В 2001 году энергоснабжающие организации, входящие в холдинг РАО «ЕЭС России», поставили потребителям 578 млрд. кВт/ч электроэнергии и 430 млн. Гкал тепловой энергии. По сравнению с 2000 годом полезный отпуск электроэнергии увеличился на 1,3%, тепловой энергии — на 0,6%.

Рис. 1
Рис. 1

Основной тенденцией последних лет стало изменение структуры полезного отпуска электроэнергии в сторону роста потребления в непромышленной сфере (ЖКХ, население), транспортом и предприятиями связи за счет промышленных потребителей. На долю последних приходится 49% общего объема поставок электроэнергии. Топливная промышленность потребляет 12% поставляемой электроэнергии, цветная металлургия — 9%, черная металлургия и машиностроение — по 7%, химическая и нефтехимическая промышленность — 6%. 14% потребляют другие отрасли промышленности, столько же — ЖКХ, 11% - сфера транспорта и связи.

Рис. 1 отображает динамику производства электроэнергии.

Из годового отчета РАО «ЕЭС России» (2001 г.) следует, что объектов производственного назначения введено за этот год больше, чем за 1999-й и 2000-й вместе взятые (таблица 1).

Таблица 1

1999 2000 2001
Турбинные мощности, МВт 836,5 665,8 1330,2
из них с участием средств РАО «ЕЭС России» 263 64 787,8
Паровые котлы (отдельно вводимые), т/час 1430 192 835
Водогрейные котлы, Гкал/час 480 30 180
Магистральные тепловые сети, км 77,1 40,4 59,4
ВЛ 35 кВ и выше по электроэнергетике, км 2380,2 2209,8 1478,8
из них с участием средств РАО «ЕЭС России», км 630,5 1046,9 192,5
ВЛ для сельскохозяйственных потребителей, всего, км 7710,0 5162,8 7085,3
в том числе ВЛ 0,4−10 кВ (ввод и реконструкция), км 6937,4 4616,3 6744,6
ВЛ 35 кВ и выше, км 772,6 546,5 340,7

Учитывая текущее состояние электроэнергетической отрасли, рост потребностей в электроэнергии со стороны промышленных потребителей, возрастание ее бытового потребления, а также заявленную Президентом РФ В.В. Путиным общеэнергетическую стратегию, которая призвана обеспечить энергетическую безопасность страны и повысить эффективность экономики в целом, становится очевидной острая необходимость проектных работ для реконструкции, расширения производственных мощностей и нового строительства объектов ТЭК.

Кроме того, принимая во внимание известный дефицит финансирования инноваций, технического перевооружения и реконструкции, первоочередной необходимостью является высокое качество проектно-сметной документации (ПСД), актуальность проекта с точки зрения технических решений и используемых материалов, а также конкурентоспособные сроки проектирования объектов и их ввода в промышленную эксплуатацию.

Решением проблемы упомянутого дефицита финансирования может стать применение систем трехмерного проектирования (моделирования) на стадии выпуска проектно-конструкторской документации и формирование информационных систем на основе модели объекта. Такие системы призваны удешевить работы по подготовке производства, унифицировать принимаемые решения и значительно сократить сроки выпуска проектов. Кроме того, применение средств автоматизации проектирования позволяет использовать данные проекта на всех этапах жизненного цикла объекта (проект, строительство, эксплуатация, реконструкция и/или демонтаж).

Трехмерное моделирование (макетирование)

Традиционный способ выпуска проектов — вычерчивание планов, разрезов и сечений, составление спецификации и т. д. — не способен обеспечить должное качество ПСД. Многочисленные виды и разрезы связаны между собой лишь физической памятью проектировщика и результатами работы нормоконтролеров, что порождает риск возникновения ошибок, связанных с человеческим фактором. Создание уменьшенных макетов проектируемых объектов затягивает сроки выпуска ПСД и не обеспечивает требуемой достоверности проекта.

