用積(ji)木搭建一棟自己設(she)計(ji)的(de)房子，是不(bu)少人童年美(mei)好(hao)的(de)回(hui)憶(yi)。石油化(hua)工裝(zhuang)置(zhi)也能(neng)像搭積(ji)木一樣(yang)建造起來(lai)。隨(sui)著計(ji)算機(ji)設(she)計(ji)技術、施工機(ji)械(xie)化(hua)程度(du)提高，現代化(hua)大(da)型吊裝(zhuang)運輸能(neng)力不(bu)斷(duan)增強，模(mo)塊化(hua)設(she)計(ji)、制造正在取代傳統(tong)設(she)計(ji)與傳統(tong)現場施工。
模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)技術起(qi)源(yuan)于19世(shi)紀70年(nian)代，隨著近(jin)些年(nian)數字化(hua)、智能化(hua)設計手段的提高，模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設計又被(bei)注入了新的因素。裝置模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設計是通過集成設計，將石油化(hua)工裝置按(an)區(qu)域劃分成若干可在制造廠或項(xiang)目(mu)建設場(chang)(chang)地內進行建造的模(mo)(mo)塊(kuai)，現場(chang)(chang)完成組裝和連接，以(yi)最大限度地減少項(xiang)目(mu)現場(chang)(chang)施工量的設計過程。
浙江(jiang)至德鋼(gang)業有限公(gong)司技術人員(yuan)參與負責設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)某(mou)國外(wai)工(gong)(gong)(gong)程采用模塊化設(she)(she)計(ji)(ji)與施(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)，建設(she)(she)工(gong)(gong)(gong)期(qi)減少了50％，惡劣環境施(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)現(xian)(xian)場(chang)人員(yuan)減少70％。壓力管(guan)道專(zhuan)業主導的(de)模塊化設(she)(she)計(ji)(ji)，在設(she)(she)計(ji)(ji)時將整套裝置分(fen)為了若干個模塊，在異地獨(du)立的(de)生(sheng)產(chan)車(che)間(jian)內，所有的(de)設(she)(she)備、管(guan)道、儀表、電線(xian)等都在鋼(gang)結構的(de)框架內進行(xing)預組裝，完(wan)成(cheng)后被(bei)運往施(shi)(shi)工(gong)(gong)(gong)現(xian)(xian)場(chang)，與公(gong)用設(she)(she)施(shi)(shi)對接并進行(xing)拼裝。
1. 模塊化設計建造的優勢
模塊化(hua)設計建造具有(you)諸多優勢，包(bao)括工期(qi)短、施工現場人員少、施工效率(lv)與質量可(ke)控(kong)性(xing)更(geng)好(hao)、施工安全性(xing)更(geng)高等。
a. 工(gong)期(qi)短(duan)
傳統建(jian)設(she)工程需要先完成建(jian)筑工地土(tu)(tu)建(jian)，再進行上方(fang)工廠管道(dao)建(jian)設(she)。而模(mo)塊(kuai)化設(she)計建(jian)造，由于工廠在異地車間(jian)預制，土(tu)(tu)建(jian)和管道(dao)建(jian)設(she)可以同時進行，因此(ci)能夠節省工期(qi)。
b. 施工(gong)效率高(gao)
這種異地車(che)間預制(zhi)在廠房(fang)內進行，不受(shou)天氣、環境等外(wai)界因(yin)素的(de)(de)(de)影響，因(yin)此工人(ren)的(de)(de)(de)工作(zuo)效率顯著提(ti)升，工程質量也更高。傳統的(de)(de)(de)裝置(zhi)建(jian)造在雷(lei)雨天就得暫(zan)停(ting)焊接工作(zuo)，而廠房(fang)內則完全沒有這些因(yin)素的(de)(de)(de)干(gan)擾，溫度(du)、濕(shi)度(du)得到(dao)控制(zhi)，還大大提(ti)高了焊接的(de)(de)(de)質量。
c. 安全性高
