用積(ji)木搭建(jian)一(yi)棟自己設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)的房子，是(shi)不少人童年美(mei)好(hao)的回憶(yi)。石油化工(gong)(gong)裝置也能像(xiang)搭積(ji)木一(yi)樣建(jian)造起來。隨著計(ji)(ji)(ji)算機設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)技術、施(shi)工(gong)(gong)機械化程(cheng)度提(ti)高，現代化大型(xing)吊裝運輸能力不斷增(zeng)強，模塊化設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)、制(zhi)造正(zheng)在(zai)取代傳統設(she)(she)(she)計(ji)(ji)(ji)與傳統現場施(shi)工(gong)(gong)。
模(mo)塊(kuai)化(hua)技術起源于(yu)19世(shi)紀70年(nian)代，隨著近些年(nian)數字化(hua)、智(zhi)能化(hua)設(she)計(ji)手段的(de)提(ti)高(gao)，模(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)又被注入了新的(de)因素(su)。裝(zhuang)置模(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)是通過(guo)集成設(she)計(ji)，將石(shi)油(you)化(hua)工(gong)裝(zhuang)置按區(qu)域劃分成若干可在(zai)制造廠或(huo)項(xiang)目建設(she)場(chang)地內進行(xing)建造的(de)模(mo)塊(kuai)，現(xian)場(chang)完成組裝(zhuang)和(he)連接，以最(zui)大限(xian)度地減(jian)少項(xiang)目現(xian)場(chang)施工(gong)量的(de)設(she)計(ji)過(guo)程。
浙江至德鋼(gang)業(ye)有限公(gong)司(si)技術(shu)人(ren)員(yuan)參與負責設計的(de)(de)某國外工(gong)程采用(yong)模(mo)塊化(hua)設計與施工(gong)，建設工(gong)期減少了50％，惡劣環境施工(gong)現場(chang)人(ren)員(yuan)減少70％。壓力管(guan)道(dao)專業(ye)主導的(de)(de)模(mo)塊化(hua)設計，在設計時將(jiang)整(zheng)套裝(zhuang)(zhuang)置分為了若干個模(mo)塊，在異地獨立(li)的(de)(de)生產車間內(nei)，所有的(de)(de)設備、管(guan)道(dao)、儀表、電線等都在鋼(gang)結構的(de)(de)框(kuang)架內(nei)進行(xing)預組裝(zhuang)(zhuang)，完成后(hou)被運往施工(gong)現場(chang)，與公(gong)用(yong)設施對接并進行(xing)拼裝(zhuang)(zhuang)。
1. 模(mo)塊化設計建造的優勢(shi)
模塊(kuai)化設計(ji)建(jian)造具有諸多(duo)優勢(shi)，包括工(gong)(gong)期(qi)短、施(shi)工(gong)(gong)現場(chang)人(ren)員少、施(shi)工(gong)(gong)效(xiao)率與(yu)質(zhi)量(liang)可控性更(geng)好、施(shi)工(gong)(gong)安全性更(geng)高等(deng)。
a. 工(gong)期短
傳統建設(she)工程需要(yao)先完成(cheng)建筑工地(di)土建，再進行上方工廠(chang)管(guan)道(dao)建設(she)。而模塊化設(she)計建造，由于工廠(chang)在異地(di)車間(jian)預制，土建和管(guan)道(dao)建設(she)可以同時進行，因此能夠(gou)節省工期。
b. 施工(gong)效(xiao)率(lv)高
這種異地車間預制在廠房內進行(xing)，不(bu)受天氣、環(huan)境等外界(jie)因(yin)素的(de)(de)影響(xiang)，因(yin)此(ci)工人的(de)(de)工作效(xiao)率(lv)顯著提升，工程(cheng)質(zhi)量也更(geng)高。傳統的(de)(de)裝置建(jian)造在雷雨天就(jiu)得(de)暫停焊(han)接(jie)(jie)工作，而廠房內則完全沒有(you)這些因(yin)素的(de)(de)干擾，溫度、濕度得(de)到控(kong)制，還大大提高了焊(han)接(jie)(jie)的(de)(de)質(zhi)量。
