BIM技术在锅炉汽包吊装中的应用

BIM技术在锅炉汽包吊装中的应用

伍光伟

湖南省工业设备安装有限公司 长沙 410019

摘要：本文以某垃圾发电锅炉安装项目为例，利用BIM技术对锅炉汽包吊装进行精细模拟，从现场数据收集，建立模型，吊车站位，吊车运动模拟，对吊装方案的可行性进行验证，并在模拟中发现作业隐患和关注点，在安全前提下，以最小经济成本，协助吊装作业顺利完成，具备非常好的经济效益和社会效益。

关键词：BIM技术，锅炉，吊装

BIM技术在国内已应用广泛，在建筑工程、机电安装等领域取得了显著应用成果。我公司在垃圾发电项目中，深入结合BIM技术，发挥BIM技术可视化三维模拟优势，对现场施工起到非常好的效果。以广州第六资源热力电厂二期工程及配套设施项目安装工程为例，在锅炉钢结构、锅炉设备的安装中，在吊装作业前进行施工模拟。

1. 工程概况

该项目总占地面积约16.96 万平方米，日均焚烧处理垃圾3000 吨（含生活垃圾2850吨，污泥150吨），配置4台800t/d炉排焚烧炉+4×97t/h余热锅炉，配2套50MW凝汽式汽轮机+50MW发电机组及其他配套设施。锅炉汽包为悬挂式安装，重量50.1吨。

2. BIM实施流程

利用BIM技术通过对场地、建筑结构、设备、吊车等进行建模，构建实际吊装过程的模型，再通过控制履带吊及被吊物体的移动模拟实际吊装过程。

收集数据→建立模型→模型整合→吊装模拟→确定吊装方案→制作演示动画→技术交底→现场实施

3. 吊装模拟过程

3.1收集数据

BIM吊装模拟的准确性基于模型的准确性，模型的准确性基于现场数据测量的准确性。要做好BIM吊装模拟，收集准确可靠的数据是基础。

3.1.1  施工图纸：各专业施工图，包括结构、建筑、锅炉钢构、锅炉本体图纸。

3.1.2  履带吊尺寸参数：主吊臂外形尺寸、主吊臂的长度、副臂的外形尺寸、副臂长度、吊车性能表等数据。

3.1.3  场地数据：场地数据实地测量，确定可利用吊装区域坐标及对应的标高。

3.1.4  数据复核：核对现场数据和图纸，确定已施工的建筑物是否和图纸相符。

3.2构建模型

3.2.1 锅炉及土建模型：根据收集的施工图纸建立模型，模型精细程度根据实际需求确定，为了运行的流畅性，部分对模拟无影响的细节可以省略。例如钢结构的加强板与连接板、汽包的内件等、不相关的建筑墙体等。

3.2.2 履带吊模型：吊装采用SCC3200A-1型履带吊，配置50m主臂和36m副臂的塔式工况，吊装半径24米、SCC3200A-1型履带吊额定起重量为61.7t。根据履带吊的尺寸参数建立等比例的模型，通过嵌套族的方式建立臂杆尺寸长度可变、吊臂角度与履带吊旋转角度可调的履带吊族模型。

3.2.3 场地模型：根据现场实测数据建立场地模型，同时根据实际情况划定履带吊活动区域。

3.2.4 模型整合：将建筑结构机电模型、场地模型、履带吊模型通过链接revit文件、载入族等方式整合到一个文件中，以便于进行吊装模拟。

3.3 吊装模拟

3.3.1 开始模拟时根据经验确定一个履带吊初始站位，以此站位模拟履带吊吊装全过程。通过水平移动履带吊族来模拟履带吊的前后左右移动，通过族参数的吊杆角度来模拟履带吊吊臂的仰角，通过旋转角度来模拟履带吊的回转过程（见图1）。 

图1 履带吊运动模拟方法

3.3.2  模拟全过程中，确定吊车工作位，调整臂杆角度，调整转台旋转角度，模拟吊车臂杆作业过程，观测吊装过程中臂杆与钢结构梁柱的碰撞情况。若有碰撞，则调整臂杆运动轨迹，避免碰撞发生。若无法避免碰撞，则调整吊车站位重复模拟，直至找到理想工况，做好数据记录。

3.3.3  以碰撞距离为依据对履带吊站位进行微调，调整后重复上述模拟过程直至无碰撞发生。

3.3.4 确定吊装方案

根据吊装模拟的结果确定最终的吊装方案：确定履带吊的最终站位、移动回转方向、吊臂长度和角度等数据。

3.4 制作演示动画

将模型文件到到Navisworks，根据确定的吊装方案制作出吊装过程的动画（见图2）。

图2 吊装动画

3.5 模拟与实际吊装过程的对比（见图3）

图3 模拟和实际对比

    根据模型和实际作业情况对比，左图为模拟吊装情况，吊车臂杆和顶部大板梁距离间隙为9厘米。右图为实际吊装情况，在汽包就位状态下，臂杆和大板梁实际距离为4cm左右。模拟和实际吊装的误差约为5cm，综合各种误差累计，模拟效果理想，满足吊装施工要求。

4. 经济效益

在经济效益方面，首先节约了吊车台班费，本项目长期租赁320T履带吊一台，按常规经验会选择350T履带吊进行作业，通过BIM技术精细模拟，利用现有320T履带吊顺利完成任务，节约了单独租赁350T履带吊的费用。

其次在施工过程中，保证吊装一次到位，提高了履带吊的使用效率，和人工成本。

最后在社会效益方面，项目部利用BIM新技术，实现快速高效安全的完成节点任务，取得业主监理等单位的称赞。

5. 结束语

BIM技术强大的可视化、模拟性的优势，解决了在吊装过程中经常遇到吊装场地复杂、吊物体积大、吊车受限的情况下传统方式模拟精度不足的问题

。在模拟过程中发现更多不安全隐患，提前消除，保证作业安全顺利。

参考文献：

[1]吴津，杜鹃，基于避免技术的设备吊装模拟分析，基层建设，2018年第17期。

[2]吴晗，BIM技术在大型装配式厂房预制构件吊装中的应用，建材与装饰，2020年30期。

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