数据库主要包括管子管件、阀门、法兰、垫片、螺栓螺母、特殊元件、管道分支表等。管子管件库由管子、弯头、三通等多个表组成，表内含有管径、壁厚、基本尺寸、引用标准、焊接类型等数据。
本项目LNG储配站中管道公称直径主要为15~mm，胺液及工艺管道材质为碳钢，产品LNG管道材质为不锈钢。净化工艺所需导热油管道温度较高（℃），需要进行保温处理，产品LNG温度为-℃，需要进行保冷处理。根据项目实际情况，在数据库中录入了DN15~mm管子管件的信息（含无缝管道、焊接管道，引用标准为GB/T—《输送流体用无缝钢管》，GB/T—《钢制对焊无缝管件》，GB/T—《锻制承插焊和螺纹管件》）、DN15~mm的阀门信息（含截止阀、止回阀、球阀、安全阀，压力等级PN0.6~PN6.3）以及相应化工标准HG系列和机械标准JB系列的法兰和垫片、螺栓螺母。其他特殊管件如过滤器、流量计、压力表等，作为特定管件处理，不在数据库建立阶段录入。设计数据库见图2。
图2设计数据库
②订制管道等级表
管道等级是对工程项目设计中的管子、管件、阀门、法兰和紧固件等的选用作出规定，确保所选用的管子、管件、阀门、法兰和紧固件等满足介质、压力和温度要求。
④建立设备模型
LNG储配站中设备众多，管口信息复杂。使用BIM技术三维建模在设计、管理方面具有突出的优势。在设计中根据厂家资料对所有设备（吸收塔、再生塔、再沸器、脱水塔等）建立三维模型。设备模型的建立使用软件中的Equip模块。模型由基本图元组成，通过设置设备中管嘴Nozzle的属性，包括设置设备管嘴接管口径、压力等级、介质、管道号等，使设备成为有属性的元件，然后将设备加入设计模型库。在设备模型中，管嘴属性可以方便地进行更改，用于其他的工程设计过程中。
⑤建立管道模型
在完成土建结构模型、设备模型之后就可以开始布置管道。在BIM工厂设计中，在布置管道之前，需要先对管道的介质、管道编号、绝热层厚度、管径、壁厚进行定义。这也是三维工厂设计与二维设计的区别之一。管道具备属性参数之后，就可以便捷地对管道模型进行ISO图抽取、材料统计等操作。管道布置后可以对管道进行拉伸、复制、移动等操作。也可以使用Label工具对管道的属性参数进行编辑。建立的设备及管道模型见图3。
图3设备及管道模型
4BIM设计的特色功能
①碰撞检查
通过碰撞检查，可以检查出管道与设备之间、管道与管道之间、管道与土建结构之间、设备检修空间与结构之间存在的各种碰撞。
实践证明，BIM的碰撞检查起到了很好的效果。在设计中，共发现不同专业间管线碰撞23次，管道与结构碰撞50次，均通过专业协调在设计阶段得到解决。例如：在碰撞检查中发现了在HZ05支架处电力专业的主电缆槽与工艺专业的管道存在碰撞。在以往的二维设计中，像这样不同专业间的碰撞在施工图设计阶段是很难发现的，一般发现的时候已经到了施工现场，依靠现场配合施工人员协调解决，给后续工程实施带来很多不便。
②材料表生成
根据工程设计实践，在传统的二维设计过程中，材料统计时间占设计时间的40%以上，通常设计人员在完成图纸后，要耗费大量的时间来统计材料，而提交审核进行相应修改后仍需要对材料表进行调整修改。人工统计材料费时费力，出现错误的概率也较大。但BIM三维设计软件可以准确、迅速地对材料进行统计，有效避免材料统计错误，并为设计人员节省了大量时间。
③漫游
在BIM设计中，模型完成后使用Navigator模块可实现在模型中漫游，通过调节高度、所在位置、视角可以收到与实际工厂游览的同等效果。该功能使得工程设计直观可视，可用于项目审核和工程投标，增强企业的竞争力。净化区效果见图4。
图4净化区效果
5BIM三维设计的优势
LNG储配站项目采用BIM三维设计，从建立模型到出图用时约5个月，出A1图纸约张。同时，三维模型配合现场安装，得到了施工单位及业主的好评。通过在本项目中的应用，总结BIM三维设计与以往CAD二维平面设计相比，具有以下优势：
①使用三维设计可以使设计工作更加具体化、系统化，提高了工作效率及设计质量。
②模型完成后，平面图、剖面图、ISO轴侧图可以在定制后快捷生成，减轻了设计人员的负担，将设计人员的工作量更多地从绘图转向设计。
③通过软件生成的材料表更为迅速、准确，有利于施工成本控制。
④采用碰撞检查将可能存在的碰撞，尤其是不同专业之间的碰撞在设计阶段中发现、解决，减少了现场配合施工人员的工作量，提高了设计精度。
⑤三维设计是国内工程设计单位向国际化咨询工程公司发展所必须完成的技术革新，有助于提高企业的竞争力。
参考文献：
［1］欧阳东.BIM技术第二次建筑设计革命［M］.北京：中国建筑工业出版社，：2-9.
［2］万秀华.对外工程项目中三维工厂设计软件的应用［J］.油气田地面工程，7(1)：45-47.声明：本文著作权（版权）归《煤气与热力》杂志社所有，严禁任何