用(yong)積(ji)木(mu)搭建(jian)一棟(dong)自(zi)己(ji)設(she)計(ji)的房子，是不(bu)少人童年美好(hao)的回憶。石油化(hua)工裝(zhuang)置也能(neng)像搭積(ji)木(mu)一樣(yang)建(jian)造(zao)起(qi)來。隨著(zhu)計(ji)算機設(she)計(ji)技術、施工機械化(hua)程度提(ti)高，現(xian)代化(hua)大型吊裝(zhuang)運輸能(neng)力不(bu)斷增強，模塊化(hua)設(she)計(ji)、制造(zao)正在取代傳(chuan)統設(she)計(ji)與傳(chuan)統現(xian)場(chang)施工。
模塊(kuai)化(hua)技術起源于19世紀70年(nian)代，隨著近些年(nian)數字化(hua)、智(zhi)能化(hua)設計(ji)(ji)手段的(de)提高，模塊(kuai)化(hua)設計(ji)(ji)又被注(zhu)入(ru)了(le)新的(de)因(yin)素。裝(zhuang)置模塊(kuai)化(hua)設計(ji)(ji)是通過(guo)集成設計(ji)(ji)，將石油化(hua)工(gong)裝(zhuang)置按區域劃分成若干可在制造廠或項(xiang)目建(jian)(jian)設場地內進行建(jian)(jian)造的(de)模塊(kuai)，現場完成組裝(zhuang)和連接(jie)，以最大限度地減少(shao)項(xiang)目現場施工(gong)量的(de)設計(ji)(ji)過(guo)程(cheng)。
浙江(jiang)至德(de)鋼業(ye)有(you)限(xian)公(gong)司技(ji)術(shu)人員參與負責設(she)計(ji)的(de)(de)某(mou)國外工(gong)(gong)(gong)程采用(yong)模塊化(hua)設(she)計(ji)與施(shi)工(gong)(gong)(gong)，建設(she)工(gong)(gong)(gong)期減少了50％，惡劣環境施(shi)工(gong)(gong)(gong)現(xian)場人員減少70％。壓力管道專業(ye)主導(dao)的(de)(de)模塊化(hua)設(she)計(ji)，在(zai)設(she)計(ji)時將整套裝置分為了若干個模塊，在(zai)異(yi)地獨立的(de)(de)生產車間內，所有(you)的(de)(de)設(she)備、管道、儀表、電線等都在(zai)鋼結構的(de)(de)框架內進(jin)行預組裝，完成(cheng)后被運往(wang)施(shi)工(gong)(gong)(gong)現(xian)場，與公(gong)用(yong)設(she)施(shi)對接并(bing)進(jin)行拼裝。
1. 模塊(kuai)化設(she)計建造(zao)的優勢
模塊化設計(ji)建造具有(you)諸多(duo)優勢(shi)，包括工期(qi)短、施工現場人員少(shao)、施工效率與質(zhi)量可控性更好(hao)、施工安全性更高等。
a. 工期(qi)短(duan)
傳統建(jian)(jian)設工(gong)程(cheng)需要先完成建(jian)(jian)筑工(gong)地土建(jian)(jian)，再進(jin)行上方工(gong)廠管(guan)道(dao)建(jian)(jian)設。而模塊化設計(ji)建(jian)(jian)造，由于工(gong)廠在異(yi)地車間預(yu)制，土建(jian)(jian)和管(guan)道(dao)建(jian)(jian)設可以(yi)同時進(jin)行，因此能夠節(jie)省工(gong)期。
b. 施工效率高(gao)
這種異地車間預制(zhi)在(zai)廠房內(nei)進行，不受天氣、環境等外界因素(su)的(de)影響(xiang)，因此工人的(de)工作效(xiao)率顯著提(ti)升，工程(cheng)質(zhi)量也更高。傳(chuan)統的(de)裝置建造(zao)在(zai)雷雨天就得暫停焊接工作，而廠房內(nei)則完全沒有這些因素(su)的(de)干擾(rao)，溫度(du)、濕度(du)得到控制(zhi)，還大大提(ti)高了焊接的(de)質(zhi)量。
c. 安全性高
