用積木搭建(jian)一棟自己設(she)計(ji)的房(fang)子，是(shi)不(bu)少人(ren)童年美好(hao)的回憶。石油化(hua)工裝(zhuang)置也(ye)能(neng)像搭積木一樣建(jian)造(zao)起來。隨著計(ji)算機設(she)計(ji)技術、施工機械化(hua)程度提(ti)高，現代化(hua)大型吊裝(zhuang)運輸(shu)能(neng)力(li)不(bu)斷增強(qiang)，模塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)、制(zhi)造(zao)正在取代傳(chuan)統設(she)計(ji)與傳(chuan)統現場施工。
模(mo)塊化(hua)(hua)(hua)技(ji)術起(qi)源于19世(shi)紀(ji)70年代，隨著近些(xie)年數字化(hua)(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)手段的提高(gao)，模(mo)塊化(hua)(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)又被(bei)注入了新的因素。裝(zhuang)置模(mo)塊化(hua)(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)是通過(guo)集成(cheng)設(she)(she)計(ji)(ji)，將石油化(hua)(hua)(hua)工(gong)裝(zhuang)置按區域劃(hua)分成(cheng)若干可在制造廠或項目建設(she)(she)場地內進行(xing)建造的模(mo)塊，現(xian)場完(wan)成(cheng)組裝(zhuang)和連(lian)接，以最大(da)限度(du)地減少(shao)項目現(xian)場施工(gong)量的設(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程。
浙江至德鋼(gang)業有限公司(si)技術人員參與負責設(she)(she)計的某國外(wai)工程采用模(mo)(mo)塊(kuai)化設(she)(she)計與施(shi)工，建設(she)(she)工期減少了50％，惡劣(lie)環境施(shi)工現場(chang)人員減少70％。壓(ya)力管道專業主導的模(mo)(mo)塊(kuai)化設(she)(she)計，在(zai)(zai)設(she)(she)計時將整套裝(zhuang)置分為(wei)了若干個模(mo)(mo)塊(kuai)，在(zai)(zai)異地獨立(li)的生(sheng)產車(che)間內，所有的設(she)(she)備(bei)、管道、儀表、電(dian)線等都在(zai)(zai)鋼(gang)結構的框(kuang)架內進(jin)行(xing)預組裝(zhuang)，完成后被(bei)運往施(shi)工現場(chang)，與公用設(she)(she)施(shi)對(dui)接(jie)并(bing)進(jin)行(xing)拼(pin)裝(zhuang)。
1. 模(mo)塊化設計建造的優勢
模塊化設計(ji)建造(zao)具有諸多優勢，包(bao)括工(gong)期短、施(shi)工(gong)現(xian)場人員(yuan)少、施(shi)工(gong)效率與質(zhi)量可控性(xing)更好、施(shi)工(gong)安全性(xing)更高等。
a. 工期短
傳統建(jian)(jian)設(she)(she)工(gong)程需要(yao)先完成建(jian)(jian)筑工(gong)地(di)土建(jian)(jian)，再(zai)進(jin)行上方工(gong)廠(chang)管道建(jian)(jian)設(she)(she)。而模(mo)塊化設(she)(she)計建(jian)(jian)造，由于工(gong)廠(chang)在異地(di)車間預制，土建(jian)(jian)和(he)管道建(jian)(jian)設(she)(she)可(ke)以同時(shi)進(jin)行，因此能夠節省工(gong)期(qi)。
b. 施工效率高(gao)
這(zhe)種異地車間預制(zhi)在(zai)廠房(fang)內(nei)進行(xing)，不受天氣、環境(jing)等外界因素的(de)影(ying)響，因此工(gong)人的(de)工(gong)作(zuo)效率顯著提升，工(gong)程質量也更高。傳統的(de)裝置建造(zao)在(zai)雷雨天就得暫停(ting)焊接(jie)工(gong)作(zuo)，而廠房(fang)內(nei)則完全沒有這(zhe)些因素的(de)干擾，溫(wen)度、濕度得到控制(zhi)，還大(da)(da)大(da)(da)提高了(le)焊接(jie)的(de)質量。
c. 安全性高
