用(yong)積(ji)(ji)木(mu)搭建(jian)一棟自(zi)己設(she)計(ji)的房子，是不少(shao)人(ren)童年(nian)美好的回憶。石油(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)裝置(zhi)也(ye)能(neng)(neng)像搭積(ji)(ji)木(mu)一樣建(jian)造起來。隨(sui)著計(ji)算機(ji)設(she)計(ji)技術(shu)、施工(gong)(gong)機(ji)械化(hua)(hua)(hua)(hua)程度提高，現代(dai)化(hua)(hua)(hua)(hua)大型吊裝運(yun)輸能(neng)(neng)力不斷增(zeng)強，模塊化(hua)(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)、制造正在(zai)取(qu)代(dai)傳(chuan)統設(she)計(ji)與傳(chuan)統現場(chang)施工(gong)(gong)。
模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)技術起源(yuan)于19世紀70年代，隨著近些年數字化(hua)(hua)(hua)、智(zhi)能化(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)手段的(de)(de)提高(gao)，模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)又(you)被注(zhu)入(ru)了新的(de)(de)因素。裝置(zhi)模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)(hua)設(she)計(ji)是通過(guo)集(ji)成(cheng)(cheng)設(she)計(ji)，將石(shi)油化(hua)(hua)(hua)工裝置(zhi)按區域劃分成(cheng)(cheng)若干可在制(zhi)造(zao)(zao)廠或項(xiang)目建設(she)場(chang)地內進行(xing)建造(zao)(zao)的(de)(de)模(mo)塊(kuai)，現場(chang)完成(cheng)(cheng)組裝和連接，以(yi)最大限(xian)度地減少項(xiang)目現場(chang)施工量的(de)(de)設(she)計(ji)過(guo)程。
浙江至德鋼業有限公(gong)(gong)司技(ji)術人員(yuan)(yuan)參與負責設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)某國(guo)外工(gong)程采(cai)用(yong)模塊化設(she)(she)計(ji)與施(shi)工(gong)，建設(she)(she)工(gong)期(qi)減少(shao)了50％，惡劣環境(jing)施(shi)工(gong)現(xian)場人員(yuan)(yuan)減少(shao)70％。壓(ya)力(li)管道專業主(zhu)導(dao)的(de)(de)(de)模塊化設(she)(she)計(ji)，在設(she)(she)計(ji)時將整套(tao)裝置分為(wei)了若干個(ge)模塊，在異(yi)地獨立的(de)(de)(de)生(sheng)產車間內(nei)，所有的(de)(de)(de)設(she)(she)備(bei)、管道、儀表、電線等都(dou)在鋼結構(gou)的(de)(de)(de)框架內(nei)進行預(yu)組裝，完成后被運往(wang)施(shi)工(gong)現(xian)場，與公(gong)(gong)用(yong)設(she)(she)施(shi)對接并進行拼(pin)裝。
1. 模塊化設(she)計(ji)建造(zao)的優勢(shi)
模塊化設計建造具有(you)諸多優勢(shi)，包(bao)括(kuo)工期(qi)短、施(shi)工現(xian)場人員少、施(shi)工效率與質量可(ke)控性更好(hao)、施(shi)工安全性更高等。
a. 工期短
傳(chuan)統建設工(gong)程(cheng)需要(yao)先(xian)完成建筑工(gong)地土建，再(zai)進行上方工(gong)廠(chang)管(guan)道(dao)建設。而(er)模塊(kuai)化設計建造(zao)，由于工(gong)廠(chang)在異地車間預(yu)制，土建和管(guan)道(dao)建設可以同時(shi)進行，因此(ci)能夠節省工(gong)期(qi)。
b. 施工效率高
