用積(ji)木搭(da)建(jian)一(yi)棟自己設(she)(she)計的(de)房子(zi)，是(shi)不(bu)少人童年(nian)美(mei)好的(de)回憶(yi)。石(shi)油化(hua)(hua)工裝(zhuang)置也能像搭(da)積(ji)木一(yi)樣建(jian)造(zao)(zao)起來(lai)。隨(sui)著(zhu)計算機(ji)設(she)(she)計技術、施工機(ji)械(xie)化(hua)(hua)程度(du)提高，現(xian)代化(hua)(hua)大(da)型吊(diao)裝(zhuang)運輸(shu)能力不(bu)斷增強，模塊化(hua)(hua)設(she)(she)計、制造(zao)(zao)正在(zai)取代傳(chuan)(chuan)統設(she)(she)計與傳(chuan)(chuan)統現(xian)場施工。
模(mo)塊(kuai)化(hua)技術起源于19世紀70年代，隨著近些年數(shu)字化(hua)、智(zhi)能化(hua)設(she)(she)(she)(she)計手段的提(ti)高(gao)，模(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)(she)(she)(she)計又被注入了(le)新(xin)的因素(su)。裝置(zhi)模(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)(she)(she)(she)計是通過集成設(she)(she)(she)(she)計，將石(shi)油化(hua)工裝置(zhi)按區域(yu)劃(hua)分成若干可在制造廠或項目(mu)建設(she)(she)(she)(she)場地內進行建造的模(mo)塊(kuai)，現(xian)場完成組裝和連接，以最(zui)大限度地減少項目(mu)現(xian)場施工量(liang)的設(she)(she)(she)(she)計過程。
浙江至德鋼(gang)業(ye)有限公司技(ji)術(shu)人員參與(yu)(yu)負(fu)責設(she)計(ji)的(de)某國外工(gong)程采用(yong)模(mo)塊化設(she)計(ji)與(yu)(yu)施(shi)工(gong)，建設(she)工(gong)期減(jian)少了50％，惡劣(lie)環(huan)境施(shi)工(gong)現(xian)場人員減(jian)少70％。壓力(li)管道專(zhuan)業(ye)主導的(de)模(mo)塊化設(she)計(ji)，在(zai)設(she)計(ji)時將整(zheng)套裝置(zhi)分為了若干個模(mo)塊，在(zai)異地獨立的(de)生產車(che)間內(nei)，所有的(de)設(she)備(bei)、管道、儀表、電線等(deng)都在(zai)鋼(gang)結構的(de)框(kuang)架內(nei)進(jin)行預(yu)組裝，完成后被運往施(shi)工(gong)現(xian)場，與(yu)(yu)公用(yong)設(she)施(shi)對接并進(jin)行拼(pin)裝。
1. 模塊化設(she)計建造的優勢
模塊化設計(ji)建(jian)造具有諸多優勢，包括工(gong)期短、施工(gong)現場人員少、施工(gong)效率與質量可控性(xing)更好、施工(gong)安全性(xing)更高等。
a. 工(gong)期短
傳統建(jian)設工(gong)(gong)程需要先完成建(jian)筑工(gong)(gong)地土建(jian)，再進(jin)行上(shang)方工(gong)(gong)廠(chang)管(guan)道建(jian)設。而模塊化設計建(jian)造(zao)，由于工(gong)(gong)廠(chang)在異地車間(jian)預制(zhi)，土建(jian)和(he)管(guan)道建(jian)設可以同時進(jin)行，因此(ci)能夠節省(sheng)工(gong)(gong)期。
b. 施工效率高
這(zhe)(zhe)種異地車間預(yu)制(zhi)在(zai)廠(chang)房內(nei)進行(xing)，不受天氣、環(huan)境(jing)等(deng)外界(jie)因(yin)素的(de)影(ying)響，因(yin)此工(gong)(gong)人的(de)工(gong)(gong)作(zuo)效率顯(xian)著提升，工(gong)(gong)程質(zhi)量(liang)也更高。傳統的(de)裝置(zhi)建造在(zai)雷雨天就得暫停焊接(jie)工(gong)(gong)作(zuo)，而廠(chang)房內(nei)則完全沒有這(zhe)(zhe)些因(yin)素的(de)干(gan)擾，溫度、濕度得到(dao)控制(zhi)，還大(da)大(da)提高了焊接(jie)的(de)質(zhi)量(liang)。