預制模式還(huan)免去了不少(shao)(shao)安全和污染隱患，提高了施工(gong)安全性。傳統(tong)建設工(gong)程需配置固定(ding)腳手架，施工(gong)人員爬(pa)上爬(pa)下(xia)有不少(shao)(shao)潛在(zai)風險(xian)。而(er)車(che)間(jian)內預制建造，減少(shao)(shao)了固定(ding)腳手架。預制車(che)間(jian)內還(huan)能進行管道自動焊接，沒(mei)有煙霧、減少(shao)(shao)噪聲。
2. 模(mo)塊化(hua)設計(ji)的特點
盡管模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)設(she)計(ji)建(jian)造(zao)好處較(jiao)多，但想要建(jian)成一(yi)座(zuo)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)工廠著實不易。需要考慮設(she)計(ji)及模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)施工的限(xian)制(zhi)很多，例如，石油化(hua)工裝置一(yi)些大(da)型設(she)備(bei)無法分割成能運輸的模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)，一(yi)些高溫高壓(ya)劇毒(du)流體管道的模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)設(she)計(ji)也有較(jiao)大(da)的問題(ti)，特別是(shi)預制(zhi)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)“最后(hou)兩公里的陸路運輸條件”影(ying)響較(jiao)大(da)。
首先(xian)進(jin)行(xing)道路(lu)勘察，包(bao)括(kuo)運輸時將經過的輪船、碼(ma)頭、陸(lu)路(lu)等情(qing)況，在掌(zhang)握模塊制造(zao)、運輸、拼裝過程(cheng)中的各項外界(jie)因(yin)素后(hou)，再(zai)著手設(she)計(ji)。
模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化設(she)計中(zhong)(zhong)既要(yao)(yao)考慮裝(zhuang)(zhuang)置本身，也要(yao)(yao)考慮模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)分割問題。例如(ru)，有的(de)裝(zhuang)(zhuang)置大(da)型設(she)備不能拆分，每個模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)設(she)計都需符合(he)運輸條件，模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)間(jian)的(de)連接也要(yao)(yao)盡(jin)量減少。模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)在(zai)吊裝(zhuang)(zhuang)、運輸中(zhong)(zhong)的(de)變形(xing)會對拼裝(zhuang)(zhuang)造(zao)成困難。需要(yao)(yao)全方位計算模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)受力條件，找到精(jing)確的(de)重心，從(cong)而結(jie)構專業可以精(jing)準設(she)計鋼結(jie)構和模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)連接。
①. 裝置應(ying)具(ju)備成熟的工(gong)(gong)藝(yi)，在工(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)中將每(mei)個工(gong)(gong)藝(yi)單元(yuan)劃(hua)分成若干具(ju)有完整(zheng)工(gong)(gong)藝(yi)過程(cheng)功(gong)能的區塊。機(ji)泵、換(huan)熱器等設備應(ying)盡量選擇體積(ji)小(xiao)的設備。如果設備尺寸較(jiao)大無法滿(man)足(zu)模塊布置要求(qiu)，則需進行設備拆分劃(hua)塊。
②. 將設備、管道(dao)、電氣、儀表、平臺和(he)梯子等盡(jin)可能(neng)集中布置在模(mo)塊內。減(jian)少模(mo)塊或模(mo)塊組之(zhi)間的接口(kou)。
③. 設計時需(xu)滿足標準規(gui)范對安全(quan)、操作、維護和檢修等空間(jian)的(de)要求。管道設計還需(xu)考慮(lv)運輸、吊(diao)裝過程中(zhong)臨(lin)時加固措施。泵、換(huan)熱器等設備和管道閥組等安裝在鋼結構(gou)底板上。
