用積(ji)木搭建(jian)一棟自己(ji)設(she)計(ji)的房子，是不少人童年美好的回憶(yi)。石油化工(gong)裝置也能像搭積(ji)木一樣(yang)建(jian)造起來。隨著(zhu)計(ji)算機設(she)計(ji)技術、施(shi)工(gong)機械化程度提高(gao)，現(xian)代化大型吊裝運輸能力(li)不斷增強，模塊(kuai)化設(she)計(ji)、制造正(zheng)在取代傳統設(she)計(ji)與傳統現(xian)場施(shi)工(gong)。
模塊化技術起源于19世紀(ji)70年代，隨(sui)著近些(xie)年數字(zi)化、智(zhi)能化設(she)(she)計(ji)手段的(de)提高，模塊化設(she)(she)計(ji)又被注入了新的(de)因(yin)素。裝(zhuang)置模塊化設(she)(she)計(ji)是通過集成設(she)(she)計(ji)，將石油化工(gong)裝(zhuang)置按區域劃分成若干可在制造廠(chang)或項目建(jian)設(she)(she)場(chang)地內進行建(jian)造的(de)模塊，現(xian)場(chang)完成組裝(zhuang)和連接，以最大(da)限度(du)地減少項目現(xian)場(chang)施工(gong)量的(de)設(she)(she)計(ji)過程(cheng)。
浙江(jiang)至德鋼業(ye)有(you)限公司技術人員參與(yu)負(fu)責設計(ji)(ji)的(de)某國(guo)外工程采用模塊化設計(ji)(ji)與(yu)施(shi)(shi)工，建設工期(qi)減少了(le)50％，惡劣環境(jing)施(shi)(shi)工現(xian)場人員減少70％。壓力(li)管道專(zhuan)業(ye)主導的(de)模塊化設計(ji)(ji)，在設計(ji)(ji)時將整套裝(zhuang)置分為了(le)若干個模塊，在異地獨立的(de)生產車間(jian)內，所(suo)有(you)的(de)設備、管道、儀表、電(dian)線等都在鋼結(jie)構的(de)框架內進(jin)行預(yu)組裝(zhuang)，完(wan)成后被運往施(shi)(shi)工現(xian)場，與(yu)公用設施(shi)(shi)對接并(bing)進(jin)行拼裝(zhuang)。
1. 模(mo)塊化設(she)計建造的優(you)勢
模塊(kuai)化設計建造具有諸多優(you)勢，包括工期短、施工現場人員少、施工效率與(yu)質量可控性(xing)更好(hao)、施工安全性(xing)更高等。
a. 工期短
傳統建(jian)設(she)(she)工(gong)(gong)程需要先完成建(jian)筑工(gong)(gong)地土建(jian)，再進(jin)行(xing)上(shang)方工(gong)(gong)廠(chang)管(guan)道建(jian)設(she)(she)。而模塊化設(she)(she)計(ji)建(jian)造，由于工(gong)(gong)廠(chang)在異地車間預(yu)制，土建(jian)和管(guan)道建(jian)設(she)(she)可以同時(shi)進(jin)行(xing)，因此能夠節省工(gong)(gong)期。
b. 施工效率(lv)高
這(zhe)種異(yi)地(di)車間預制(zhi)在廠(chang)房內進行，不受天氣、環境等外界因素的(de)影響(xiang)，因此工(gong)(gong)人的(de)工(gong)(gong)作(zuo)效率顯著提(ti)升(sheng)，工(gong)(gong)程質量也(ye)更高。傳統的(de)裝置建造(zao)在雷雨天就得暫停(ting)焊接工(gong)(gong)作(zuo)，而廠(chang)房內則完全沒有這(zhe)些因素的(de)干擾，溫度、濕度得到(dao)控制(zhi)，還大大提(ti)高了焊接的(de)質量。
c. 安全(quan)性高
預制(zhi)模(mo)式還免去(qu)了不少(shao)安全和(he)污染隱(yin)患，提高了施(shi)工(gong)安全性。傳統建設工(gong)程需配置(zhi)固定腳手(shou)架，施(shi)工(gong)人(ren)員爬上爬下(xia)有不少(shao)潛(qian)在風險。而車間(jian)內預制(zhi)建造(zao)，減(jian)少(shao)了固定腳手(shou)架。預制(zhi)車間(jian)內還能進行管道自動焊接(jie)，沒有煙霧、減(jian)少(shao)噪聲。
