用積(ji)木搭(da)建(jian)一(yi)棟自己設(she)(she)計(ji)(ji)的房子，是不少人童年美好的回(hui)憶(yi)。石油化(hua)工裝置也(ye)能(neng)(neng)像搭(da)積(ji)木一(yi)樣(yang)建(jian)造起來。隨著計(ji)(ji)算(suan)機(ji)設(she)(she)計(ji)(ji)技術、施(shi)工機(ji)械(xie)化(hua)程度提高，現代(dai)化(hua)大(da)型(xing)吊裝運(yun)輸能(neng)(neng)力不斷增強，模塊化(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)、制造正在(zai)取代(dai)傳(chuan)統設(she)(she)計(ji)(ji)與傳(chuan)統現場施(shi)工。
模塊化(hua)(hua)技術(shu)起源于19世紀70年代(dai)，隨著近些年數(shu)字化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)手段(duan)的提高，模塊化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)又(you)被注入了新(xin)的因素。裝置模塊化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)是通過集成設(she)(she)計(ji)(ji)，將石油化(hua)(hua)工裝置按區域(yu)劃分成若(ruo)干可在制造廠或(huo)項目建(jian)設(she)(she)場(chang)地(di)(di)內進行建(jian)造的模塊，現場(chang)完成組裝和連接，以(yi)最大限度(du)地(di)(di)減(jian)少項目現場(chang)施(shi)工量的設(she)(she)計(ji)(ji)過程。
浙江至德鋼業(ye)有限公司技術人員參與(yu)(yu)負責(ze)設計的某(mou)國外工(gong)(gong)程采(cai)用模塊(kuai)化(hua)設計與(yu)(yu)施(shi)工(gong)(gong)，建設工(gong)(gong)期(qi)減少(shao)了50％，惡劣(lie)環(huan)境施(shi)工(gong)(gong)現場人員減少(shao)70％。壓力管道專業(ye)主導的模塊(kuai)化(hua)設計，在(zai)(zai)設計時將整套裝(zhuang)置分為了若(ruo)干(gan)個模塊(kuai)，在(zai)(zai)異地獨立(li)的生產車(che)間內，所有的設備、管道、儀(yi)表、電線等都在(zai)(zai)鋼結構的框架內進行(xing)預組裝(zhuang)，完成(cheng)后被運(yun)往施(shi)工(gong)(gong)現場，與(yu)(yu)公用設施(shi)對接并進行(xing)拼裝(zhuang)。
1. 模塊化設計建(jian)造的(de)優勢
模塊化設(she)計(ji)建造具(ju)有諸多優勢，包括工期短、施(shi)工現場人(ren)員少、施(shi)工效率與質量可控性(xing)更好、施(shi)工安(an)全性(xing)更高(gao)等。
a. 工期短
傳統建(jian)設工(gong)程需要先完成建(jian)筑工(gong)地(di)土建(jian)，再進行(xing)上方(fang)工(gong)廠(chang)管(guan)道建(jian)設。而模塊化設計建(jian)造，由于工(gong)廠(chang)在(zai)異地(di)車(che)間預制，土建(jian)和(he)管(guan)道建(jian)設可以同時(shi)進行(xing)，因此能(neng)夠節省工(gong)期。
b. 施(shi)工效率高
這種(zhong)異(yi)地(di)車(che)間預制在廠(chang)房內(nei)(nei)進(jin)行(xing)，不受天氣、環境等(deng)外界因素的(de)影響，因此工人的(de)工作(zuo)效率顯(xian)著提升，工程質(zhi)量也更高。傳統的(de)裝置建造在雷雨天就得暫停焊接(jie)工作(zuo)，而廠(chang)房內(nei)(nei)則完全沒有這些因素的(de)干(gan)擾，溫(wen)度、濕(shi)度得到(dao)控制，還大(da)大(da)提高了焊接(jie)的(de)質(zhi)量。
c. 安全性高
預制模式(shi)還(huan)免去了(le)不少(shao)安(an)(an)全和污染隱患，提高了(le)施工(gong)安(an)(an)全性。傳統建設工(gong)程需配置固定(ding)腳(jiao)手架，施工(gong)人(ren)員爬(pa)(pa)上爬(pa)(pa)下有不少(shao)潛在風險。而車間內(nei)預制建造(zao)，減少(shao)了(le)固定(ding)腳(jiao)手架。預制車間內(nei)還(huan)能進(jin)行管道自動(dong)焊(han)接，沒有煙霧、減少(shao)噪(zao)聲。