c. 安(an)全性高
預制(zhi)模式還免去了(le)不少安(an)全和污染隱患(huan)，提高了(le)施工(gong)安(an)全性(xing)。傳統建設(she)工(gong)程需配(pei)置固定(ding)腳手(shou)架，施工(gong)人(ren)員爬(pa)上爬(pa)下(xia)有(you)不少潛在風(feng)險。而車(che)間內預制(zhi)建造，減(jian)少了(le)固定(ding)腳手(shou)架。預制(zhi)車(che)間內還能(neng)進行管道自動焊接，沒(mei)有(you)煙霧、減(jian)少噪聲。
2. 模塊(kuai)化設計的特點
盡管(guan)模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)建造好處較多，但想要(yao)建成一座模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)工(gong)廠著實不易。需(xu)要(yao)考慮設(she)計(ji)及(ji)模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)施工(gong)的限(xian)制(zhi)(zhi)很多，例如，石油化(hua)工(gong)裝(zhuang)置(zhi)一些(xie)大型設(she)備無法分割成能(neng)運(yun)輸(shu)的模(mo)(mo)塊(kuai)，一些(xie)高溫高壓劇毒流(liu)體管(guan)道的模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)也(ye)有(you)較大的問題，特別是預制(zhi)(zhi)模(mo)(mo)塊(kuai)“最后兩公里的陸路運(yun)輸(shu)條件”影響較大。
首先進行道路(lu)勘察，包(bao)括運輸時將經(jing)過(guo)的輪(lun)船、碼(ma)頭、陸路(lu)等情況，在掌握(wo)模塊(kuai)制造、運輸、拼裝過(guo)程中的各項外界因素(su)后，再著手設計。
模(mo)塊化設(she)計(ji)(ji)中既要考慮裝(zhuang)置本身，也(ye)要考慮模(mo)塊的(de)分(fen)割問題。例如，有的(de)裝(zhuang)置大(da)型設(she)備不能拆分(fen)，每(mei)個(ge)模(mo)塊設(she)計(ji)(ji)都(dou)需(xu)(xu)符合運輸條件，模(mo)塊間的(de)連(lian)(lian)接(jie)也(ye)要盡量(liang)減少。模(mo)塊在吊裝(zhuang)、運輸中的(de)變形會對拼裝(zhuang)造成困難(nan)。需(xu)(xu)要全方位計(ji)(ji)算(suan)模(mo)塊的(de)受力(li)條件，找到精確的(de)重心(xin)，從而結(jie)構專業可以精準設(she)計(ji)(ji)鋼(gang)結(jie)構和模(mo)塊的(de)連(lian)(lian)接(jie)。
①. 裝置應具備(bei)(bei)(bei)成熟的(de)工(gong)藝(yi)，在工(gong)藝(yi)流程(cheng)中將每(mei)個工(gong)藝(yi)單元劃(hua)分成若干具有完整(zheng)工(gong)藝(yi)過程(cheng)功能的(de)區(qu)塊。機泵、換熱器(qi)等(deng)設備(bei)(bei)(bei)應盡量選擇體積(ji)小的(de)設備(bei)(bei)(bei)。如果設備(bei)(bei)(bei)尺寸較大無法滿(man)足模(mo)塊布置要求(qiu)，則需進行設備(bei)(bei)(bei)拆分劃(hua)塊。
②. 將設備、管道、電氣、儀(yi)表、平(ping)臺和梯子等盡可能集中布置在模塊(kuai)內。減少模塊(kuai)或(huo)模塊(kuai)組之間的接口(kou)。
③. 設(she)計時(shi)需滿(man)足(zu)標準(zhun)規范對安(an)全、操作、維護和(he)檢修(xiu)等(deng)(deng)空(kong)間的要求。管(guan)(guan)道(dao)設(she)計還需考慮(lv)運(yun)輸、吊裝(zhuang)過程中臨時(shi)加(jia)固措施。泵、換熱器等(deng)(deng)設(she)備和(he)管(guan)(guan)道(dao)閥組等(deng)(deng)安(an)裝(zhuang)在鋼(gang)結(jie)構(gou)底(di)板上。