2. 模塊化設計的(de)特點
盡管模塊化設(she)計(ji)建造好處較多，但想(xiang)要建成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)座模塊化工廠著實不易(yi)。需要考慮(lv)設(she)計(ji)及模塊化施工的限(xian)制(zhi)(zhi)很多，例如(ru)，石油(you)化工裝置一(yi)(yi)些大型設(she)備無法分割成(cheng)(cheng)能運輸(shu)(shu)的模塊，一(yi)(yi)些高(gao)溫高(gao)壓劇毒(du)流體管道(dao)的模塊化設(she)計(ji)也有較大的問題，特別是預制(zhi)(zhi)模塊“最后兩公里的陸(lu)路運輸(shu)(shu)條(tiao)件”影響較大。
首先進行道路勘察，包(bao)括(kuo)運輸(shu)時將經過的(de)(de)輪船、碼頭、陸路等(deng)情況(kuang)，在(zai)掌握(wo)模塊制造、運輸(shu)、拼裝過程(cheng)中的(de)(de)各項外(wai)界因素后，再著手設計。
模塊化設(she)計(ji)(ji)中(zhong)既(ji)要(yao)考慮裝置本身，也(ye)要(yao)考慮模塊的(de)(de)分割問(wen)題。例如，有的(de)(de)裝置大型設(she)備不(bu)能拆分，每(mei)個模塊設(she)計(ji)(ji)都需符合(he)運(yun)輸(shu)(shu)條件(jian)，模塊間的(de)(de)連(lian)(lian)接也(ye)要(yao)盡量減少(shao)。模塊在吊裝、運(yun)輸(shu)(shu)中(zhong)的(de)(de)變形會(hui)對拼裝造成困難。需要(yao)全方位計(ji)(ji)算(suan)模塊的(de)(de)受力條件(jian)，找(zhao)到精(jing)確的(de)(de)重心，從(cong)而結構專業(ye)可以精(jing)準設(she)計(ji)(ji)鋼結構和模塊的(de)(de)連(lian)(lian)接。
①. 裝置應(ying)具(ju)備(bei)成(cheng)熟的(de)工藝，在工藝流程中將每個(ge)工藝單元劃分成(cheng)若(ruo)干具(ju)有完(wan)整工藝過程功能的(de)區(qu)塊。機(ji)泵、換(huan)熱器等設備(bei)應(ying)盡量選擇體積小的(de)設備(bei)。如果設備(bei)尺寸較大(da)無法滿足模塊布置要求，則(ze)需(xu)進行設備(bei)拆分劃塊。
②. 將設備、管道、電氣(qi)、儀表、平臺和梯子等盡(jin)可(ke)能集中布置在模塊內。減少模塊或模塊組之間的(de)接口。
③. 設(she)計時需(xu)滿足標(biao)準規范(fan)對(dui)安(an)全、操作、維護和檢修等(deng)空間的(de)要求(qiu)。管道(dao)設(she)計還需(xu)考慮運輸(shu)、吊裝(zhuang)過程(cheng)中臨時加固措施(shi)。泵(beng)、換熱器(qi)等(deng)設(she)備和管道(dao)閥組等(deng)安(an)裝(zhuang)在鋼結構底板上。
④. 每個(ge)模塊(kuai)的尺寸需嚴格控制(zhi)在最大(da)尺寸和(he)最大(da)重量范圍內。將超大(da)設(she)備整體或局部單獨視作一個(ge)模塊(kuai)設(she)計(ji)。例如，可(ke)將加(jia)熱爐整個(ge)爐體分為對流室(shi)(shi)、輻射室(shi)(shi)、余熱回收和(he)煙(yan)囪等幾個(ge)模塊(kuai)，有些平臺設(she)計(ji)為可(ke)拆(chai)卸式平臺，以滿足(zu)運輸的要(yao)求。
⑤. 模(mo)塊(kuai)化設計(ji)制圖，可采(cai)用(yong)三(san)維或二維軟件(jian)(jian)設計(ji)。設計(ji)文(wen)(wen)件(jian)(jian)以模(mo)塊(kuai)為基本單(dan)位完成，文(wen)(wen)件(jian)(jian)編號細(xi)分(fen)到每個模(mo)塊(kuai)。
