用積木(mu)搭建(jian)一(yi)棟自(zi)己(ji)設計(ji)的房子(zi)，是不(bu)少人童年美(mei)好的回憶。石油化(hua)工裝置也能(neng)像搭積木(mu)一(yi)樣建(jian)造起來。隨(sui)著計(ji)算機設計(ji)技術、施(shi)(shi)工機械化(hua)程度(du)提高，現代化(hua)大型吊裝運輸(shu)能(neng)力不(bu)斷增強，模塊化(hua)設計(ji)、制造正在取代傳(chuan)統設計(ji)與傳(chuan)統現場施(shi)(shi)工。
模塊(kuai)(kuai)化技(ji)術起源于(yu)19世紀70年代，隨著近些年數(shu)字化、智能(neng)化設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)手段(duan)的提高(gao)，模塊(kuai)(kuai)化設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)又被注入了(le)新的因素。裝置模塊(kuai)(kuai)化設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)是通過集(ji)成設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)，將石油化工裝置按區域劃分成若干可在制造廠或項目建(jian)設(she)(she)場(chang)地內進行(xing)建(jian)造的模塊(kuai)(kuai)，現場(chang)完成組裝和(he)連接，以(yi)最(zui)大限度(du)地減(jian)少(shao)項目現場(chang)施(shi)工量的設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)過程。
浙江至德鋼(gang)業有限公(gong)司技術人員(yuan)參與負(fu)責(ze)設計的(de)(de)某國(guo)外工程采用(yong)模(mo)塊(kuai)化設計與施工，建設工期減少了(le)50％，惡劣(lie)環境施工現(xian)場人員(yuan)減少70％。壓力管道專業主導的(de)(de)模(mo)塊(kuai)化設計，在設計時將整套裝置分為了(le)若干個模(mo)塊(kuai)，在異(yi)地(di)獨立(li)的(de)(de)生產車間內，所有的(de)(de)設備、管道、儀表、電線等都(dou)在鋼(gang)結構的(de)(de)框架內進行預組裝，完成后被運往施工現(xian)場，與公(gong)用(yong)設施對接并(bing)進行拼(pin)裝。
1. 模塊化設計建造的(de)優(you)勢
模(mo)塊(kuai)化設計建造具有諸(zhu)多優(you)勢，包括工(gong)(gong)期短、施(shi)(shi)工(gong)(gong)現場人員(yuan)少、施(shi)(shi)工(gong)(gong)效率與(yu)質量可控性更好、施(shi)(shi)工(gong)(gong)安全性更高等。
a. 工期短
傳統建設工(gong)程(cheng)需要先完成(cheng)建筑工(gong)地土(tu)建，再進行(xing)上方工(gong)廠管(guan)道(dao)建設。而模塊化設計建造，由(you)于工(gong)廠在異地車間(jian)預制，土(tu)建和管(guan)道(dao)建設可以同時進行(xing)，因(yin)此能夠(gou)節省工(gong)期。
b. 施工效率高
這種異地(di)車(che)間預制(zhi)在廠房內進行，不受天氣、環境等外界(jie)因素的(de)(de)影響，因此工(gong)人的(de)(de)工(gong)作效率(lv)顯著提升，工(gong)程質量也更高。傳統的(de)(de)裝置建造在雷雨天就得暫(zan)停焊接(jie)工(gong)作，而廠房內則完全沒有這些因素的(de)(de)干擾，溫度、濕度得到(dao)控制(zhi)，還大大提高了焊接(jie)的(de)(de)質量。
c. 安全性高