這種異地(di)車間預(yu)制在廠(chang)房內進行，不受天(tian)氣、環境等外界因素(su)的影響，因此工(gong)(gong)人(ren)的工(gong)(gong)作(zuo)效(xiao)率顯著提升，工(gong)(gong)程質(zhi)量也更高(gao)。傳統的裝(zhuang)置建造在雷(lei)雨(yu)天(tian)就得暫停焊接工(gong)(gong)作(zuo)，而廠(chang)房內則完(wan)全(quan)沒有這些因素(su)的干(gan)擾，溫度(du)、濕(shi)度(du)得到控制，還大大提高(gao)了焊接的質(zhi)量。
c. 安全性高
預制模式還免去了不(bu)少安全和污染(ran)隱患(huan)，提(ti)高(gao)了施工(gong)安全性。傳統建設工(gong)程需配置(zhi)固(gu)定(ding)腳手架，施工(gong)人員(yuan)爬上爬下有不(bu)少潛在風險(xian)。而車(che)間內預制建造，減(jian)少了固(gu)定(ding)腳手架。預制車(che)間內還能進行管道(dao)自動焊接(jie)，沒(mei)有煙霧、減(jian)少噪聲(sheng)。
2. 模塊(kuai)化設計(ji)的(de)特點
盡管(guan)(guan)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)計建(jian)造好處(chu)較多，但想要建(jian)成一(yi)座模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)工(gong)(gong)廠著實不易(yi)。需要考慮設(she)計及模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)施(shi)工(gong)(gong)的限(xian)制(zhi)(zhi)很多，例如，石油(you)化(hua)(hua)工(gong)(gong)裝置一(yi)些(xie)大(da)型設(she)備(bei)無(wu)法(fa)分割成能運(yun)輸(shu)的模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)，一(yi)些(xie)高(gao)溫高(gao)壓劇(ju)毒流體管(guan)(guan)道(dao)的模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)設(she)計也有較大(da)的問題，特(te)別是預制(zhi)(zhi)模(mo)(mo)(mo)塊(kuai)“最后兩公里的陸路運(yun)輸(shu)條件”影(ying)響(xiang)較大(da)。
首先進行道路(lu)(lu)勘察，包(bao)括運輸(shu)時(shi)將經過的輪船、碼(ma)頭、陸路(lu)(lu)等情況，在掌(zhang)握模塊制造、運輸(shu)、拼(pin)裝過程中的各項外界(jie)因素后，再著手設(she)計。
模塊(kuai)(kuai)化設(she)(she)計(ji)中既要(yao)考慮(lv)裝(zhuang)(zhuang)置本身，也(ye)要(yao)考慮(lv)模塊(kuai)(kuai)的(de)分割問題。例如，有的(de)裝(zhuang)(zhuang)置大(da)型設(she)(she)備(bei)不能(neng)拆分，每(mei)個(ge)模塊(kuai)(kuai)設(she)(she)計(ji)都需符合運輸(shu)條件，模塊(kuai)(kuai)間的(de)連接也(ye)要(yao)盡量減少。模塊(kuai)(kuai)在吊裝(zhuang)(zhuang)、運輸(shu)中的(de)變形會對拼裝(zhuang)(zhuang)造成困難。需要(yao)全(quan)方位計(ji)算模塊(kuai)(kuai)的(de)受力條件，找到精確(que)的(de)重心，從而結構(gou)專業(ye)可以(yi)精準(zhun)設(she)(she)計(ji)鋼結構(gou)和模塊(kuai)(kuai)的(de)連接。
①. 裝置應(ying)具備(bei)成(cheng)熟的(de)工(gong)(gong)藝，在(zai)工(gong)(gong)藝流程中將每(mei)個(ge)工(gong)(gong)藝單元劃(hua)(hua)分成(cheng)若干具有(you)完整工(gong)(gong)藝過程功能的(de)區塊(kuai)。機泵、換熱器等(deng)設備(bei)應(ying)盡(jin)量選(xuan)擇體(ti)積小(xiao)的(de)設備(bei)。如果(guo)設備(bei)尺寸較大無法滿足模塊(kuai)布置要求(qiu)，則需進行設備(bei)拆分劃(hua)(hua)塊(kuai)。
②. 將設備(bei)、管道、電氣、儀表、平臺和梯子(zi)等盡可能集(ji)中布置在(zai)模(mo)塊(kuai)內。減少模(mo)塊(kuai)或(huo)模(mo)塊(kuai)組之間(jian)的接(jie)口。