預制(zhi)模(mo)式還(huan)免(mian)去了(le)不(bu)少安全(quan)和污染隱患，提高了(le)施工安全(quan)性。傳統建(jian)設工程需配置固定腳手架(jia)(jia)，施工人員爬上(shang)爬下有(you)(you)不(bu)少潛在風險。而車(che)間(jian)內預制(zhi)建(jian)造，減少了(le)固定腳手架(jia)(jia)。預制(zhi)車(che)間(jian)內還(huan)能進行(xing)管(guan)道(dao)自動焊接，沒有(you)(you)煙(yan)霧、減少噪聲。
2. 模(mo)塊化設計的特點
盡管模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化設(she)計建造好處較多(duo)，但想要建成一(yi)(yi)座模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化工(gong)廠著實不易。需要考慮設(she)計及模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化施工(gong)的限制(zhi)很多(duo)，例(li)如，石油化工(gong)裝置一(yi)(yi)些大型設(she)備無法分割成能運(yun)輸(shu)(shu)的模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)，一(yi)(yi)些高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓劇毒流體(ti)管道的模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化設(she)計也有較大的問題，特別是預制(zhi)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)“最后兩公里的陸路運(yun)輸(shu)(shu)條件”影響較大。
首(shou)先進行道路勘察，包括運(yun)輸(shu)時(shi)將經過的(de)輪船、碼頭、陸路等情況，在掌握模塊制(zhi)造、運(yun)輸(shu)、拼裝過程(cheng)中的(de)各項外界因素后(hou)，再著手設計。
模(mo)(mo)塊(kuai)化設計中既要(yao)(yao)(yao)考慮(lv)裝(zhuang)置本身，也(ye)要(yao)(yao)(yao)考慮(lv)模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)分割問題。例如，有(you)的(de)裝(zhuang)置大型設備不能拆分，每個模(mo)(mo)塊(kuai)設計都(dou)需符(fu)合運輸條件，模(mo)(mo)塊(kuai)間的(de)連接(jie)也(ye)要(yao)(yao)(yao)盡量減(jian)少(shao)。模(mo)(mo)塊(kuai)在吊裝(zhuang)、運輸中的(de)變形(xing)會對拼裝(zhuang)造成困難。需要(yao)(yao)(yao)全(quan)方位(wei)計算模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)受(shou)力條件，找到(dao)精確的(de)重心，從而(er)結構專業(ye)可以精準設計鋼結構和模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)連接(jie)。
①. 裝(zhuang)置應具備成(cheng)(cheng)熟的工(gong)藝(yi)，在工(gong)藝(yi)流程中將每個(ge)工(gong)藝(yi)單(dan)元(yuan)劃分成(cheng)(cheng)若干具有完整工(gong)藝(yi)過程功能的區塊。機泵、換熱器等設(she)備應盡量選(xuan)擇體(ti)積(ji)小的設(she)備。如果設(she)備尺寸(cun)較大無法滿足模(mo)塊布置要求，則(ze)需(xu)進行設(she)備拆(chai)分劃塊。
②. 將(jiang)設備、管道、電(dian)氣(qi)、儀表(biao)、平臺和(he)梯子等盡可能集中布(bu)置在模(mo)塊內。減(jian)少模(mo)塊或模(mo)塊組之間的接口(kou)。
③. 設(she)計(ji)時(shi)需(xu)滿足(zu)標(biao)準規(gui)范對安全、操作、維護和檢修等空(kong)間的(de)要求。管(guan)道設(she)計(ji)還需(xu)考慮運輸、吊裝過程(cheng)中臨時(shi)加固措施。泵、換熱器等設(she)備和管(guan)道閥組等安裝在鋼(gang)結構底板上。