⑥. 模(mo)(mo)塊(kuai)內部的(de)鋼結構(gou)以焊接(jie)(jie)(jie)為主(zhu)，模(mo)(mo)塊(kuai)之(zhi)間(jian)的(de)鋼結構(gou)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)盡量采用螺栓等形式連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)，模(mo)(mo)塊(kuai)中的(de)輔助支承構(gou)件、設備管道的(de)臨(lin)輔助運(yun)輸(shu)時(shi)支承件可(ke)采用螺栓連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)，以便于組(zu)裝就位(wei)后拆除(chu)。
⑦. 模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)之間管(guan)道連接處(chu)可采(cai)用法蘭或焊接連接，對于高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)壓、有毒和可燃介質管(guan)道宜采(cai)用焊接連接。模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)在(zai)(zai)制造(zao)廠內完成(cheng)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)內部管(guan)道、結構涂裝，完成(cheng)設備和管(guan)道的無損檢驗、吹(chui)掃(sao)試壓、絕熱涂漆、儀表及平臺安裝。模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)建造(zao)完成(cheng)后(hou)需對相(xiang)鄰的模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)在(zai)(zai)制造(zao)廠內進(jin)行預拼裝，確保在(zai)(zai)項目現場(chang)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)的精準對接。
⑧. 模(mo)塊之(zhi)間(jian)的儀表、電(dian)(dian)氣等電(dian)(dian)纜(lan)需在項(xiang)目現(xian)場(chang)完成。
3. 模塊化建造(zao)的過程(cheng)及問題
預制完(wan)成后，數(shu)日的(de)海(hai)路、陸路運輸(shu)及運輸(shu)起吊期是對(dui)模(mo)(mo)塊(kuai)結構的(de)一次(ci)嚴峻檢驗。避(bi)免吊裝(zhuang)時模(mo)(mo)塊(kuai)變形(xing)。所有的(de)模(mo)(mo)塊(kuai)運到現場后，完(wan)成整(zheng)套裝(zhuang)置(zhi)的(de)拼裝(zhuang)，所有螺栓(shuan)進(jin)行連接。
相對于傳統裝(zhuang)置(zhi)的(de)建設(she)模(mo)式，模(mo)塊(kuai)化設(she)計周期和(he)模(mo)塊(kuai)運(yun)輸時間有(you)所(suo)延長，相應(ying)增加(jia)制造模(mo)塊(kuai)的(de)運(yun)輸防護、裝(zhuang)卸、鋼結(jie)構、防變(bian)形輔(fu)助(zhu)支承(cheng)構件、大型吊(diao)裝(zhuang)等(deng)費(fei)用，從而導致設(she)計、施工費(fei)用的(de)增加(jia)。因此，裝(zhuang)置(zhi)是否采用模(mo)塊(kuai)化設(she)計還需充分考慮項目工程的(de)綜合(he)造價和(he)總(zong)體進度。
在一(yi)(yi)些建(jian)設(she)地人工(gong)(gong)成本更高、氣候環境惡(e)劣的地區，壓力管道模塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)計(ji)建(jian)造具有優勢(shi)。對(dui)于一(yi)(yi)些工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)標準(zhun)化(hua)(hua)程(cheng)度較高的石油化(hua)(hua)工(gong)(gong)裝(zhuang)置，模塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)計(ji)成為(wei)一(yi)(yi)種理想的建(jian)造方案。