c. 安全性高
預(yu)制(zhi)模式還免(mian)去了(le)不(bu)少安(an)全(quan)和污染隱患，提高了(le)施工安(an)全(quan)性。傳統建(jian)設工程需配置固(gu)定(ding)腳手架，施工人員爬上(shang)爬下有(you)不(bu)少潛在(zai)風險。而(er)車(che)間內(nei)預(yu)制(zhi)建(jian)造，減少了(le)固(gu)定(ding)腳手架。預(yu)制(zhi)車(che)間內(nei)還能進行(xing)管道自動焊接，沒有(you)煙霧、減少噪聲。
2. 模塊化設(she)計的特(te)點
盡(jin)管(guan)(guan)模塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)(she)計建造好處較多(duo)，但想要建成一座(zuo)模塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)化工(gong)廠(chang)著實不(bu)易。需要考(kao)慮(lv)設(she)(she)計及模塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)化施工(gong)的(de)限制(zhi)很多(duo)，例如，石油化工(gong)裝置一些(xie)大型(xing)設(she)(she)備(bei)無法分割成能運(yun)輸的(de)模塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)，一些(xie)高溫高壓劇毒流體管(guan)(guan)道的(de)模塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)(she)計也有較大的(de)問題，特別是預制(zhi)模塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)“最后兩公里的(de)陸路運(yun)輸條件”影響較大。
首(shou)先進行道路(lu)勘察(cha)，包括運(yun)輸時將經過(guo)的輪船、碼(ma)頭、陸路(lu)等情況，在掌(zhang)握模(mo)塊制造、運(yun)輸、拼裝過(guo)程中的各項外界因(yin)素后，再著手設計(ji)。
模塊(kuai)化設(she)計(ji)中(zhong)既(ji)要(yao)(yao)考(kao)慮裝(zhuang)置本身，也要(yao)(yao)考(kao)慮模塊(kuai)的(de)分割問題。例如，有的(de)裝(zhuang)置大型設(she)備(bei)不能拆分，每個(ge)模塊(kuai)設(she)計(ji)都(dou)需符合運(yun)輸條(tiao)件，模塊(kuai)間的(de)連接也要(yao)(yao)盡(jin)量減(jian)少(shao)。模塊(kuai)在吊裝(zhuang)、運(yun)輸中(zhong)的(de)變形會(hui)對拼(pin)裝(zhuang)造(zao)成(cheng)困難。需要(yao)(yao)全方位計(ji)算模塊(kuai)的(de)受力條(tiao)件，找到精(jing)確的(de)重心，從而結構(gou)專業可以精(jing)準設(she)計(ji)鋼(gang)結構(gou)和模塊(kuai)的(de)連接。
①. 裝置應具備(bei)(bei)成熟的工(gong)藝，在工(gong)藝流程(cheng)中將每個工(gong)藝單元劃分(fen)成若干具有完整工(gong)藝過(guo)程(cheng)功能的區塊(kuai)(kuai)。機泵、換(huan)熱器等設(she)備(bei)(bei)應盡量選(xuan)擇體(ti)積小(xiao)的設(she)備(bei)(bei)。如果設(she)備(bei)(bei)尺寸較大無法滿足模塊(kuai)(kuai)布置要求，則(ze)需(xu)進行設(she)備(bei)(bei)拆(chai)分(fen)劃塊(kuai)(kuai)。
②. 將設備(bei)、管道、電氣、儀表、平臺和(he)梯(ti)子等盡(jin)可能集(ji)中(zhong)布(bu)置在模塊內。減少模塊或(huo)模塊組之(zhi)間的接(jie)口(kou)。
③. 設計時(shi)需(xu)滿足標準規(gui)范(fan)對安全(quan)、操作、維護和(he)檢修(xiu)等空間的要求(qiu)。管道設計還需(xu)考慮運輸、吊裝過程中臨時(shi)加固措施(shi)。泵、換(huan)熱器等設備(bei)和(he)管道閥組等安裝在鋼結構底板上。