預(yu)制(zhi)模式還(huan)(huan)免(mian)去了不少(shao)安全和污染隱患，提高了施(shi)工(gong)(gong)安全性。傳統(tong)建(jian)設工(gong)(gong)程(cheng)需配置固(gu)定腳手(shou)架，施(shi)工(gong)(gong)人(ren)員爬上爬下有(you)(you)不少(shao)潛(qian)在風(feng)險(xian)。而車間內預(yu)制(zhi)建(jian)造，減少(shao)了固(gu)定腳手(shou)架。預(yu)制(zhi)車間內還(huan)(huan)能(neng)進行(xing)管道自動焊接(jie)，沒有(you)(you)煙霧、減少(shao)噪聲。
2. 模塊化設計的特點
盡管(guan)模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)(ji)建造好處較(jiao)多，但想要建成一座(zuo)模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)工廠著實不易。需要考(kao)慮設(she)計(ji)(ji)及模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)施工的限(xian)制很多，例如，石(shi)油化(hua)(hua)(hua)工裝置(zhi)一些大(da)型設(she)備無法分割成能運輸的模(mo)塊(kuai)，一些高溫高壓劇毒流(liu)體管(guan)道的模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)(ji)也有較(jiao)大(da)的問題，特別是預制模(mo)塊(kuai)“最后兩公里的陸(lu)路運輸條件”影(ying)響較(jiao)大(da)。
首先進行道路(lu)勘察，包括運輸時將(jiang)經過的(de)輪船(chuan)、碼(ma)頭(tou)、陸路(lu)等(deng)情(qing)況(kuang)，在掌握模塊制造、運輸、拼裝過程中的(de)各項外界因素(su)后，再著(zhu)手(shou)設計。
模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)化設計(ji)中既要(yao)考慮裝(zhuang)置本身，也要(yao)考慮模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)的(de)(de)(de)分(fen)割問題。例如，有(you)的(de)(de)(de)裝(zhuang)置大型設備不(bu)能(neng)拆分(fen)，每(mei)個模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)設計(ji)都(dou)需符合運(yun)輸條件，模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)間的(de)(de)(de)連接(jie)也要(yao)盡量(liang)減少。模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)在吊(diao)裝(zhuang)、運(yun)輸中的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)會對拼裝(zhuang)造(zao)成困難。需要(yao)全方位(wei)計(ji)算模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)的(de)(de)(de)受力條件，找到精(jing)確的(de)(de)(de)重(zhong)心，從(cong)而(er)結(jie)構(gou)專業(ye)可(ke)以精(jing)準設計(ji)鋼(gang)結(jie)構(gou)和(he)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)的(de)(de)(de)連接(jie)。
①. 裝(zhuang)置(zhi)(zhi)應具(ju)備(bei)成(cheng)熟的工(gong)藝，在工(gong)藝流(liu)程(cheng)中將每個工(gong)藝單元劃分成(cheng)若干具(ju)有(you)完整工(gong)藝過(guo)程(cheng)功能(neng)的區塊(kuai)。機泵、換(huan)熱器等設(she)備(bei)應盡量選(xuan)擇體(ti)積(ji)小(xiao)的設(she)備(bei)。如(ru)果設(she)備(bei)尺寸較(jiao)大無法滿足模塊(kuai)布置(zhi)(zhi)要(yao)求，則(ze)需進行設(she)備(bei)拆分劃塊(kuai)。
②. 將設備(bei)、管道、電(dian)氣、儀表(biao)、平臺和梯子等(deng)盡可(ke)能集中布置在模(mo)塊內。減少模(mo)塊或模(mo)塊組之間的接(jie)口(kou)。