Современные системы трехмерного проектирования, такие как PLANT-4D 7.7.3 (CEA Technology), AutoCAD 2002 (Autodesk), Inventor (Autodesk), Architectural Desktop 3.3 (Autodesk), StruCAD v9 (AceCad Software), свободны от этих недостатков. Трехмерная модель, выполненная указанными программными комплексами, является «виртуальной» (геометрически и семантически связанной) и служит основой для создания необходимых документов проекта — чертежей, спецификаций и т.д. Пример использования трехмерной модели для получения ПСД представлен на рис. 2.

Рис. 2
Рис. 2

Выбор той или иной системы проектирования обусловлен задачами предприятия, функциональными возможностями пакета, соотношением «цена-качество», а также необходимостью интеграции со смежниками. Последнее особенно актуально если речь идет не о «кусочном» проектировании (субподряды на узкопрофильные проектные работы), а о комплексном подходе к автоматизации.

В таблице 2 дан краткий обзор задач проектирования объектов электроэнергетического комплекса и оптимальных программных средств, используемых ведущими проектными институтами для решения таких задач. Применение этих средств позволяет внедрить трехмерное проектирование и моделирование, осуществлять выпуск чертежей, схем, спецификаций на основе трехмерной модели, а также готовить данные для проработки и корректировки в сметных программах, а также программах технологической подготовки производства и многих других. Интегрированные или подключаемые расчетные модули автоматизируют выполнение долговременных расчетных процедур и упрощают принятие технических решений (на основе результатов расчета).

Использование современных технологий значительно снижает сроки проектирования и себестоимость выпускаемой продукции. В пределах установленных сроков появляется возможность оценки альтернативных вариантов и их влияния на экономическую эффективность объекта проектирования.

Таблица 2

проектная задача программное средство (разработчик) примечания
Технология
Разработка технологических схем PLANT-4D (CEA Technology) Сертификат Госстроя РФ
Расстановка технологического оборудования PLANT-4D (CEA Technology) + СТАРТ (НТП «Трубопровод») Сертификат Госстроя РФ
Трассировка и расчет прочности трубопроводов пара и горячей воды PLANT-4D (CEA Technology) Сертификат Госстроя РФ
Прочие трубопроводные системы PLANT-4D (CEA Technology) Сертификат Госстроя РФ
СКУ и электротехника
Трассировка кабелей по кабельным трассам ElectriCS 3D (Consistent Software) Разработаны в ИГЭУ, работают на основе агрегативно-декомпозиционной технологии д.т.н. Е.С. Целищева и д.т.н. А.Г. Салина
Проектирование систем контроля, управления, учета энергии, проектирование электросистем AutomatiCS (Consistent Software)
Строительные конструкции
Анализ и расчеты строительных конструкций SCAD (SCAD Group) Сертификат Госстроя РФ, аттестат ЯБР
Металлические конструкции StruCAD (AceCad Software) Интегрирован с PLANT-4D, Autodesk Architectural Desktop, SCAD
Бетонные и железобетонные конструкции Architectural Desktop (Autodesk) + SCAD (SCAD Group) + Маэстро-К (Maestro Group) Сертификат Госстроя РФ
Промышленная архитектура Architectural Desktop (Autodesk) + СПДС GraphiCS (Consistent Software) Сертификат Госстроя РФ
Общие вопросы проектирования электростанций
Строительное черчение и оформление чертежей AutoCAD 2002 (Autodesk) + СПДС GraphiCS (Consistent Software) Сертификат Госстроя РФ
Генеральные планы Land Desktop (Autodesk) + Civil Design (Autodesk), ПЛАНИКАД (GEO+CAD) Сертификат Госстроя РФ

Указанные в таблице 2 программные комплексы используются в комплектации или по отдельности, например, в институтах «Теплоэлектропроект», «Мосэнергопроект», «Гидропроект» (Москва), «Зарубежэнергопроект», «Ивэлектроналадка» (Иваново), ВНИПИЭТ (Ленинградская обл., г. Сосновый Бор). Они применялись при проектировании Мутновской геотермальной станции, Северо-Западной ТЭЦ, ТЭЦ-25 Мосэнерго, ГРЭС «Нассирия» (Ирак) и многих других объектов в России и за рубежом.