④. 每(mei)個模(mo)塊(kuai)的(de)尺寸需嚴(yan)格控制(zhi)在最大尺寸和最大重(zhong)量范(fan)圍內。將超大設(she)備整體或局部單獨視作一個模(mo)塊(kuai)設(she)計。例如(ru)，可將加熱(re)爐整個爐體分為(wei)對(dui)流室、輻射(she)室、余熱(re)回收和煙囪等幾個模(mo)塊(kuai)，有(you)些(xie)平(ping)臺設(she)計為(wei)可拆卸式平(ping)臺，以滿足運輸的(de)要求。
⑤. 模(mo)塊(kuai)化設(she)計(ji)制(zhi)圖，可采用(yong)三(san)維或二維軟件(jian)設(she)計(ji)。設(she)計(ji)文(wen)件(jian)以模(mo)塊(kuai)為基本單位完(wan)成(cheng)，文(wen)件(jian)編號(hao)細分到每(mei)個模(mo)塊(kuai)。
⑥. 模塊(kuai)內部的鋼結構以焊接(jie)為(wei)主，模塊(kuai)之間的鋼結構連接(jie)盡量采(cai)用(yong)螺栓(shuan)等形式連接(jie)，模塊(kuai)中的輔助(zhu)支承(cheng)(cheng)構件(jian)、設備管道(dao)的臨(lin)輔助(zhu)運輸(shu)時支承(cheng)(cheng)件(jian)可采(cai)用(yong)螺栓(shuan)連接(jie)，以便于組裝就(jiu)位后拆除。
⑦. 模(mo)塊之間管(guan)(guan)道(dao)連接(jie)處可(ke)采用(yong)法蘭或焊(han)接(jie)連接(jie)，對(dui)于(yu)高溫、高壓、有毒和可(ke)燃介(jie)質管(guan)(guan)道(dao)宜采用(yong)焊(han)接(jie)連接(jie)。模(mo)塊在(zai)制造廠(chang)內(nei)完(wan)成(cheng)(cheng)模(mo)塊內(nei)部(bu)管(guan)(guan)道(dao)、結構(gou)涂(tu)裝，完(wan)成(cheng)(cheng)設(she)備(bei)和管(guan)(guan)道(dao)的(de)無損檢(jian)驗、吹掃試(shi)壓、絕(jue)熱涂(tu)漆、儀表及平臺(tai)安裝。模(mo)塊建造完(wan)成(cheng)(cheng)后(hou)需對(dui)相鄰的(de)模(mo)塊在(zai)制造廠(chang)內(nei)進(jin)行預(yu)拼裝，確保在(zai)項(xiang)目現場(chang)模(mo)塊的(de)精(jing)準對(dui)接(jie)。
⑧. 模塊之間的儀表、電氣等電纜需(xu)在項目現場完成。
3. 模(mo)塊化(hua)建(jian)造(zao)的過(guo)程及(ji)問題
預(yu)制完(wan)成后，數日的(de)海路(lu)、陸(lu)路(lu)運輸及運輸起吊期是對模塊(kuai)結構(gou)的(de)一次嚴峻檢(jian)驗(yan)。避免吊裝(zhuang)時模塊(kuai)變形。所(suo)有的(de)模塊(kuai)運到(dao)現場后，完(wan)成整套裝(zhuang)置(zhi)的(de)拼(pin)裝(zhuang)，所(suo)有螺栓進(jin)行連接。
相對于傳(chuan)統裝(zhuang)(zhuang)置的建設(she)(she)(she)模(mo)(mo)式，模(mo)(mo)塊(kuai)化設(she)(she)(she)計(ji)周期和模(mo)(mo)塊(kuai)運輸(shu)時間有(you)所(suo)延長，相應(ying)增(zeng)加(jia)制造模(mo)(mo)塊(kuai)的運輸(shu)防護、裝(zhuang)(zhuang)卸、鋼結構、防變(bian)形(xing)輔助支承構件(jian)、大型吊(diao)裝(zhuang)(zhuang)等費用(yong)，從(cong)而導(dao)致(zhi)設(she)(she)(she)計(ji)、施工費用(yong)的增(zeng)加(jia)。因此，裝(zhuang)(zhuang)置是否采(cai)用(yong)模(mo)(mo)塊(kuai)化設(she)(she)(she)計(ji)還需充分考慮項目(mu)工程的綜合造價和總(zong)體進度。
在一(yi)些(xie)建(jian)(jian)設地人工(gong)成本(ben)更高、氣(qi)候(hou)環(huan)境惡劣的(de)地區，壓力管道(dao)模(mo)(mo)塊化設計建(jian)(jian)造(zao)具有優勢。對于一(yi)些(xie)工(gong)藝流程標準化程度較高的(de)石油化工(gong)裝置(zhi)，模(mo)(mo)塊化設計成為一(yi)種(zhong)理想的(de)建(jian)(jian)造(zao)方案。
