用積(ji)木搭(da)建(jian)一棟自(zi)己(ji)設計的房子，是不少人童年美好的回憶(yi)。石油化工裝置也(ye)能(neng)像搭(da)積(ji)木一樣建(jian)造(zao)(zao)起來。隨著計算機設計技(ji)術、施工機械(xie)化程度提高，現(xian)代化大型吊裝運輸能(neng)力不斷增強(qiang)，模塊化設計、制(zhi)造(zao)(zao)正在取(qu)代傳統(tong)設計與傳統(tong)現(xian)場(chang)施工。
模塊化技術(shu)起源于19世紀70年(nian)代，隨(sui)著近些年(nian)數字(zi)化、智能化設(she)(she)(she)計(ji)(ji)手段(duan)的提高，模塊化設(she)(she)(she)計(ji)(ji)又被注(zhu)入了新的因素。裝置(zhi)模塊化設(she)(she)(she)計(ji)(ji)是通(tong)過(guo)集成(cheng)(cheng)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)，將石油化工裝置(zhi)按區域劃分成(cheng)(cheng)若干可在制造(zao)廠或項(xiang)目建設(she)(she)(she)場地內進(jin)行建造(zao)的模塊，現場完成(cheng)(cheng)組裝和連接，以最大限(xian)度地減少項(xiang)目現場施工量的設(she)(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程。
浙江至德(de)鋼業(ye)(ye)有限公司技術人(ren)員參與(yu)負責設(she)計(ji)的(de)某國外(wai)工(gong)程采(cai)用模塊(kuai)化設(she)計(ji)與(yu)施(shi)工(gong)，建設(she)工(gong)期(qi)減(jian)少了(le)50％，惡劣環境(jing)施(shi)工(gong)現(xian)場人(ren)員減(jian)少70％。壓力管道專業(ye)(ye)主導的(de)模塊(kuai)化設(she)計(ji)，在(zai)(zai)設(she)計(ji)時將整套(tao)裝(zhuang)置分為了(le)若干(gan)個(ge)模塊(kuai)，在(zai)(zai)異地獨(du)立的(de)生產車(che)間內(nei)(nei)，所(suo)有的(de)設(she)備、管道、儀表、電線等都在(zai)(zai)鋼結(jie)構的(de)框(kuang)架(jia)內(nei)(nei)進行(xing)預組裝(zhuang)，完成后被(bei)運往(wang)施(shi)工(gong)現(xian)場，與(yu)公用設(she)施(shi)對接并(bing)進行(xing)拼裝(zhuang)。
1. 模塊化設(she)計建造的優(you)勢
模塊化設計建造(zao)具有諸多優勢，包(bao)括工期短、施工現(xian)場人員少、施工效率(lv)與質(zhi)量可控(kong)性更(geng)好、施工安(an)全(quan)性更(geng)高等(deng)。
a. 工期短(duan)
傳統建設工(gong)程需要先完(wan)成建筑工(gong)地(di)土建，再進(jin)行上方工(gong)廠管道建設。而模塊化設計建造，由于工(gong)廠在異地(di)車間預制，土建和管道建設可以(yi)同時進(jin)行，因此能夠節省工(gong)期(qi)。
b. 施工效率(lv)高
這種異地車間(jian)預(yu)制在廠房(fang)內進行，不受天氣、環境等外(wai)界(jie)因(yin)素(su)的(de)(de)影響(xiang)，因(yin)此工(gong)(gong)人的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)效率顯著提升，工(gong)(gong)程(cheng)質(zhi)量(liang)也更高。傳統的(de)(de)裝置建造(zao)在雷雨天就得(de)暫(zan)停焊接工(gong)(gong)作(zuo)，而廠房(fang)內則(ze)完全(quan)沒有這些因(yin)素(su)的(de)(de)干擾，溫度(du)、濕度(du)得(de)到控制，還大(da)大(da)提高了(le)焊接的(de)(de)質(zhi)量(liang)。
c. 安全性高
