用積木(mu)搭(da)建一棟自己設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)房子，是不(bu)少人童年美好的(de)回憶(yi)。石油化(hua)(hua)工裝置也能像搭(da)積木(mu)一樣建造起來。隨著計(ji)(ji)算機(ji)設(she)(she)計(ji)(ji)技術(shu)、施工機(ji)械(xie)化(hua)(hua)程度(du)提高，現代化(hua)(hua)大型吊裝運輸能力不(bu)斷增強，模塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)(she)計(ji)(ji)、制造正在取代傳統設(she)(she)計(ji)(ji)與傳統現場施工。
模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)技術起源(yuan)于19世紀(ji)70年(nian)代，隨著(zhu)近些年(nian)數(shu)字(zi)化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)設(she)計手段的(de)提高，模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)計又被注入(ru)了新(xin)的(de)因素。裝(zhuang)置模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)計是通過(guo)(guo)集成設(she)計，將石油化(hua)(hua)工裝(zhuang)置按區域劃分成若干可在制(zhi)造廠或項目(mu)建設(she)場地內進行建造的(de)模(mo)塊(kuai)，現(xian)場完成組裝(zhuang)和連接，以最大限度地減少項目(mu)現(xian)場施工量的(de)設(she)計過(guo)(guo)程。
浙江至德鋼業有(you)限公司技術人(ren)員參與(yu)負責設(she)計(ji)的(de)某(mou)國外(wai)工(gong)(gong)程采用模塊(kuai)化設(she)計(ji)與(yu)施工(gong)(gong)，建設(she)工(gong)(gong)期(qi)減少(shao)了50％，惡劣環境(jing)施工(gong)(gong)現(xian)(xian)場人(ren)員減少(shao)70％。壓(ya)力管道專業主導的(de)模塊(kuai)化設(she)計(ji)，在設(she)計(ji)時將(jiang)整(zheng)套(tao)裝置分為了若干個模塊(kuai)，在異地(di)獨立的(de)生產車(che)間內，所有(you)的(de)設(she)備、管道、儀表、電線等都在鋼結構的(de)框架內進行(xing)預(yu)組(zu)裝，完成后被(bei)運往(wang)施工(gong)(gong)現(xian)(xian)場，與(yu)公用設(she)施對接并進行(xing)拼裝。
1. 模塊化設計建造(zao)的優勢
模塊化設(she)計建(jian)造具有(you)諸多優勢，包(bao)括工期短、施(shi)工現場(chang)人員少、施(shi)工效率與(yu)質量可控性更(geng)好(hao)、施(shi)工安(an)全性更(geng)高等。
a. 工期短
傳統建(jian)(jian)(jian)(jian)設工(gong)(gong)程需要先完成建(jian)(jian)(jian)(jian)筑工(gong)(gong)地土建(jian)(jian)(jian)(jian)，再進行(xing)上方工(gong)(gong)廠(chang)管道(dao)(dao)建(jian)(jian)(jian)(jian)設。而模塊化設計建(jian)(jian)(jian)(jian)造，由于工(gong)(gong)廠(chang)在(zai)異(yi)地車間預制，土建(jian)(jian)(jian)(jian)和管道(dao)(dao)建(jian)(jian)(jian)(jian)設可(ke)以(yi)同時進行(xing)，因此能夠節省工(gong)(gong)期。
b. 施(shi)工(gong)效率高