④. 每個(ge)(ge)模塊(kuai)的(de)尺(chi)寸(cun)需(xu)嚴格控制在最大(da)(da)尺(chi)寸(cun)和最大(da)(da)重量范圍(wei)內。將超大(da)(da)設備整體(ti)或(huo)局部單(dan)獨(du)視作一個(ge)(ge)模塊(kuai)設計。例(li)如，可(ke)將加熱爐整個(ge)(ge)爐體(ti)分為對流室、輻射(she)室、余(yu)熱回收(shou)和煙(yan)囪(cong)等幾個(ge)(ge)模塊(kuai)，有(you)些平臺設計為可(ke)拆卸式平臺，以滿足運輸的(de)要求。
⑤. 模塊(kuai)化設(she)計(ji)制圖，可采用(yong)三維(wei)或二維(wei)軟件設(she)計(ji)。設(she)計(ji)文件以模塊(kuai)為基本單位完成，文件編號細分(fen)到每(mei)個模塊(kuai)。
⑥. 模塊(kuai)(kuai)內部的鋼結(jie)構(gou)以焊接(jie)為主，模塊(kuai)(kuai)之(zhi)間(jian)的鋼結(jie)構(gou)連接(jie)盡量(liang)采用螺栓等形式連接(jie)，模塊(kuai)(kuai)中的輔助(zhu)支承構(gou)件(jian)、設備管道的臨(lin)輔助(zhu)運輸時支承件(jian)可采用螺栓連接(jie)，以便于組裝(zhuang)就位后拆除。
⑦. 模(mo)(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)管道(dao)連(lian)(lian)接處可采用法蘭或(huo)焊(han)接連(lian)(lian)接，對于高(gao)溫(wen)、高(gao)壓、有毒和(he)可燃(ran)介質管道(dao)宜采用焊(han)接連(lian)(lian)接。模(mo)(mo)塊(kuai)在制造廠(chang)內完(wan)成模(mo)(mo)塊(kuai)內部(bu)管道(dao)、結構涂(tu)裝，完(wan)成設備和(he)管道(dao)的無(wu)損(sun)檢驗、吹掃(sao)試壓、絕熱(re)涂(tu)漆、儀表及(ji)平臺(tai)安(an)裝。模(mo)(mo)塊(kuai)建造完(wan)成后需對相鄰(lin)的模(mo)(mo)塊(kuai)在制造廠(chang)內進行預拼(pin)裝，確保在項目現場模(mo)(mo)塊(kuai)的精準(zhun)對接。
⑧. 模塊之間的(de)儀(yi)表、電氣等(deng)電纜需在項目現場完成。
3. 模(mo)塊化建造的過(guo)程及問題
預制(zhi)完成后，數(shu)日的(de)海路、陸路運輸(shu)(shu)及運輸(shu)(shu)起(qi)吊期是對模塊結構的(de)一次(ci)嚴(yan)峻檢驗。避免吊裝時模塊變形。所有(you)的(de)模塊運到現(xian)場(chang)后，完成整套裝置的(de)拼裝，所有(you)螺栓(shuan)進(jin)行連接。
相(xiang)對于傳統裝(zhuang)(zhuang)置的(de)建設模式(shi)，模塊(kuai)化(hua)設計周期和模塊(kuai)運輸(shu)時間有(you)所延長(chang)，相(xiang)應增加制(zhi)造模塊(kuai)的(de)運輸(shu)防護、裝(zhuang)(zhuang)卸、鋼結構、防變(bian)形(xing)輔(fu)助支承構件、大型吊裝(zhuang)(zhuang)等費用(yong)，從而導致設計、施工費用(yong)的(de)增加。因此，裝(zhuang)(zhuang)置是(shi)否采用(yong)模塊(kuai)化(hua)設計還需充分考慮項目(mu)工程的(de)綜合造價和總體進度。
在一些建設(she)地(di)人工成(cheng)本更高(gao)、氣候(hou)環境惡劣(lie)的地(di)區(qu)，壓力管(guan)道模(mo)塊化(hua)(hua)設(she)計建造具有優勢(shi)。對于一些工藝(yi)流程標(biao)準(zhun)化(hua)(hua)程度(du)較高(gao)的石油化(hua)(hua)工裝置，模(mo)塊化(hua)(hua)設(she)計成(cheng)為一種(zhong)理想的建造方案。