③. 設計時(shi)需(xu)滿足(zu)標準規(gui)范對(dui)安(an)全、操作、維護和檢修(xiu)等空間的要求。管道(dao)設計還(huan)需(xu)考(kao)慮(lv)運輸、吊裝過程(cheng)中臨時(shi)加固措施。泵、換熱器(qi)等設備和管道(dao)閥(fa)組等安(an)裝在鋼結構底(di)板(ban)上(shang)。
④. 每個(ge)(ge)模(mo)塊的(de)尺寸需嚴(yan)格控制在最(zui)大(da)尺寸和最(zui)大(da)重量范圍(wei)內。將超(chao)大(da)設備整體或局(ju)部單獨(du)視作一個(ge)(ge)模(mo)塊設計。例(li)如，可將加熱(re)(re)爐(lu)(lu)整個(ge)(ge)爐(lu)(lu)體分為對流(liu)室、輻射室、余熱(re)(re)回收和煙囪(cong)等幾個(ge)(ge)模(mo)塊，有些平臺設計為可拆卸式平臺，以滿足運輸的(de)要(yao)求。
⑤. 模(mo)塊(kuai)化設(she)計(ji)制圖，可采用三維(wei)或二維(wei)軟(ruan)件設(she)計(ji)。設(she)計(ji)文(wen)件以模(mo)塊(kuai)為基本單(dan)位(wei)完(wan)成，文(wen)件編號細分到(dao)每(mei)個模(mo)塊(kuai)。
⑥. 模塊(kuai)內部的(de)鋼(gang)結(jie)構(gou)以焊接(jie)(jie)為主，模塊(kuai)之間的(de)鋼(gang)結(jie)構(gou)連(lian)接(jie)(jie)盡量采(cai)用螺(luo)栓等形式連(lian)接(jie)(jie)，模塊(kuai)中(zhong)的(de)輔助支承構(gou)件、設備管(guan)道的(de)臨(lin)輔助運輸時支承件可(ke)采(cai)用螺(luo)栓連(lian)接(jie)(jie)，以便于(yu)組裝(zhuang)就位后拆除。
⑦. 模(mo)塊(kuai)之間(jian)管(guan)道(dao)(dao)連接(jie)處(chu)可采用(yong)法(fa)蘭或焊接(jie)連接(jie)，對(dui)于高溫、高壓、有(you)毒和可燃介質管(guan)道(dao)(dao)宜采用(yong)焊接(jie)連接(jie)。模(mo)塊(kuai)在制造廠(chang)內(nei)完(wan)(wan)成(cheng)模(mo)塊(kuai)內(nei)部管(guan)道(dao)(dao)、結構涂裝(zhuang)，完(wan)(wan)成(cheng)設備和管(guan)道(dao)(dao)的無損檢(jian)驗、吹掃試(shi)壓、絕熱涂漆、儀表及平臺安裝(zhuang)。模(mo)塊(kuai)建造完(wan)(wan)成(cheng)后需對(dui)相(xiang)鄰的模(mo)塊(kuai)在制造廠(chang)內(nei)進行預拼裝(zhuang)，確保在項目現(xian)場模(mo)塊(kuai)的精(jing)準對(dui)接(jie)。
⑧. 模塊之間的儀表、電氣等電纜需在項目現場完成(cheng)。
3. 模(mo)塊化建(jian)造(zao)的過(guo)程及問題(ti)
預制完成(cheng)后，數日的海路(lu)、陸路(lu)運(yun)輸及(ji)運(yun)輸起吊期是對模塊結構的一次嚴(yan)峻檢驗。避免吊裝(zhuang)時模塊變形。所(suo)有的模塊運(yun)到(dao)現場后，完成(cheng)整套裝(zhuang)置(zhi)的拼裝(zhuang)，所(suo)有螺栓(shuan)進行(xing)連接。
相對(dui)于(yu)傳統裝(zhuang)置的(de)建設模(mo)式，模(mo)塊(kuai)化設計周期和模(mo)塊(kuai)運輸時間有所延長，相應增(zeng)加(jia)制造模(mo)塊(kuai)的(de)運輸防護(hu)、裝(zhuang)卸、鋼結(jie)構、防變形輔助支承構件、大(da)型吊裝(zhuang)等費用(yong)(yong)，從而導(dao)致設計、施工費用(yong)(yong)的(de)增(zeng)加(jia)。因此，裝(zhuang)置是否采用(yong)(yong)模(mo)塊(kuai)化設計還需充分考慮項目(mu)工程的(de)綜合造價和總體進度。
在一(yi)些(xie)建(jian)設地(di)人工(gong)成本更高、氣候環境惡(e)劣的(de)(de)(de)地(di)區，壓力管道模塊化設計建(jian)造具有優勢。對于一(yi)些(xie)工(gong)藝流程標準化程度較高的(de)(de)(de)石油化工(gong)裝置，模塊化設計成為一(yi)種理(li)想(xiang)的(de)(de)(de)建(jian)造方案(an)。
