用積木(mu)搭建一(yi)棟自己設(she)(she)(she)計(ji)的房子，是不少人童年美好的回(hui)憶(yi)。石油化(hua)(hua)工裝(zhuang)置(zhi)也能像搭積木(mu)一(yi)樣建造起來(lai)。隨著(zhu)計(ji)算機(ji)設(she)(she)(she)計(ji)技術、施工機(ji)械化(hua)(hua)程度提(ti)高，現代化(hua)(hua)大型吊裝(zhuang)運輸(shu)能力不斷增強，模塊化(hua)(hua)設(she)(she)(she)計(ji)、制造正在取代傳統設(she)(she)(she)計(ji)與傳統現場施工。
模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)技術起(qi)源于19世紀(ji)70年代，隨著近些年數字化(hua)、智能化(hua)設(she)計(ji)手段(duan)的(de)提高，模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)又被注入了新(xin)的(de)因素(su)。裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)是(shi)通過集成(cheng)(cheng)設(she)計(ji)，將(jiang)石(shi)油化(hua)工裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)按區(qu)域(yu)劃分成(cheng)(cheng)若干(gan)可在制造廠(chang)或項目(mu)(mu)建設(she)場地內進行建造的(de)模(mo)(mo)塊(kuai)，現場完成(cheng)(cheng)組裝(zhuang)(zhuang)和連接(jie)，以最大限度地減少項目(mu)(mu)現場施工量的(de)設(she)計(ji)過程。
浙(zhe)江至德(de)鋼業有(you)限公司技(ji)術人(ren)員(yuan)參與(yu)負責設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)(de)某國外(wai)工(gong)程采用模(mo)塊化設(she)(she)計(ji)(ji)與(yu)施工(gong)，建設(she)(she)工(gong)期(qi)減(jian)少(shao)(shao)了(le)50％，惡(e)劣(lie)環(huan)境施工(gong)現場人(ren)員(yuan)減(jian)少(shao)(shao)70％。壓力管道專(zhuan)業主導的(de)(de)模(mo)塊化設(she)(she)計(ji)(ji)，在(zai)(zai)設(she)(she)計(ji)(ji)時將(jiang)整套裝置分為(wei)了(le)若干個模(mo)塊，在(zai)(zai)異地獨立(li)的(de)(de)生產(chan)車間內(nei)，所(suo)有(you)的(de)(de)設(she)(she)備、管道、儀表、電線等都在(zai)(zai)鋼結構的(de)(de)框架(jia)內(nei)進(jin)行預組裝，完成后(hou)被運往施工(gong)現場，與(yu)公用設(she)(she)施對接并進(jin)行拼(pin)裝。
1. 模塊化設計建造的(de)優勢
模塊化(hua)設計建造具有諸多優勢，包括工期(qi)短(duan)、施(shi)工現場(chang)人員少(shao)、施(shi)工效率與(yu)質量可控性(xing)更(geng)好、施(shi)工安全性(xing)更(geng)高等。
a. 工期短
傳(chuan)統(tong)建(jian)設工程需要先完成建(jian)筑(zhu)工地土(tu)建(jian)，再進(jin)行上方工廠(chang)(chang)管道建(jian)設。而模塊化設計建(jian)造，由(you)于工廠(chang)(chang)在異地車間預(yu)制，土(tu)建(jian)和(he)管道建(jian)設可以同時進(jin)行，因此能夠節省工期。
b. 施工效率高
這種異地車間預制(zhi)在(zai)廠房內進行(xing)，不受(shou)天氣、環(huan)境(jing)等(deng)外界因(yin)素的影響，因(yin)此(ci)工(gong)人(ren)的工(gong)作效率顯著提升，工(gong)程質量也更(geng)高。傳統的裝置建造在(zai)雷雨天就(jiu)得(de)暫停焊(han)接工(gong)作，而廠房內則完全沒有這些因(yin)素的干擾，溫度、濕度得(de)到控制(zhi)，還(huan)大大提高了(le)焊(han)接的質量。
c. 安(an)全性高