這種異地車間預制在(zai)廠(chang)(chang)房(fang)內進行，不受天(tian)氣、環境等外界因素(su)的(de)(de)影響，因此工人的(de)(de)工作效率顯著提(ti)(ti)升，工程質量(liang)也更高(gao)。傳統(tong)的(de)(de)裝置建(jian)造在(zai)雷(lei)雨天(tian)就得(de)暫停焊(han)接(jie)工作，而廠(chang)(chang)房(fang)內則(ze)完(wan)全沒有(you)這些因素(su)的(de)(de)干擾，溫(wen)度(du)、濕度(du)得(de)到控制，還(huan)大大提(ti)(ti)高(gao)了焊(han)接(jie)的(de)(de)質量(liang)。
c. 安(an)全性高
預(yu)(yu)(yu)制模式還免去(qu)了不(bu)少安(an)全(quan)和污染隱(yin)患，提高了施工安(an)全(quan)性。傳統建設工程需(xu)配置固定(ding)腳(jiao)(jiao)手(shou)(shou)架(jia)，施工人員爬上爬下有不(bu)少潛在風險。而車間(jian)內預(yu)(yu)(yu)制建造，減(jian)少了固定(ding)腳(jiao)(jiao)手(shou)(shou)架(jia)。預(yu)(yu)(yu)制車間(jian)內還能進(jin)行管道自動焊接，沒有煙霧、減(jian)少噪(zao)聲(sheng)。
2. 模塊化設計的特點
盡管模(mo)塊(kuai)化設計(ji)建造好處較多(duo)，但(dan)想要建成一座模(mo)塊(kuai)化工(gong)廠(chang)著實不(bu)易。需(xu)要考(kao)慮設計(ji)及模(mo)塊(kuai)化施工(gong)的限(xian)制(zhi)很多(duo)，例如(ru)，石油化工(gong)裝置一些大型(xing)設備無法分(fen)割成能運輸(shu)的模(mo)塊(kuai)，一些高溫高壓劇毒流體(ti)管道(dao)的模(mo)塊(kuai)化設計(ji)也有較大的問題，特別是預制(zhi)模(mo)塊(kuai)“最后兩公里的陸路運輸(shu)條件”影響較大。
首先進行道路(lu)勘察(cha)，包括(kuo)運輸(shu)時將經過的(de)輪船、碼頭、陸路(lu)等情(qing)況(kuang)，在掌握模塊制造、運輸(shu)、拼裝過程中的(de)各(ge)項(xiang)外界(jie)因素(su)后，再(zai)著手設計(ji)。
模塊(kuai)(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)中(zhong)既要考慮裝置本身，也(ye)要考慮模塊(kuai)(kuai)(kuai)的分割問題。例如，有的裝置大(da)型設(she)備不(bu)能拆(chai)分，每個模塊(kuai)(kuai)(kuai)設(she)計(ji)都需符合(he)運輸條件(jian)，模塊(kuai)(kuai)(kuai)間的連接也(ye)要盡量減少(shao)。模塊(kuai)(kuai)(kuai)在吊裝、運輸中(zhong)的變(bian)形會對拼裝造成困難。需要全方(fang)位計(ji)算模塊(kuai)(kuai)(kuai)的受力(li)條件(jian)，找到精確(que)的重心，從而結構(gou)專業可以精準設(she)計(ji)鋼結構(gou)和模塊(kuai)(kuai)(kuai)的連接。
①. 裝置應具(ju)備成(cheng)熟的(de)工(gong)藝，在(zai)工(gong)藝流程(cheng)中(zhong)將每個(ge)工(gong)藝單元(yuan)劃分(fen)成(cheng)若干具(ju)有完(wan)整工(gong)藝過程(cheng)功(gong)能(neng)的(de)區塊(kuai)。機泵(beng)、換熱器(qi)等(deng)設備應盡量(liang)選擇體積小的(de)設備。如果設備尺寸較大無法滿(man)足模(mo)塊(kuai)布(bu)置要求(qiu)，則需進(jin)行(xing)設備拆分(fen)劃塊(kuai)。
②. 將設備、管道、電氣、儀表、平臺和梯子等(deng)盡可能集中(zhong)布置在模(mo)塊(kuai)內(nei)。減少模(mo)塊(kuai)或(huo)模(mo)塊(kuai)組之(zhi)間(jian)的(de)接口(kou)。
③. 設計時需(xu)(xu)滿足標準(zhun)規范(fan)對安全(quan)、操(cao)作、維護和(he)檢(jian)修等(deng)空間的要求(qiu)。管(guan)道設計還需(xu)(xu)考慮運輸、吊(diao)裝(zhuang)過(guo)程中(zhong)臨時加固措施(shi)。泵、換(huan)熱(re)器等(deng)設備和(he)管(guan)道閥組等(deng)安裝(zhuang)在鋼結(jie)構底板上。