2. 模塊化設計(ji)的(de)特點(dian)
盡(jin)管模(mo)(mo)(mo)(mo)塊化(hua)(hua)(hua)設計建造好處較(jiao)(jiao)多，但想要(yao)建成一座模(mo)(mo)(mo)(mo)塊化(hua)(hua)(hua)工廠著實不易。需要(yao)考(kao)慮設計及(ji)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊化(hua)(hua)(hua)施工的(de)(de)限制(zhi)很多，例如(ru)，石油化(hua)(hua)(hua)工裝置一些大(da)(da)型設備無法分割(ge)成能(neng)運輸的(de)(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊，一些高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓(ya)劇毒流(liu)體管道的(de)(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊化(hua)(hua)(hua)設計也有較(jiao)(jiao)大(da)(da)的(de)(de)問題，特別是預制(zhi)模(mo)(mo)(mo)(mo)塊“最后兩公里的(de)(de)陸路運輸條件”影響較(jiao)(jiao)大(da)(da)。
首先進行道路勘察，包括運(yun)輸(shu)時將(jiang)經過的(de)輪船、碼(ma)頭、陸路等情況，在(zai)掌握模塊制(zhi)造、運(yun)輸(shu)、拼裝過程中的(de)各項外界因素后(hou)，再(zai)著手設計(ji)。
模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)設計(ji)中(zhong)既要(yao)考(kao)慮裝(zhuang)(zhuang)置本身，也要(yao)考(kao)慮模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)分割問(wen)題。例如(ru)，有的(de)裝(zhuang)(zhuang)置大型設備不能拆分，每個模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)設計(ji)都需(xu)(xu)符合運輸(shu)條件，模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)間的(de)連接(jie)也要(yao)盡量減少。模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)在吊(diao)裝(zhuang)(zhuang)、運輸(shu)中(zhong)的(de)變形會對拼裝(zhuang)(zhuang)造(zao)成(cheng)困難。需(xu)(xu)要(yao)全方(fang)位計(ji)算(suan)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)受(shou)力條件，找到(dao)精確(que)的(de)重心，從而結(jie)構專業可以精準(zhun)設計(ji)鋼結(jie)構和模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)連接(jie)。
①. 裝置應(ying)具(ju)備(bei)成(cheng)(cheng)熟的工藝，在工藝流程中將(jiang)每個(ge)工藝單元劃(hua)分成(cheng)(cheng)若(ruo)干具(ju)有完整(zheng)工藝過程功能的區塊。機泵、換熱器等(deng)設備(bei)應(ying)盡量選擇(ze)體積小的設備(bei)。如果(guo)設備(bei)尺(chi)寸較(jiao)大無法滿足模塊布置要求，則需進行設備(bei)拆分劃(hua)塊。
②. 將設備、管道(dao)、電氣、儀表、平(ping)臺和梯子等盡(jin)可(ke)能(neng)集中布置在模(mo)塊內。減少模(mo)塊或模(mo)塊組之間的接口。
③. 設(she)計時需滿足標準(zhun)規(gui)范對(dui)安全、操作、維(wei)護和檢修等空間(jian)的要(yao)求(qiu)。管(guan)道設(she)計還需考慮運輸、吊裝(zhuang)(zhuang)過(guo)程中臨時加固措施。泵、換熱器等設(she)備和管(guan)道閥組等安裝(zhuang)(zhuang)在(zai)鋼結構底板(ban)上。