預(yu)制模式還免去了(le)(le)不(bu)少(shao)(shao)安(an)全(quan)和污染隱患，提高了(le)(le)施(shi)工(gong)安(an)全(quan)性。傳(chuan)統(tong)建設工(gong)程需配置固定腳手(shou)架(jia)，施(shi)工(gong)人員爬上爬下有不(bu)少(shao)(shao)潛在風(feng)險。而車間(jian)內預(yu)制建造，減少(shao)(shao)了(le)(le)固定腳手(shou)架(jia)。預(yu)制車間(jian)內還能進行管道自動焊接(jie)，沒有煙(yan)霧(wu)、減少(shao)(shao)噪聲。
2. 模塊化設計的(de)特點
盡(jin)管模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)(ji)建造好處(chu)較(jiao)多，但想要建成一座(zuo)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化工廠(chang)著實不易。需(xu)要考(kao)慮設(she)計(ji)(ji)及(ji)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化施(shi)工的(de)限制(zhi)很多，例(li)如，石油(you)化工裝置一些大(da)(da)型設(she)備無法分(fen)割(ge)成能運輸(shu)的(de)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)，一些高(gao)溫高(gao)壓劇毒流體管道的(de)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)(ji)也有較(jiao)大(da)(da)的(de)問題，特(te)別是預制(zhi)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)“最后兩公里的(de)陸路運輸(shu)條件”影(ying)響較(jiao)大(da)(da)。
首先進行(xing)道(dao)路勘察，包括運輸時將(jiang)經過的輪船、碼頭、陸路等情況(kuang)，在掌(zhang)握模塊制造、運輸、拼裝(zhuang)過程中(zhong)的各(ge)項外(wai)界因素后，再著(zhu)手設計(ji)。
模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)設計(ji)中既要(yao)(yao)考慮裝(zhuang)置本身(shen)，也要(yao)(yao)考慮模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)分割問(wen)題。例如，有的(de)(de)裝(zhuang)置大型(xing)設備不能拆分，每(mei)個模(mo)塊(kuai)(kuai)設計(ji)都需符合運輸(shu)條件，模(mo)塊(kuai)(kuai)間的(de)(de)連(lian)接也要(yao)(yao)盡(jin)量(liang)減(jian)少。模(mo)塊(kuai)(kuai)在(zai)吊裝(zhuang)、運輸(shu)中的(de)(de)變形(xing)會對拼(pin)裝(zhuang)造成困難。需要(yao)(yao)全方位計(ji)算(suan)模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)受力條件，找到(dao)精(jing)確的(de)(de)重心(xin)，從而結構專業可以精(jing)準設計(ji)鋼結構和(he)模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)連(lian)接。
①. 裝置應(ying)具備(bei)(bei)成熟的工藝，在工藝流程中(zhong)將每個工藝單元劃(hua)分成若干具有完(wan)整工藝過程功能的區塊(kuai)。機(ji)泵、換熱(re)器等(deng)設(she)備(bei)(bei)應(ying)盡量選(xuan)擇體積小的設(she)備(bei)(bei)。如果設(she)備(bei)(bei)尺寸較大(da)無法滿足模塊(kuai)布置要(yao)求，則(ze)需進行設(she)備(bei)(bei)拆分劃(hua)塊(kuai)。
②. 將設備、管(guan)道、電(dian)氣(qi)、儀(yi)表(biao)、平臺和梯子(zi)等盡可能(neng)集中(zhong)布置(zhi)在模(mo)塊(kuai)內。減少模(mo)塊(kuai)或模(mo)塊(kuai)組(zu)之間的接口(kou)。
③. 設(she)計時(shi)需滿足標準(zhun)規范對安全、操作、維(wei)護和檢(jian)修等(deng)空間的要求。管道設(she)計還需考慮運輸、吊裝過程中臨時(shi)加固(gu)措施。泵、換熱(re)器等(deng)設(she)備和管道閥(fa)組等(deng)安裝在鋼結構(gou)底板上。
