乌东德水电站是金沙江水电基地下游河段四大世界级巨型水电站的第一梯级，总装机容量为1020万千瓦。工程规模宏大，创下多项世界之最。其导流洞封堵闸门采用固定卷扬式启闭机进行操作，起升容量为18000kN，单钩起升容量目前为国内同类型启闭机最大。该启闭机设计要求高，结构复杂，设计周期紧张，设计难度较大。

近年来随着现代信息技术的发展，人们日益认识到BIM技术的可视化、建模快、模拟性、优化型、协同性和可出图等技术优势231，BIM技术集成应用能力逐步提升4~，在工程领域的应用日益广泛。在BIM技术应用方面水利水电行业相比建筑行业虽然存在差距，但也做了许多有意义的工作山9~13]，为乌东德导流洞18000kN固定卷扬式启闭机采用BIM技术进行设计提供了宝贵经验。以CATIA为基础平台，应用BIM技术，实现了对乌东德水电站导流洞18000kN固定卷扬式启闭机模型多阶段应用和多模块协同，达到了设备三维可视化展示、渲染效果处理、工程量统计、碰撞检测、工程图定制及成套出图、虚拟施工装配。以BIM数字模型为基础，在开发用户运维管理应用服务方面进行了探索。

1、设计流程

乌东德水电站导流洞18000kN固定卷扬式启闭机经历了方案设计、详细设计、复核计算、二维工程图、提升应用开发及归档交付阶段。

方案设计阶段主要是分析并响应招标文件及业主要求，结合项目经验及设备特点，综合考虑技术及经济指标，制定策略，完成传动方案设计、主要零部件选型计算。详细设计阶段依据BIM三维设计大纲及作业指导文件，调用并丰富三维数字化设计资源，结合项目特殊要求，完成参数化模型。复核计算阶段在常规计算基础上，根据模型实际结构尺寸，进行复核计算。针对特殊结构和关键零部件，采用CAE计算进行可靠性复核。对复核合格后的三维模型，订制和应用工程图模板，完成二维工程图。

提升应用开发是发挥设计源头信息富集优势，结合制造、安装、运营实际情况，开发有利于用户作业、管理的应用服务。最后对所有校审完成、修改合格后的归档图、应用服务资料一并交付用户。

2、设计效果

乌东德导流洞18000kN固定卷扬式启闭机主要包括起升机构、机架及电气控制系统。其中起升机构由开式齿卷筒装置、小齿轮装置、减速器、联轴器、电动机、工作制动器、应急装置、动滑轮组、定滑轮组、平衡滑轮、钢丝绳以及高度指示器等部件组成，涉及零部件多，传动路线复杂。由于采用了BIM建模技术，在方案设计阶段即完成了相应的投标级详细程度的三维模型。该模型能直观形象地表示设备的传动原理、设备布置、总体大致尺寸，为投标方案最终赢得业主青睐增加了分量。详细设计阶段是方案设计阶段的深化，主要工作是依据BIM三维设计大纲及作业指导文件，由设计团队根据设备组成模块分工合作，以设计计算为基础，在CATIA VPM平台上调用三维数字化设计资源，通过协同共享完成参数化整体模型。其中三维设计大纲根据启闭机不同类型对文件代码、参数格式、模型渲染颜色、模型组织结构、模型属性缺省信息、专业模板分级、资源库建设管理方式及权限设置、设备零部件和模板入库规则、协同发布文件要求、三维校审方法及流程等进行了规范，并逐步形成了三维数字化设计资源库。复核计算根据模型实际结构尺寸，以现行规范及招标文件为依据，进行产品各部位结构强度、刚度、稳定性、疲劳寿命等复核计算。结合设备特点对深梁结构主梁、厚板U形吊耳结构等关键零部件以CATIA模型为基础，采用CAD/CAE参数化集成分析技术复核，为产品快速优化提供有力计算支撑，提高了设计方案整体可靠性。

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