STAAD.Pro为电厂空冷岛钢结构设计节省40万美元

北极星火力发电网讯:哈蒙冷却系统(天津)有限公司通过 STAAD.Pro 模型对新疆金晖电厂钢结构设计进行优化

成熟技术的应用

哈蒙冷却系统(天津)有限公司隶属于哈蒙集团，是一家国际工程和承包公司，在冷却系统、热交换系统、空气污染控制系统、工业烟囱和余热锅炉专业市场中处于领先的地位。新疆金晖兆丰能源股份有限公司聘请哈蒙来完成这项价值 4,500 万人民币的空冷岛的钢结构设计工作。新疆金晖电厂位于新疆拜城县拜城重化工工业园区内，该电厂投资约 30 亿。空冷岛用于冷却 2x300 MW 机组汽轮机排汽。借助 STAAD.Pro® (Bentley 的三维钢结构分析与设计工程软件)，钢结构设计的建模时间缩短了 25%，在帮助哈蒙优化设计的同时，将用钢量由原来的 3,500 吨减少到 3,100 吨， 相当于节省了 250 多万人民币。

多荷载计算

空冷岛用环境空气作为汽轮机排汽冷却介质。金晖电厂采用哈蒙集团的机械通风直接空冷凝汽器 (ACC) 方案，该技术成熟，具有环保、节能、节水等主要特点，在国内外火力发电厂中得到广泛应用。

本项目一个机组就有 30 个冷却模块，30 个电机和风扇，360 个冷却管束，以及相关的齿轮箱和管道系统。用于支撑空冷系统的钢结构需要一个复杂的布置来支撑冷却管束、管道系统和设备。空冷结构平台由巨大的桁架系统支撑，一个机组的钢结构杆件超过 7,000 多个，且布置极不规则。

由于施工阶段需要大量的临时支撑，用于支撑冷却管束和管道系统。因此在设计中必须要考虑到施工荷载，以保证施工人员和结构的安全。然而，以往的计算荷载和结构受力情况的标准方法要求对结构进行简化，并将其拆分为局部结构单独计算，因而无法对整体结构进行准确分析。

统一的结构模型

为了优化钢结构的设计，使钢结构更加安全可靠，项目团队选择了 STAAD.Pro。此软件帮助结构工程师通过其灵活的建模环境、高级的功能以及数据互操作性对几乎任何类型的结构进行分析和设计。项目团队使用 STAAD.Pro 创建了完整的模型，反映了各杆件的实际荷载和内力。该模型被用来进行分析和计算，而后实现从基础钢结构设计到深化设计的无缝连接。

协同设计和信息共享，提升了设计的整体效率。

STAAD.Pro 帮助设计团队快速解决空冷钢结构复杂的建模问题。设计人员能够输入复杂或现有结构的几何形状(例如八角梁，冷却管束支撑)，并进行必要的计算。精确的计算结果，满足了哈蒙对空冷钢结构的内力分布整体分析的需求。

哈蒙冷却系统(天津)有限公司的设计总工杨晓冰指出，“STAAD.Pro 荷载工况添加方便，可以设计各种荷载组合，因此我们能充分考虑空冷钢结构施工工况，设计符合实际情况的施工荷载和荷载组合。”

节约时间和材料

STAAD.Pro 极大缩短了为空冷钢结构定义计算参数所需要的时间，同时还为 7,000 多个杆件提供了灵活的自定义计算参数的功能。它能够将数据导入到其他软件中实现协同工作，为模型修改带来极大的便利。任何修改都可在设计师之间轻松共享，让参与项目的每个人都能及时掌握更新的模型，从而节省了重复建模的时间。专业之间的无缝集成，将计算周期由 3 周缩短到 3~4 天，将建模时间由 400 多人工时减少到 300 多人工时。

由于考虑到了多重荷载工况下的设计需求，因此设计人员能够确保施工工况下的荷载得到安全支持。

借助 STAAD.Pro 模型，哈蒙的工程师能够大胆地调整和优化钢结构。结构优化后，用钢量由原来的 3,500 吨减少到 3,100 吨，费用节省高达 250 多万人民币。哈蒙在时间和材料方面的节省，再次确定了其作为世界一流空冷系统领导者的地位。

图STAAD.Pro中的三维结构模型