④. 每個(ge)模(mo)塊(kuai)的(de)尺(chi)寸需嚴(yan)格控制在最大(da)尺(chi)寸和最大(da)重量(liang)范圍內。將(jiang)超大(da)設備整(zheng)體(ti)或局部(bu)單(dan)獨視(shi)作(zuo)一個(ge)模(mo)塊(kuai)設計。例如，可將(jiang)加熱(re)爐(lu)整(zheng)個(ge)爐(lu)體(ti)分(fen)為對(dui)流室、輻射室、余熱(re)回收和煙(yan)囪等幾(ji)個(ge)模(mo)塊(kuai)，有(you)些(xie)平臺(tai)設計為可拆卸(xie)式平臺(tai)，以(yi)滿足運(yun)輸(shu)的(de)要求。
⑤. 模塊化設計(ji)制圖，可采用三維(wei)或二(er)維(wei)軟件(jian)(jian)設計(ji)。設計(ji)文件(jian)(jian)以模塊為基本單(dan)位(wei)完(wan)成，文件(jian)(jian)編號細分到每個模塊。
⑥. 模(mo)(mo)塊(kuai)內(nei)部的(de)鋼結構以焊(han)接(jie)為主，模(mo)(mo)塊(kuai)之間的(de)鋼結構連(lian)(lian)接(jie)盡量采用(yong)螺栓(shuan)等形式連(lian)(lian)接(jie)，模(mo)(mo)塊(kuai)中的(de)輔助支承(cheng)構件、設備管道的(de)臨(lin)輔助運輸(shu)時支承(cheng)件可采用(yong)螺栓(shuan)連(lian)(lian)接(jie)，以便于組裝就位后拆除。
⑦. 模(mo)塊(kuai)之間管(guan)道(dao)(dao)(dao)連接(jie)(jie)處(chu)可(ke)采(cai)用法蘭或焊(han)接(jie)(jie)連接(jie)(jie)，對于高溫(wen)、高壓(ya)、有(you)毒和(he)可(ke)燃介質管(guan)道(dao)(dao)(dao)宜采(cai)用焊(han)接(jie)(jie)連接(jie)(jie)。模(mo)塊(kuai)在(zai)制造廠(chang)(chang)內(nei)完成(cheng)模(mo)塊(kuai)內(nei)部管(guan)道(dao)(dao)(dao)、結構涂裝(zhuang)(zhuang)，完成(cheng)設備和(he)管(guan)道(dao)(dao)(dao)的無損檢驗、吹(chui)掃試(shi)壓(ya)、絕熱(re)涂漆、儀表及平臺安裝(zhuang)(zhuang)。模(mo)塊(kuai)建造完成(cheng)后需對相鄰的模(mo)塊(kuai)在(zai)制造廠(chang)(chang)內(nei)進行預拼(pin)裝(zhuang)(zhuang)，確保在(zai)項(xiang)目現場(chang)模(mo)塊(kuai)的精準對接(jie)(jie)。
⑧. 模(mo)塊之間的(de)儀表、電氣(qi)等電纜需(xu)在(zai)項目現場(chang)完成(cheng)。
3. 模塊化建造(zao)的過(guo)程及問題(ti)
預制(zhi)完成(cheng)后，數日的(de)海路(lu)、陸(lu)路(lu)運輸(shu)及運輸(shu)起吊(diao)期(qi)是對模(mo)(mo)塊結構的(de)一次嚴峻檢驗(yan)。避(bi)免吊(diao)裝時(shi)模(mo)(mo)塊變形。所有(you)的(de)模(mo)(mo)塊運到現(xian)場(chang)后，完成(cheng)整套裝置的(de)拼裝，所有(you)螺栓進行連接。
相對于傳統裝置的(de)(de)建(jian)設(she)模(mo)(mo)式，模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)周(zhou)期和(he)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)運輸(shu)時間有(you)所延長，相應增加(jia)制造(zao)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)運輸(shu)防護、裝卸、鋼結構、防變形輔(fu)助支(zhi)承構件、大型吊裝等費(fei)用(yong)，從(cong)而導致設(she)計(ji)、施(shi)工(gong)費(fei)用(yong)的(de)(de)增加(jia)。因此(ci)，裝置是(shi)否采用(yong)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)還需充分考(kao)慮項目工(gong)程的(de)(de)綜合(he)造(zao)價和(he)總(zong)體進度(du)。
在一些建(jian)設地人(ren)工成本更高、氣候環(huan)境惡劣的地區，壓力管道模塊(kuai)化設計建(jian)造具(ju)有優勢。對(dui)于一些工藝(yi)流程標準(zhun)化程度較高的石(shi)油化工裝置，模塊(kuai)化設計成為一種理(li)想(xiang)的建(jian)造方案。