④. 每(mei)個(ge)(ge)模塊的(de)尺寸需嚴格控制在最(zui)(zui)大尺寸和最(zui)(zui)大重量范(fan)圍內。將超大設(she)備(bei)整體(ti)或局部單獨視作一(yi)個(ge)(ge)模塊設(she)計(ji)。例(li)如(ru)，可(ke)將加熱爐整個(ge)(ge)爐體(ti)分為(wei)對流室、輻射室、余熱回收和煙囪等幾(ji)個(ge)(ge)模塊，有(you)些平臺設(she)計(ji)為(wei)可(ke)拆卸式平臺，以滿足運輸的(de)要求。
⑤. 模塊化設(she)(she)計(ji)制(zhi)圖，可采用三(san)維(wei)或二維(wei)軟件(jian)設(she)(she)計(ji)。設(she)(she)計(ji)文件(jian)以模塊為基本單(dan)位完成，文件(jian)編號細分到每個模塊。
⑥. 模塊內(nei)部的(de)鋼結(jie)(jie)構以焊(han)接(jie)為主，模塊之間的(de)鋼結(jie)(jie)構連(lian)接(jie)盡量采用(yong)螺栓等形式連(lian)接(jie)，模塊中的(de)輔助(zhu)支承構件(jian)、設備管道的(de)臨輔助(zhu)運(yun)輸時支承件(jian)可采用(yong)螺栓連(lian)接(jie)，以便(bian)于組(zu)裝就(jiu)位后拆除。
⑦. 模(mo)(mo)塊之間管道連接(jie)(jie)(jie)(jie)處可采用(yong)法(fa)蘭或(huo)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)(jie)，對(dui)于高(gao)溫、高(gao)壓、有毒和(he)可燃介質管道宜采用(yong)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)(jie)。模(mo)(mo)塊在制造廠內完(wan)成模(mo)(mo)塊內部管道、結(jie)構涂裝(zhuang)(zhuang)，完(wan)成設(she)備和(he)管道的無損檢驗、吹(chui)掃試壓、絕(jue)熱(re)涂漆、儀表及平臺安裝(zhuang)(zhuang)。模(mo)(mo)塊建造完(wan)成后需對(dui)相(xiang)鄰(lin)的模(mo)(mo)塊在制造廠內進行預拼裝(zhuang)(zhuang)，確(que)保(bao)在項目現(xian)場模(mo)(mo)塊的精準對(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)。
⑧. 模塊之間的儀表(biao)、電(dian)氣等電(dian)纜(lan)需在項目現場完成。
3. 模塊化建(jian)造的過程及問題
預制完成(cheng)后(hou)，數日(ri)的(de)(de)海路(lu)(lu)、陸路(lu)(lu)運輸及運輸起吊期是對模塊結(jie)構(gou)的(de)(de)一(yi)次嚴峻檢驗。避免吊裝(zhuang)(zhuang)時模塊變形。所(suo)有的(de)(de)模塊運到現場后(hou)，完成(cheng)整套裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)拼裝(zhuang)(zhuang)，所(suo)有螺(luo)栓進行連接。
相對于傳(chuan)統(tong)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的建設模式，模塊(kuai)(kuai)化設計周期(qi)和(he)(he)模塊(kuai)(kuai)運(yun)輸(shu)時間有(you)所延長，相應增(zeng)加制(zhi)造模塊(kuai)(kuai)的運(yun)輸(shu)防護、裝(zhuang)(zhuang)卸、鋼(gang)結構(gou)、防變(bian)形輔(fu)助支承(cheng)構(gou)件、大(da)型吊裝(zhuang)(zhuang)等(deng)費(fei)用(yong)，從而導致(zhi)設計、施工費(fei)用(yong)的增(zeng)加。因(yin)此，裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)是否(fou)采(cai)用(yong)模塊(kuai)(kuai)化設計還需充分考慮項目工程的綜合造價和(he)(he)總體進度。
在一(yi)(yi)些(xie)建(jian)(jian)設地人工(gong)成本(ben)更高(gao)、氣候環境惡(e)劣(lie)的地區，壓力管道模塊化(hua)設計建(jian)(jian)造具(ju)有優(you)勢。對(dui)于一(yi)(yi)些(xie)工(gong)藝流程標準(zhun)化(hua)程度較高(gao)的石油(you)化(hua)工(gong)裝置，模塊化(hua)設計成為(wei)一(yi)(yi)種(zhong)理想(xiang)的建(jian)(jian)造方案。
