用積木搭建(jian)一棟自(zi)己設計的房子，是不(bu)少(shao)人(ren)童(tong)年美好的回憶。石油化工(gong)裝置(zhi)也能像搭積木一樣建(jian)造(zao)起來(lai)。隨著計算機(ji)設計技術(shu)、施工(gong)機(ji)械化程度(du)提高(gao)，現代化大型吊裝運輸能力不(bu)斷增(zeng)強，模塊化設計、制造(zao)正在(zai)取(qu)代傳統(tong)設計與傳統(tong)現場施工(gong)。
模塊化(hua)(hua)技術起源于(yu)19世紀70年(nian)代，隨著近些年(nian)數字化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)設(she)(she)(she)(she)計(ji)手段(duan)的(de)(de)提高，模塊化(hua)(hua)設(she)(she)(she)(she)計(ji)又(you)被注(zhu)入了新的(de)(de)因素。裝(zhuang)置模塊化(hua)(hua)設(she)(she)(she)(she)計(ji)是通(tong)過(guo)集成(cheng)(cheng)設(she)(she)(she)(she)計(ji)，將(jiang)石油化(hua)(hua)工(gong)裝(zhuang)置按區域劃分(fen)成(cheng)(cheng)若(ruo)干可在制造(zao)廠(chang)或項(xiang)目建(jian)設(she)(she)(she)(she)場(chang)地(di)內進行建(jian)造(zao)的(de)(de)模塊，現場(chang)完(wan)成(cheng)(cheng)組裝(zhuang)和連(lian)接(jie)，以最(zui)大限度(du)地(di)減少項(xiang)目現場(chang)施工(gong)量的(de)(de)設(she)(she)(she)(she)計(ji)過(guo)程。
浙江至(zhi)德鋼業有限公司技術人員參與(yu)負責設(she)計的某(mou)國外(wai)工(gong)程采用模塊(kuai)(kuai)化(hua)設(she)計與(yu)施(shi)(shi)工(gong)，建(jian)設(she)工(gong)期減(jian)少(shao)了50％，惡劣環境施(shi)(shi)工(gong)現場人員減(jian)少(shao)70％。壓(ya)力管(guan)道(dao)專業主(zhu)導的模塊(kuai)(kuai)化(hua)設(she)計，在設(she)計時將整套裝(zhuang)置分為了若干(gan)個模塊(kuai)(kuai)，在異地獨立的生產車間內(nei)，所有的設(she)備、管(guan)道(dao)、儀表(biao)、電(dian)線等都在鋼結構的框(kuang)架(jia)內(nei)進(jin)行(xing)預(yu)組裝(zhuang)，完成后被運往施(shi)(shi)工(gong)現場，與(yu)公用設(she)施(shi)(shi)對接(jie)并進(jin)行(xing)拼裝(zhuang)。
1. 模塊化設計建造的(de)優勢
模塊(kuai)化(hua)設計建造具有諸多優勢，包括工(gong)期(qi)短、施工(gong)現場人員少、施工(gong)效(xiao)率與質量可控性更好、施工(gong)安全性更高等(deng)。
a. 工期短(duan)
傳統建設工(gong)(gong)程需要先完成建筑工(gong)(gong)地土建，再(zai)進行上方(fang)工(gong)(gong)廠管道建設。而模塊化設計建造，由于工(gong)(gong)廠在(zai)異(yi)地車間預制(zhi)，土建和管道建設可以同時進行，因此能夠節省(sheng)工(gong)(gong)期。
b. 施工效率(lv)高(gao)
這(zhe)種異地車間預制在廠房(fang)(fang)內進行(xing)，不受天(tian)氣、環境等外界因素(su)的(de)影響，因此工人的(de)工作效率顯著提升，工程質量(liang)也更高(gao)。傳統的(de)裝置建(jian)造在雷雨(yu)天(tian)就(jiu)得暫(zan)停焊接工作，而廠房(fang)(fang)內則完全沒有(you)這(zhe)些因素(su)的(de)干擾，溫(wen)度(du)、濕度(du)得到控制，還大(da)大(da)提高(gao)了焊接的(de)質量(liang)。
c. 安全性高
預(yu)(yu)制(zhi)模式還(huan)免去了(le)(le)不(bu)少安全和污染隱(yin)患，提高了(le)(le)施(shi)(shi)工安全性。傳統建設工程需(xu)配置固定(ding)腳(jiao)手架，施(shi)(shi)工人(ren)員爬上爬下有不(bu)少潛在風(feng)險。而車(che)間(jian)內預(yu)(yu)制(zhi)建造，減少了(le)(le)固定(ding)腳(jiao)手架。預(yu)(yu)制(zhi)車(che)間(jian)內還(huan)能進行管道自動焊(han)接，沒有煙霧、減少噪聲。