④. 每個(ge)(ge)模(mo)塊(kuai)(kuai)的尺寸(cun)需嚴格控制在最大(da)尺寸(cun)和(he)最大(da)重(zhong)量范圍內。將超大(da)設(she)(she)備整體或(huo)局部單(dan)獨(du)視作一個(ge)(ge)模(mo)塊(kuai)(kuai)設(she)(she)計。例如，可(ke)將加熱(re)爐(lu)整個(ge)(ge)爐(lu)體分為(wei)對流室、輻(fu)射室、余(yu)熱(re)回(hui)收和(he)煙囪等幾個(ge)(ge)模(mo)塊(kuai)(kuai)，有些平臺(tai)設(she)(she)計為(wei)可(ke)拆卸式平臺(tai)，以滿足運(yun)輸的要求(qiu)。
⑤. 模塊化設(she)計制圖(tu)，可(ke)采用(yong)三(san)維或(huo)二維軟件設(she)計。設(she)計文件以(yi)模塊為基本(ben)單位(wei)完成(cheng)，文件編號細(xi)分到每(mei)個模塊。
⑥. 模塊(kuai)內(nei)部的鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)以(yi)焊接為主(zhu)，模塊(kuai)之(zhi)間的鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)連接盡(jin)量采用螺栓等形(xing)式連接，模塊(kuai)中的輔(fu)助支承(cheng)構(gou)(gou)件、設(she)備管道的臨輔(fu)助運輸時支承(cheng)件可采用螺栓連接，以(yi)便于(yu)組(zu)裝(zhuang)就位后(hou)拆除。
⑦. 模(mo)(mo)塊之(zhi)間管(guan)道(dao)連接(jie)(jie)(jie)(jie)處(chu)可采(cai)用法(fa)蘭或焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)(jie)，對(dui)于高溫、高壓(ya)(ya)、有毒和可燃介質管(guan)道(dao)宜采(cai)用焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)(jie)。模(mo)(mo)塊在制造廠(chang)內(nei)(nei)完成(cheng)(cheng)模(mo)(mo)塊內(nei)(nei)部(bu)管(guan)道(dao)、結構涂裝(zhuang)，完成(cheng)(cheng)設(she)備(bei)和管(guan)道(dao)的(de)無損檢(jian)驗、吹掃(sao)試(shi)壓(ya)(ya)、絕熱涂漆、儀表及平臺安(an)裝(zhuang)。模(mo)(mo)塊建造完成(cheng)(cheng)后需對(dui)相鄰(lin)的(de)模(mo)(mo)塊在制造廠(chang)內(nei)(nei)進行預(yu)拼裝(zhuang)，確保在項目現(xian)場模(mo)(mo)塊的(de)精(jing)準對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)。
⑧. 模塊之間的儀表、電氣等(deng)電纜(lan)需在項(xiang)目現場完成。
3. 模塊(kuai)化建造(zao)的(de)過(guo)程及問題
預制完成后，數日的(de)(de)海路(lu)、陸路(lu)運(yun)輸(shu)及運(yun)輸(shu)起吊(diao)期是(shi)對模塊結構的(de)(de)一次嚴峻(jun)檢驗。避免(mian)吊(diao)裝時模塊變(bian)形。所(suo)有(you)的(de)(de)模塊運(yun)到現場后，完成整(zheng)套(tao)裝置的(de)(de)拼裝，所(suo)有(you)螺(luo)栓進行(xing)連接。
相對于(yu)傳統裝(zhuang)置的建設模(mo)式，模(mo)塊(kuai)化設計周期(qi)和模(mo)塊(kuai)運輸時(shi)間有所延(yan)長，相應增(zeng)加制造模(mo)塊(kuai)的運輸防護(hu)、裝(zhuang)卸、鋼結構、防變形輔助(zhu)支(zhi)承構件、大型吊裝(zhuang)等費(fei)用，從而導致設計、施工費(fei)用的增(zeng)加。因(yin)此(ci)，裝(zhuang)置是否采用模(mo)塊(kuai)化設計還需充(chong)分考慮項目工程(cheng)的綜合造價(jia)和總體進度(du)。
在一些(xie)(xie)建(jian)設(she)地人(ren)工成本更高、氣候環境(jing)惡劣的(de)地區，壓(ya)力(li)管(guan)道(dao)模塊化(hua)設(she)計建(jian)造具有優勢。對于一些(xie)(xie)工藝流程(cheng)標(biao)準化(hua)程(cheng)度較高的(de)石(shi)油化(hua)工裝置(zhi)，模塊化(hua)設(she)計成為一種理想的(de)建(jian)造方案(an)。