預制模式(shi)還免去了(le)不少安全和污染隱患，提高了(le)施(shi)工安全性。傳統建(jian)(jian)設工程需配置固定(ding)腳(jiao)手(shou)架，施(shi)工人員爬(pa)(pa)上爬(pa)(pa)下(xia)有不少潛(qian)在(zai)風險。而車(che)間內(nei)預制建(jian)(jian)造，減少了(le)固定(ding)腳(jiao)手(shou)架。預制車(che)間內(nei)還能進行管(guan)道自動焊接，沒有煙霧、減少噪(zao)聲(sheng)。
2. 模塊化設計的特點
盡(jin)管模(mo)塊化(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)(ji)建造好處(chu)較多，但想要(yao)建成一(yi)座模(mo)塊化(hua)(hua)(hua)工廠著實(shi)不易。需要(yao)考(kao)慮設(she)計(ji)(ji)及模(mo)塊化(hua)(hua)(hua)施工的(de)(de)限(xian)制很多，例如，石油(you)化(hua)(hua)(hua)工裝置一(yi)些大(da)型(xing)設(she)備無法分割成能運(yun)輸(shu)的(de)(de)模(mo)塊，一(yi)些高溫高壓劇毒流(liu)體(ti)管道(dao)的(de)(de)模(mo)塊化(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)(ji)也有(you)較大(da)的(de)(de)問(wen)題(ti)，特別是預制模(mo)塊“最(zui)后(hou)兩公里的(de)(de)陸路運(yun)輸(shu)條(tiao)件”影響較大(da)。
首(shou)先進行道路勘(kan)察(cha)，包(bao)括運輸時將經過的(de)輪船(chuan)、碼頭、陸路等情況，在掌握模塊制造(zao)、運輸、拼裝過程中的(de)各項外界因素后，再著手設計。
模塊(kuai)(kuai)化(hua)設(she)計中既要(yao)考(kao)慮裝置(zhi)本身，也(ye)要(yao)考(kao)慮模塊(kuai)(kuai)的(de)分割問題。例如，有(you)的(de)裝置(zhi)大型(xing)設(she)備不能(neng)拆分，每(mei)個模塊(kuai)(kuai)設(she)計都(dou)需(xu)符(fu)合運(yun)輸條件，模塊(kuai)(kuai)間的(de)連接(jie)也(ye)要(yao)盡量(liang)減少。模塊(kuai)(kuai)在吊(diao)裝、運(yun)輸中的(de)變形會對拼裝造成困難。需(xu)要(yao)全(quan)方位計算模塊(kuai)(kuai)的(de)受力條件，找(zhao)到(dao)精(jing)確的(de)重(zhong)心，從(cong)而結構(gou)專業可以精(jing)準設(she)計鋼(gang)結構(gou)和模塊(kuai)(kuai)的(de)連接(jie)。
①. 裝置(zhi)應(ying)具備(bei)(bei)成(cheng)熟的工(gong)藝(yi)，在(zai)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)中將每(mei)個(ge)工(gong)藝(yi)單(dan)元劃(hua)(hua)分(fen)成(cheng)若干具有完(wan)整工(gong)藝(yi)過程(cheng)功能的區塊(kuai)。機泵(beng)、換熱器等設備(bei)(bei)應(ying)盡量選擇體(ti)積小的設備(bei)(bei)。如果設備(bei)(bei)尺寸較大(da)無法(fa)滿足(zu)模塊(kuai)布(bu)置(zhi)要(yao)求，則需進行設備(bei)(bei)拆分(fen)劃(hua)(hua)塊(kuai)。
②. 將(jiang)設備(bei)、管道、電氣、儀表(biao)、平臺和梯子等盡可能集(ji)中(zhong)布置在模塊內。減(jian)少模塊或模塊組之(zhi)間的(de)接口。
③. 設(she)計(ji)時需(xu)(xu)滿足(zu)標準(zhun)規(gui)范對(dui)安全、操作(zuo)、維護(hu)和(he)檢修等(deng)空間的要求。管道設(she)計(ji)還需(xu)(xu)考(kao)慮運輸(shu)、吊裝過程中(zhong)臨時加固措施。泵、換熱器等(deng)設(she)備和(he)管道閥組等(deng)安裝在(zai)鋼結(jie)構底板上。