Внедрение системы трехмерного проектирования в производственный цикл предприятия

Внедрение систем трехмерного проектирования требует специального подхода: работа с ними несколько отличается от традиционных подходов к организации проектирования. В частности, необходимо сотрудничество со специализированными организациями-интеграторами — Consistent Software, «НИП-Информатика», «АвтоГраф»: без содействия подобных организаций внедрение может оказаться не только долгим, но и малоэффективным.

Интеграторы обеспечат пуск и наладку систем автоматизированного проектирования, обучение персонала без отрыва от производства и техническое сопровождение автоматизированных рабочих комплексов.

На отечественном рынке лидером в области автоматизации проектных работ является Consistent Software — компания со 100% российским капиталом, которая уже более 12 лет занимается разработкой и внедрением систем автоматизированного проектирования. Комплексные решения, предлагаемые компанией, базируются на широко известных в России и за рубежом технологиях Autodesk и охватывают все этапы жизненного цикла объекта: от инженерно-геодезических изысканий до выпуска рабочей документации, создания электронных архивов, систем мониторинга ситуаций, диспетчеризации и прогнозирования.

Поставляемые Consistent Software решения позволяют:

  • повысить эффективность управления проектами;
  • повысить качество проектно-конструкторской документации;
  • сократить сроки проектирования, строительства и реконструкции;
  • уменьшить расходы на строительство, пуск и эксплуатацию объектов;
  • улучшить качество подготовки объектов к вводу в промышленную эксплуатацию.

В организационно-финансовом плане эти решения обеспечивают:

  • возможность создания унифицированной системы подготовки и переподготовки кадров;
  • лучшие ценовые условия при приобретении программного и аппаратного обеспечения, в том числе в рамках корпоративных или долгосрочных договоров с поэтапной оплатой.

Примером успешного и быстрого внедрения систем трехмерного проектирования может служить автоматизация института «Мосэнергопроект». В результате совместной работы института и компании Consistent Software менее чем за год были поставлены программные комплексы, выполнены установка, наладка и пуск автоматизированных рабочих мест, проведено обучение специалистов и операторов ЭВМ, по завершении которого был выпущен пилотный проект.

С использованием новых высокопроизводительных рабочих мест разработан заказанный институту рабочий проект РТС «Терешково» с газотурбинной установкой (рис. 3).

Рис. 3
Рис. 3

Комплекс РТС «Терешково» расположен в коммунальной зоне района Солнцево (Москва), доминирующий объект — главный корпус с расположенными за ним 120-метровыми дымовыми трубами и 90-метровыми трубами над блоком газотурбинной установки (ГТУ).

Главный фасад, обращенный к Боровскому шоссе, решен в крупных формах, ориентированных на восприятие с дальних расстояний.

Рис. 4
Рис. 4

Габаритные размеры корпуса обусловлены требованиями технологии и генпланом: прямоугольное в плане здание (271,5×30 м) составлено из шести блоков различной высоты и этажности. Это административно-бытовые блоки, многосветный блок водоподготовительной установки, блок деаэраторной с электрическими помещениями и щитами управления, блок машотделения с машзалом и блок ГТУ (рис. 4).

Автоматизация проектных работ средствами трехмерного проектирования и использование указанных в таблице 2 программных комплексов позволили без увеличения численности персонала и серьезных структурных преобразований достигнуть следующих результатов:

  • значительно повысить качество проектно-конструкторской документации — в том числе устранить ошибки проектирования;
  • сократить время выпуска проекта;
  • повысить рейтинг проектной организации в глазах заказчика.