2. 模塊化設計(ji)的特點
盡管(guan)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)設計(ji)建造好處較多，但(dan)想要建成一座模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)工(gong)廠著(zhu)實不(bu)易。需要考慮設計(ji)及模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)施(shi)工(gong)的(de)(de)限制很多，例如，石油(you)化(hua)工(gong)裝(zhuang)置一些大型(xing)設備無(wu)法分割(ge)成能(neng)運輸的(de)(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)，一些高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)劇(ju)毒(du)流體管(guan)道的(de)(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)化(hua)設計(ji)也有較大的(de)(de)問(wen)題(ti)，特別是預制模(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)“最(zui)后(hou)兩(liang)公里的(de)(de)陸路運輸條(tiao)件”影響(xiang)較大。
首(shou)先進行道(dao)路勘察，包(bao)括(kuo)運輸時將經過的輪船、碼頭、陸路等(deng)情況(kuang)，在掌握模塊制(zhi)造、運輸、拼(pin)裝過程(cheng)中的各項外界因素后，再著手設(she)計(ji)。
模塊(kuai)化設(she)計中(zhong)既(ji)要考慮(lv)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)本身(shen)，也要考慮(lv)模塊(kuai)的(de)(de)(de)分割問題。例(li)如，有(you)的(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)大型設(she)備不能拆分，每個(ge)模塊(kuai)設(she)計都需符合運輸條(tiao)件(jian)(jian)，模塊(kuai)間的(de)(de)(de)連(lian)接也要盡量減少。模塊(kuai)在吊裝(zhuang)(zhuang)、運輸中(zhong)的(de)(de)(de)變形會對拼裝(zhuang)(zhuang)造成(cheng)困難(nan)。需要全方位(wei)計算模塊(kuai)的(de)(de)(de)受力(li)條(tiao)件(jian)(jian)，找到精確的(de)(de)(de)重心，從而結構專(zhuan)業可以精準設(she)計鋼結構和模塊(kuai)的(de)(de)(de)連(lian)接。
①. 裝置應(ying)具(ju)(ju)備成(cheng)熟(shu)的工(gong)藝(yi)，在工(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)中將每個工(gong)藝(yi)單元劃分成(cheng)若干具(ju)(ju)有完整工(gong)藝(yi)過程(cheng)(cheng)功能的區塊。機泵、換熱器等設備應(ying)盡量選擇體(ti)積小的設備。如果設備尺(chi)寸(cun)較大無(wu)法(fa)滿足模塊布置要(yao)求(qiu)，則需進行設備拆(chai)分劃塊。
②. 將設備、管道、電氣、儀表(biao)、平(ping)臺和(he)梯(ti)子等盡可能(neng)集中(zhong)布置在模塊內。減少模塊或模塊組之間的接口。
③. 設計(ji)時(shi)需滿(man)足標準規(gui)范對安(an)(an)全(quan)、操(cao)作、維護和(he)檢修等(deng)空間的要求。管(guan)道設計(ji)還需考(kao)慮(lv)運輸(shu)、吊裝(zhuang)過程中臨時(shi)加固措施(shi)。泵、換熱器等(deng)設備和(he)管(guan)道閥組等(deng)安(an)(an)裝(zhuang)在(zai)鋼結構底板(ban)上(shang)。
④. 每個(ge)模塊的尺(chi)寸(cun)需嚴格控制在最大尺(chi)寸(cun)和最大重量范圍內。將超大設備整體或(huo)局(ju)部(bu)單獨視作一個(ge)模塊設計。例如，可(ke)將加熱爐(lu)整個(ge)爐(lu)體分為(wei)對(dui)流室(shi)、輻射(she)室(shi)、余熱回收和煙囪等幾個(ge)模塊，有些平(ping)臺設計為(wei)可(ke)拆卸式平(ping)臺，以滿足運輸(shu)的要(yao)求(qiu)。