④. 每(mei)個(ge)模塊的尺寸需嚴格控制在最大(da)尺寸和最大(da)重量范(fan)圍內。將超大(da)設備整(zheng)體或局部單獨視作(zuo)一個(ge)模塊設計(ji)。例如，可將加熱爐整(zheng)個(ge)爐體分為(wei)對流室(shi)、輻(fu)射室(shi)、余(yu)熱回收和煙(yan)囪(cong)等幾個(ge)模塊，有些平臺(tai)設計(ji)為(wei)可拆卸式平臺(tai)，以滿(man)足運輸的要求。
⑤. 模(mo)塊化設計制(zhi)圖，可采用(yong)三維或二維軟(ruan)件(jian)設計。設計文件(jian)以模(mo)塊為基本單位(wei)完成，文件(jian)編號(hao)細分到每個模(mo)塊。
⑥. 模塊內部的(de)鋼結構(gou)(gou)以焊接(jie)為主(zhu)，模塊之間的(de)鋼結構(gou)(gou)連(lian)接(jie)盡量采用螺栓(shuan)等形式連(lian)接(jie)，模塊中的(de)輔助(zhu)支承構(gou)(gou)件、設備(bei)管道的(de)臨(lin)輔助(zhu)運輸時支承件可(ke)采用螺栓(shuan)連(lian)接(jie)，以便于組裝就位后拆除。
⑦. 模塊(kuai)之(zhi)間管(guan)道(dao)連(lian)接(jie)處可采(cai)用法(fa)蘭或焊(han)接(jie)連(lian)接(jie)，對于高溫(wen)、高壓、有毒和可燃介質管(guan)道(dao)宜(yi)采(cai)用焊(han)接(jie)連(lian)接(jie)。模塊(kuai)在(zai)制造廠內完成模塊(kuai)內部(bu)管(guan)道(dao)、結構(gou)涂裝，完成設備(bei)和管(guan)道(dao)的無損檢驗、吹(chui)掃試壓、絕熱涂漆(qi)、儀表及(ji)平(ping)臺(tai)安裝。模塊(kuai)建(jian)造完成后需對相鄰的模塊(kuai)在(zai)制造廠內進行預拼裝，確(que)保在(zai)項目(mu)現場模塊(kuai)的精準對接(jie)。
⑧. 模塊之間的儀表(biao)、電(dian)(dian)氣等電(dian)(dian)纜(lan)需在項目現(xian)場(chang)完(wan)成。
3. 模塊化建造的過程及問(wen)題
預制完(wan)成后(hou)，數(shu)日的(de)海(hai)路(lu)、陸(lu)路(lu)運輸及運輸起吊期是對模塊(kuai)結構的(de)一次嚴峻檢驗。避免(mian)吊裝(zhuang)時(shi)模塊(kuai)變形。所(suo)有的(de)模塊(kuai)運到現場后(hou)，完(wan)成整套(tao)裝(zhuang)置的(de)拼裝(zhuang)，所(suo)有螺栓進行連接。
相對(dui)于傳(chuan)統裝置的(de)建(jian)設模式，模塊(kuai)(kuai)化設計周期和模塊(kuai)(kuai)運輸時(shi)間有所(suo)延長，相應增加(jia)制造(zao)模塊(kuai)(kuai)的(de)運輸防護(hu)、裝卸、鋼(gang)結構、防變形輔(fu)助(zhu)支(zhi)承構件(jian)、大型(xing)吊裝等費用(yong)，從而(er)導致設計、施工(gong)費用(yong)的(de)增加(jia)。因此(ci)，裝置是否采(cai)用(yong)模塊(kuai)(kuai)化設計還需充(chong)分考慮項目(mu)工(gong)程(cheng)的(de)綜合(he)造(zao)價和總體進度。
在(zai)一些建(jian)(jian)設地人工(gong)(gong)成本更高、氣候環(huan)境惡(e)劣(lie)的(de)地區(qu)，壓(ya)力(li)管道模塊化設計(ji)(ji)建(jian)(jian)造(zao)具有優勢。對于一些工(gong)(gong)藝流程標準化程度較高的(de)石油化工(gong)(gong)裝置，模塊化設計(ji)(ji)成為一種理想(xiang)的(de)建(jian)(jian)造(zao)方案。