預制(zhi)模式還(huan)免去(qu)了(le)不(bu)少(shao)(shao)安(an)全(quan)和(he)污(wu)染隱(yin)患，提高(gao)了(le)施(shi)工安(an)全(quan)性。傳統建設工程需配置固(gu)定(ding)腳(jiao)手架，施(shi)工人員(yuan)爬(pa)上(shang)爬(pa)下有不(bu)少(shao)(shao)潛在風險。而車間(jian)內(nei)(nei)預制(zhi)建造，減少(shao)(shao)了(le)固(gu)定(ding)腳(jiao)手架。預制(zhi)車間(jian)內(nei)(nei)還(huan)能進行管(guan)道(dao)自動(dong)焊接(jie)，沒有煙霧、減少(shao)(shao)噪(zao)聲。
2. 模塊化(hua)設計的特(te)點
盡(jin)管模(mo)塊化設(she)計建(jian)造好(hao)處較多，但想(xiang)要建(jian)成一座(zuo)模(mo)塊化工(gong)廠著實不易(yi)。需要考(kao)慮設(she)計及模(mo)塊化施工(gong)的限(xian)制很多，例如，石(shi)油化工(gong)裝置一些大型設(she)備無法分割(ge)成能運輸的模(mo)塊，一些高溫高壓劇毒流體管道的模(mo)塊化設(she)計也有較大的問題，特別是預制模(mo)塊“最后兩(liang)公里的陸路運輸條件”影響較大。
首先(xian)進行道路(lu)(lu)勘察，包(bao)括運輸時將經(jing)過的輪船、碼頭、陸路(lu)(lu)等(deng)情況(kuang)，在(zai)掌握模塊(kuai)制造、運輸、拼裝過程中的各項(xiang)外(wai)界(jie)因素后(hou)，再著手(shou)設計(ji)。
模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化設(she)計中既要(yao)(yao)考(kao)慮(lv)裝置(zhi)本身，也要(yao)(yao)考(kao)慮(lv)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)分割(ge)問題。例(li)如，有的(de)(de)裝置(zhi)大型(xing)設(she)備不能拆分，每(mei)個模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)設(she)計都需(xu)符(fu)合運輸條(tiao)件，模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)間的(de)(de)連(lian)接(jie)也要(yao)(yao)盡量(liang)減少(shao)。模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)在(zai)吊裝、運輸中的(de)(de)變形會(hui)對拼裝造成困(kun)難(nan)。需(xu)要(yao)(yao)全方位計算模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)受力條(tiao)件，找到精確(que)的(de)(de)重心，從(cong)而結(jie)構(gou)(gou)專業可以精準設(she)計鋼結(jie)構(gou)(gou)和模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)(de)連(lian)接(jie)。
①. 裝置(zhi)應(ying)具備(bei)成(cheng)熟的工(gong)藝，在工(gong)藝流程(cheng)中將每個工(gong)藝單元劃(hua)分(fen)成(cheng)若干具有完整(zheng)工(gong)藝過程(cheng)功能的區(qu)塊(kuai)。機泵、換熱器(qi)等設備(bei)應(ying)盡量選擇(ze)體積小的設備(bei)。如果(guo)設備(bei)尺寸較大無法滿足模塊(kuai)布置(zhi)要求，則需進行設備(bei)拆分(fen)劃(hua)塊(kuai)。
②. 將設備、管道、電氣(qi)、儀表、平臺和梯子等盡可能(neng)集中布置在模(mo)塊內。減少(shao)模(mo)塊或模(mo)塊組之(zhi)間的接口。
③. 設(she)計時需滿足標準規范(fan)對安(an)全、操作(zuo)、維護和檢修(xiu)等(deng)空間(jian)的(de)要求。管道(dao)設(she)計還需考慮運輸、吊裝(zhuang)過程中臨(lin)時加(jia)固措(cuo)施。泵、換熱器等(deng)設(she)備和管道(dao)閥組等(deng)安(an)裝(zhuang)在(zai)鋼(gang)結構底(di)板上。