⑤. 模塊(kuai)化設(she)計(ji)(ji)制圖，可(ke)采用三維或二(er)維軟件設(she)計(ji)(ji)。設(she)計(ji)(ji)文(wen)件以(yi)模塊(kuai)為基本單(dan)位完(wan)成，文(wen)件編號細分到每個模塊(kuai)。
⑥. 模塊內部(bu)的(de)鋼(gang)結(jie)構以焊(han)接(jie)(jie)為主，模塊之間的(de)鋼(gang)結(jie)構連接(jie)(jie)盡量(liang)采(cai)用螺栓等形(xing)式(shi)連接(jie)(jie)，模塊中的(de)輔助支(zhi)承構件(jian)、設備(bei)管道的(de)臨輔助運輸時支(zhi)承件(jian)可采(cai)用螺栓連接(jie)(jie)，以便于(yu)組裝就位后拆除。
⑦. 模(mo)塊(kuai)(kuai)之間管(guan)道(dao)連(lian)接(jie)處(chu)可(ke)采用(yong)法蘭(lan)或焊接(jie)連(lian)接(jie)，對(dui)于高(gao)溫、高(gao)壓、有毒和(he)(he)可(ke)燃介質管(guan)道(dao)宜采用(yong)焊接(jie)連(lian)接(jie)。模(mo)塊(kuai)(kuai)在制造(zao)(zao)廠內(nei)完(wan)成(cheng)(cheng)模(mo)塊(kuai)(kuai)內(nei)部管(guan)道(dao)、結構涂(tu)裝，完(wan)成(cheng)(cheng)設備和(he)(he)管(guan)道(dao)的(de)無(wu)損(sun)檢驗(yan)、吹掃(sao)試壓、絕熱涂(tu)漆、儀表及平臺安裝。模(mo)塊(kuai)(kuai)建造(zao)(zao)完(wan)成(cheng)(cheng)后需對(dui)相(xiang)鄰的(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)在制造(zao)(zao)廠內(nei)進行預拼裝，確保(bao)在項目現場模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)精準對(dui)接(jie)。
⑧. 模塊之(zhi)間的儀(yi)表、電(dian)氣等(deng)電(dian)纜需在項目現(xian)場完成。
3. 模塊化建(jian)造(zao)的過程及問題
預制完(wan)成后(hou)(hou)，數日的(de)海路(lu)、陸路(lu)運輸(shu)及運輸(shu)起吊期(qi)是對模(mo)(mo)塊結構的(de)一次嚴峻檢驗。避免吊裝時模(mo)(mo)塊變(bian)形。所有的(de)模(mo)(mo)塊運到現場后(hou)(hou)，完(wan)成整(zheng)套裝置的(de)拼裝，所有螺栓進(jin)行(xing)連接。
相對(dui)于傳統裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置的(de)建設模(mo)式，模(mo)塊(kuai)(kuai)化設計(ji)周期和模(mo)塊(kuai)(kuai)運輸時間有所延長，相應增(zeng)(zeng)加制造(zao)模(mo)塊(kuai)(kuai)的(de)運輸防護、裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)卸、鋼結構(gou)、防變形輔助(zhu)支(zhi)承構(gou)件、大型(xing)吊裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)等費用(yong)，從而(er)導致設計(ji)、施(shi)工(gong)費用(yong)的(de)增(zeng)(zeng)加。因(yin)此(ci)，裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置是否采(cai)用(yong)模(mo)塊(kuai)(kuai)化設計(ji)還需充分(fen)考慮項目(mu)工(gong)程(cheng)的(de)綜合造(zao)價和總(zong)體進度。
在(zai)一些(xie)建(jian)設地人工(gong)(gong)成本更高、氣(qi)候環境惡劣的地區，壓力管道模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)設計建(jian)造具有優勢。對(dui)于一些(xie)工(gong)(gong)藝流程(cheng)標準化(hua)(hua)程(cheng)度較高的石油(you)化(hua)(hua)工(gong)(gong)裝置，模(mo)塊(kuai)化(hua)(hua)設計成為一種理想的建(jian)造方案。