③. 設(she)(she)計時(shi)需滿(man)足標準規范對(dui)安(an)全、操作、維(wei)護和檢修(xiu)等空間的(de)要求。管道設(she)(she)計還需考慮運輸(shu)、吊裝過程中臨(lin)時(shi)加固(gu)措施。泵、換熱器等設(she)(she)備和管道閥(fa)組(zu)等安(an)裝在鋼結構底板上。
④. 每個(ge)(ge)模塊(kuai)的(de)尺寸需嚴(yan)格(ge)控制在最大(da)尺寸和最大(da)重量(liang)范圍內。將(jiang)超大(da)設(she)備整體(ti)或局(ju)部(bu)單(dan)獨(du)視作一個(ge)(ge)模塊(kuai)設(she)計。例如，可將(jiang)加(jia)熱爐(lu)整個(ge)(ge)爐(lu)體(ti)分為對流室(shi)、輻射(she)室(shi)、余熱回收和煙(yan)囪等幾個(ge)(ge)模塊(kuai)，有些(xie)平臺設(she)計為可拆卸(xie)式(shi)平臺，以滿足運輸的(de)要求。
⑤. 模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)(she)計(ji)制(zhi)圖(tu)，可采(cai)用(yong)三維或二維軟件(jian)設(she)(she)計(ji)。設(she)(she)計(ji)文件(jian)以模(mo)(mo)塊(kuai)為基本單位完(wan)成，文件(jian)編號細分到每個模(mo)(mo)塊(kuai)。
⑥. 模(mo)塊內部(bu)的(de)(de)鋼(gang)結構(gou)以(yi)焊接(jie)為主，模(mo)塊之間的(de)(de)鋼(gang)結構(gou)連接(jie)盡(jin)量(liang)采用螺(luo)栓(shuan)(shuan)等形式連接(jie)，模(mo)塊中的(de)(de)輔(fu)助支承構(gou)件、設備管(guan)道(dao)的(de)(de)臨(lin)輔(fu)助運(yun)輸時支承件可(ke)采用螺(luo)栓(shuan)(shuan)連接(jie)，以(yi)便于組裝(zhuang)就位后拆除。
⑦. 模(mo)塊(kuai)之間管道連(lian)(lian)接處(chu)可采用法蘭或焊接連(lian)(lian)接，對(dui)于高溫、高壓、有毒和可燃介質管道宜采用焊接連(lian)(lian)接。模(mo)塊(kuai)在(zai)制(zhi)造(zao)廠內完成模(mo)塊(kuai)內部管道、結構涂裝，完成設備和管道的無(wu)損檢驗、吹掃試壓、絕熱涂漆、儀(yi)表(biao)及平臺安裝。模(mo)塊(kuai)建造(zao)完成后需對(dui)相鄰的模(mo)塊(kuai)在(zai)制(zhi)造(zao)廠內進行預拼裝，確保在(zai)項目現場(chang)模(mo)塊(kuai)的精準對(dui)接。
⑧. 模塊之間(jian)的儀(yi)表(biao)、電氣等電纜需(xu)在項(xiang)目(mu)現場完成(cheng)。
3. 模塊(kuai)化(hua)建(jian)造的過程及(ji)問題
預(yu)制完(wan)成后，數日的海路(lu)、陸路(lu)運輸及(ji)運輸起吊期是(shi)對(dui)模(mo)塊(kuai)(kuai)結構的一次嚴峻檢驗。避免吊裝(zhuang)(zhuang)時模(mo)塊(kuai)(kuai)變(bian)形。所有的模(mo)塊(kuai)(kuai)運到現場后，完(wan)成整套(tao)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的拼裝(zhuang)(zhuang)，所有螺栓進行連(lian)接。
相對于(yu)傳統裝(zhuang)置(zhi)的建設(she)模(mo)式，模(mo)塊(kuai)化設(she)計(ji)周(zhou)期和模(mo)塊(kuai)運輸(shu)時間(jian)有所延(yan)長，相應(ying)增(zeng)加制造模(mo)塊(kuai)的運輸(shu)防護、裝(zhuang)卸(xie)、鋼結構、防變形輔助支承構件、大(da)型吊裝(zhuang)等費(fei)用，從(cong)而導致設(she)計(ji)、施工(gong)費(fei)用的增(zeng)加。因此(ci)，裝(zhuang)置(zhi)是否(fou)采用模(mo)塊(kuai)化設(she)計(ji)還需充分(fen)考慮項目工(gong)程的綜合造價和總體進度。
在一(yi)些建(jian)設地人工(gong)成本更(geng)高、氣候環境惡劣的地區，壓力(li)管道模塊化(hua)(hua)設計(ji)建(jian)造(zao)具有優勢(shi)。對于一(yi)些工(gong)藝流程(cheng)標準化(hua)(hua)程(cheng)度較高的石油(you)化(hua)(hua)工(gong)裝置，模塊化(hua)(hua)設計(ji)成為一(yi)種理想的建(jian)造(zao)方案。