④. 每個模(mo)塊的(de)尺(chi)寸需嚴格控制(zhi)在最大尺(chi)寸和(he)最大重量(liang)范圍內。將(jiang)超大設(she)備整體或局部單獨視(shi)作一個模(mo)塊設(she)計。例如，可將(jiang)加(jia)熱(re)(re)爐整個爐體分為對流室、輻射(she)室、余熱(re)(re)回收和(he)煙囪等幾個模(mo)塊，有些平臺(tai)設(she)計為可拆卸式平臺(tai)，以滿足(zu)運輸(shu)的(de)要求。
⑤. 模塊(kuai)(kuai)化設(she)計制圖，可采(cai)用三維或二(er)維軟件(jian)設(she)計。設(she)計文件(jian)以模塊(kuai)(kuai)為基(ji)本單(dan)位完成，文件(jian)編號(hao)細分到(dao)每個(ge)模塊(kuai)(kuai)。
⑥. 模(mo)(mo)塊內部的鋼結(jie)構以焊(han)接(jie)(jie)為主，模(mo)(mo)塊之間的鋼結(jie)構連(lian)(lian)接(jie)(jie)盡(jin)量(liang)采用螺栓等形式連(lian)(lian)接(jie)(jie)，模(mo)(mo)塊中的輔(fu)助(zhu)支(zhi)承構件(jian)、設備管道的臨輔(fu)助(zhu)運輸時支(zhi)承件(jian)可采用螺栓連(lian)(lian)接(jie)(jie)，以便于組(zu)裝就位(wei)后拆除。
⑦. 模(mo)塊(kuai)(kuai)之間管道(dao)(dao)連(lian)接處可采用法蘭或焊(han)接連(lian)接，對于高溫、高壓(ya)、有毒(du)和可燃(ran)介質管道(dao)(dao)宜采用焊(han)接連(lian)接。模(mo)塊(kuai)(kuai)在(zai)(zai)制造廠內完(wan)成模(mo)塊(kuai)(kuai)內部管道(dao)(dao)、結構涂裝(zhuang)(zhuang)，完(wan)成設備和管道(dao)(dao)的(de)無損檢驗、吹(chui)掃(sao)試(shi)壓(ya)、絕(jue)熱涂漆(qi)、儀表及平(ping)臺(tai)安裝(zhuang)(zhuang)。模(mo)塊(kuai)(kuai)建造完(wan)成后(hou)需對相(xiang)鄰的(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)在(zai)(zai)制造廠內進(jin)行(xing)預拼裝(zhuang)(zhuang)，確(que)保在(zai)(zai)項目現(xian)場模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)精(jing)準對接。
⑧. 模塊之間的儀表、電氣等電纜需(xu)在項目現(xian)場完(wan)成。
3. 模塊化建(jian)造的過程(cheng)及問(wen)題
預(yu)制完成后，數(shu)日的(de)海路、陸路運(yun)(yun)(yun)輸(shu)及運(yun)(yun)(yun)輸(shu)起(qi)吊(diao)期(qi)是(shi)對模塊結構的(de)一次嚴峻檢驗。避(bi)免吊(diao)裝時模塊變形。所(suo)有的(de)模塊運(yun)(yun)(yun)到現場后，完成整套(tao)裝置(zhi)的(de)拼裝，所(suo)有螺栓進(jin)行(xing)連接。
相對于傳統裝(zhuang)置(zhi)的(de)建設模(mo)式(shi)，模(mo)塊化設計(ji)周期和(he)模(mo)塊運(yun)輸(shu)時間有所延長(chang)，相應增加制造模(mo)塊的(de)運(yun)輸(shu)防護、裝(zhuang)卸、鋼結構(gou)、防變形(xing)輔助(zhu)支(zhi)承構(gou)件、大型吊裝(zhuang)等費(fei)用，從(cong)而導(dao)致設計(ji)、施工費(fei)用的(de)增加。因此，裝(zhuang)置(zhi)是否采用模(mo)塊化設計(ji)還(huan)需充分考(kao)慮項目工程(cheng)的(de)綜合造價(jia)和(he)總體進度。
在一些(xie)建設地(di)人工成(cheng)本更高、氣候環境惡劣的(de)(de)(de)地(di)區，壓力管道模(mo)塊(kuai)化設計建造具有(you)優(you)勢。對于一些(xie)工藝流程標準化程度較高的(de)(de)(de)石油(you)化工裝置(zhi)，模(mo)塊(kuai)化設計成(cheng)為一種理想的(de)(de)(de)建造方案(an)。