④. 每(mei)個(ge)模(mo)塊(kuai)的尺寸需嚴格控制在最(zui)大(da)尺寸和(he)最(zui)大(da)重(zhong)量范圍內。將超(chao)大(da)設備整體或(huo)局部單(dan)獨視作一個(ge)模(mo)塊(kuai)設計。例如，可將加熱爐整個(ge)爐體分(fen)為對流室、輻射室、余熱回收和(he)煙(yan)囪等幾個(ge)模(mo)塊(kuai)，有(you)些平臺設計為可拆(chai)卸式平臺，以滿足運輸(shu)的要求。
⑤. 模塊化設計(ji)制(zhi)圖，可采用三維或(huo)二維軟(ruan)件(jian)(jian)設計(ji)。設計(ji)文件(jian)(jian)以模塊為基(ji)本單位完(wan)成，文件(jian)(jian)編號細分到每個(ge)模塊。
⑥. 模(mo)塊內部(bu)的(de)鋼結(jie)構(gou)以焊接(jie)為主，模(mo)塊之間的(de)鋼結(jie)構(gou)連(lian)接(jie)盡量采用(yong)螺栓等形式連(lian)接(jie)，模(mo)塊中的(de)輔(fu)(fu)助(zhu)支承構(gou)件、設備管道的(de)臨輔(fu)(fu)助(zhu)運(yun)輸時支承件可采用(yong)螺栓連(lian)接(jie)，以便于(yu)組裝(zhuang)就(jiu)位后拆除。
⑦. 模(mo)塊(kuai)(kuai)之間管(guan)道連(lian)接處可采用法蘭或焊接連(lian)接，對于高(gao)溫、高(gao)壓、有毒和(he)可燃介質管(guan)道宜采用焊接連(lian)接。模(mo)塊(kuai)(kuai)在(zai)制造(zao)(zao)廠內完成(cheng)模(mo)塊(kuai)(kuai)內部管(guan)道、結構涂裝(zhuang)，完成(cheng)設(she)備(bei)和(he)管(guan)道的(de)無損檢驗、吹掃試壓、絕熱涂漆、儀表及(ji)平臺安(an)裝(zhuang)。模(mo)塊(kuai)(kuai)建造(zao)(zao)完成(cheng)后需對相鄰的(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)在(zai)制造(zao)(zao)廠內進(jin)行預拼裝(zhuang)，確保(bao)在(zai)項目現場模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)精準對接。
⑧. 模塊之(zhi)間的儀(yi)表、電氣等電纜需(xu)在(zai)項(xiang)目現場(chang)完成。
3. 模(mo)塊化建(jian)造的過程及(ji)問題(ti)
預(yu)制完(wan)成后，數(shu)日(ri)的(de)(de)海路(lu)、陸路(lu)運輸及(ji)運輸起吊(diao)期是對模(mo)塊結構的(de)(de)一(yi)次嚴(yan)峻檢驗。避免(mian)吊(diao)裝(zhuang)時(shi)模(mo)塊變(bian)形。所(suo)有的(de)(de)模(mo)塊運到現場后，完(wan)成整套裝(zhuang)置的(de)(de)拼(pin)裝(zhuang)，所(suo)有螺栓進行連接。
相(xiang)對于傳統(tong)裝置的(de)建設模(mo)(mo)式，模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設計周期(qi)和(he)模(mo)(mo)塊(kuai)運(yun)輸(shu)時(shi)間有(you)所延長(chang)，相(xiang)應增加(jia)制造模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)運(yun)輸(shu)防護、裝卸、鋼結構、防變形輔助支承構件、大型(xing)吊裝等(deng)費用，從(cong)而導致設計、施工費用的(de)增加(jia)。因此，裝置是否采用模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設計還需充分考(kao)慮項(xiang)目工程的(de)綜(zong)合造價和(he)總體(ti)進度。
在一(yi)些建設(she)地人工(gong)成(cheng)本(ben)更高、氣候環境(jing)惡(e)劣的地區，壓力管道模(mo)塊化(hua)設(she)計(ji)建造(zao)(zao)具有優勢。對于一(yi)些工(gong)藝流程標準化(hua)程度(du)較高的石油化(hua)工(gong)裝置，模(mo)塊化(hua)設(she)計(ji)成(cheng)為一(yi)種理想的建造(zao)(zao)方(fang)案(an)。