④. 每個(ge)模塊(kuai)(kuai)的尺(chi)寸需嚴格控制在最大尺(chi)寸和(he)最大重量范圍內。將(jiang)超(chao)大設備整體(ti)或局部(bu)單(dan)獨視作一(yi)個(ge)模塊(kuai)(kuai)設計。例(li)如，可將(jiang)加熱爐整個(ge)爐體(ti)分(fen)為對流室、輻射室、余熱回收和(he)煙囪(cong)等(deng)幾個(ge)模塊(kuai)(kuai)，有些平臺設計為可拆卸式平臺，以(yi)滿足運(yun)輸的要求(qiu)。
⑤. 模塊(kuai)(kuai)化設計(ji)(ji)制圖(tu)，可采用三(san)維或(huo)二(er)維軟件設計(ji)(ji)。設計(ji)(ji)文(wen)件以模塊(kuai)(kuai)為基本單(dan)位完(wan)成，文(wen)件編號細分到每(mei)個模塊(kuai)(kuai)。
⑥. 模塊內部(bu)的鋼結構(gou)以焊接為主，模塊之間的鋼結構(gou)連(lian)(lian)接盡量采用螺(luo)栓等形式連(lian)(lian)接，模塊中的輔(fu)助(zhu)支承構(gou)件、設備(bei)管道的臨輔(fu)助(zhu)運輸時(shi)支承件可采用螺(luo)栓連(lian)(lian)接，以便于組(zu)裝就(jiu)位后(hou)拆除。
⑦. 模塊(kuai)(kuai)之間管(guan)(guan)道連(lian)接(jie)處(chu)可(ke)(ke)采(cai)(cai)用(yong)法蘭或焊接(jie)連(lian)接(jie)，對(dui)于(yu)高(gao)溫、高(gao)壓、有毒(du)和可(ke)(ke)燃介質管(guan)(guan)道宜采(cai)(cai)用(yong)焊接(jie)連(lian)接(jie)。模塊(kuai)(kuai)在(zai)制造廠(chang)內(nei)完成模塊(kuai)(kuai)內(nei)部管(guan)(guan)道、結構涂(tu)(tu)裝(zhuang)，完成設備和管(guan)(guan)道的(de)(de)無損(sun)檢驗、吹(chui)掃(sao)試壓、絕熱涂(tu)(tu)漆、儀(yi)表及平(ping)臺安裝(zhuang)。模塊(kuai)(kuai)建造完成后(hou)需對(dui)相鄰的(de)(de)模塊(kuai)(kuai)在(zai)制造廠(chang)內(nei)進行預拼裝(zhuang)，確保在(zai)項(xiang)目(mu)現場模塊(kuai)(kuai)的(de)(de)精準對(dui)接(jie)。
⑧. 模塊之(zhi)間的(de)儀表、電氣等電纜需在項目現場(chang)完(wan)成(cheng)。
3. 模塊化建(jian)造的過程及(ji)問題
預制完成后(hou)，數日(ri)的(de)(de)海路(lu)、陸(lu)路(lu)運(yun)輸(shu)及運(yun)輸(shu)起吊期是(shi)對模塊結構的(de)(de)一次嚴(yan)峻檢驗。避(bi)免吊裝(zhuang)時(shi)模塊變形(xing)。所有(you)的(de)(de)模塊運(yun)到現場后(hou)，完成整套(tao)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)拼(pin)裝(zhuang)，所有(you)螺栓進行連接。
相對于傳(chuan)統裝(zhuang)置的(de)(de)(de)建設(she)模(mo)(mo)式，模(mo)(mo)塊(kuai)化設(she)計(ji)周期和(he)模(mo)(mo)塊(kuai)運(yun)輸時間(jian)有所延長，相應(ying)增加制造模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)(de)(de)運(yun)輸防護(hu)、裝(zhuang)卸、鋼結(jie)構(gou)(gou)、防變形輔(fu)助支承(cheng)構(gou)(gou)件、大(da)型吊(diao)裝(zhuang)等費(fei)用(yong)(yong)，從而導(dao)致設(she)計(ji)、施工費(fei)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)增加。因(yin)此，裝(zhuang)置是否采用(yong)(yong)模(mo)(mo)塊(kuai)化設(she)計(ji)還需充(chong)分(fen)考慮(lv)項目(mu)工程的(de)(de)(de)綜合(he)造價和(he)總體進度。
在一些(xie)建設(she)地人工成(cheng)本更高、氣(qi)候環境惡劣(lie)的(de)地區(qu)，壓(ya)力管道模塊(kuai)化設(she)計建造具有(you)優勢(shi)。對于一些(xie)工藝流(liu)程(cheng)標準化程(cheng)度較(jiao)高的(de)石油化工裝置，模塊(kuai)化設(she)計成(cheng)為一種理(li)想的(de)建造方案。
