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石化行業(yè)模塊化撬裝設計

發(fā)布時間：

2024-06-06 08:58

1 模塊化橇裝化概念

當前發(fā)展趨勢下，設備集成一體化已經(jīng)成為石化行業(yè)建設工程中新建裝置的常規(guī)要求，而模塊化撬裝化組合是重要的集成化方式之一。

重量超10000噸的模塊

撬裝化原指一組設備固定在一個角鋼或工字鋼制成的底座上，通過撬杠或者起重設備就能移動整套裝置。工業(yè)上撬裝設備應用廣泛，比如：撬裝式發(fā)電機組、換熱機組、脫水裝置等多種形式。

模塊化是通過對各種工藝設備的高效集成，使得每個撬塊都有獨立的功能，同時能夠實現(xiàn)不同撬塊之間的協(xié)同運行，便于分散式搬遷、運移，降低吊裝難度。

模塊化撬裝化設備具有集成度高、設計周期短、施工周期短、占地面積小、控制系統(tǒng)先進、設備噪聲小、運行可靠等優(yōu)點，有效解決了建設現(xiàn)場的施工技術難題。

模塊是功能上相對集成，撬塊上空間上相對集成，一個模塊可能包含幾個撬塊，一個撬塊也可能包含幾個模塊。

2 模塊化撬裝化設計

2.1 設計思路

【模塊化設計】

①以工藝功能單元為基礎，將裝置分為多個單一功能單元，形成系列模塊單元。

②以模塊單元為整體，衡量單個模塊單元內設備最大尺寸和重量，同時考量實際運輸可行性和現(xiàn)場就位安裝便利性，最終將工藝單元模塊內的管道、設備、電儀等集成統(tǒng)一整體，確定模塊布局。

③模塊內的管道設計盡可能包含在模塊界區(qū)內，閥門宜采用管道直焊，緊湊安裝。

④以關鍵設備為主，配套設備為輔，包括其管線、儀表、閥門全部集成一體，方便后續(xù)成撬。

⑤模塊單元控制線路、電儀線路均分別提前有序接入裝置控制柜，到現(xiàn)場通電后，簡單調試確認即可投入使用。

【撬裝化設計】

①根據(jù)工藝流程，將各模塊單元內設備、管道、儀表等全部組裝成撬，形成多個單元撬。

②根據(jù)設備布置和整體重量情況，確定底座尺寸、承重梁位置和鋼結構型號。

③以工藝管道布置圖和流程走向在鋼結構底座上確定管道支架位置，盡量減少撬間管道連接。

④整體成撬設計時應充分考慮吊裝運輸、現(xiàn)場安裝、方便操作、維修等因素，達到實用性強的要求。

2.2 裝置布局要點

以模塊化撬裝化布置為技術原則，按照劃分好的模塊單元，設備主要以同一平臺布置方式為主，滿足間距規(guī)范要求，盡可能緊湊擺布，并且滿足操作、檢維修空間需求。此外，裝置內的所有管線、儀表等全部預制安裝完成，到現(xiàn)場后，撬間管道焊接碰口即可完成工藝安裝。

撬塊配管原則撬塊配管原則主要有以下幾點：

（1）符合工藝流程要求，滿足撬塊尺寸和重量要求；

（2）便于操作管理，并能保證安全生產(chǎn)；

（3）便于管道的維護和閥門的操作；

（4）要求整體和諧美觀，盡量節(jié)省材料。

設計人員在撬塊建模時應認真遵守配管原則，從設備布置方面下功夫，將相對高的設備布置在中間，相對低矮的設備和閥門布置在撬塊周邊，如此維修人員及其工具能夠很方便地接近設備，對日常運行、維護以及檢修、拆裝都具有重要意義。如圖1所示，脫酸裝置中較大的再生塔回流罐布置在撬塊中間，兩個較小的回流泵及閥門布置在周邊。

為了方便將來現(xiàn)場的快速可靠連接，撬塊與撬塊之間的管道應盡量設計為法蘭連接。撬塊內如果設置人員通道的話，其寬度不能小于900mm，高度不得低于2150mm。

2.3 設備材料選型要點

設備以工藝需要為依據(jù)，滿足工藝要求為原則，并盡量體現(xiàn)其技術先進性、生產(chǎn)安全性和經(jīng)濟合理性，以達到標準化設計和工廠化預制。

非標設備的設計依據(jù)是工藝專業(yè)提供的設備條件表及其附圖，設計壓力、設計溫度應按工藝條件和國家標準《壓力容器：GB150.1~150.4-2011》等相關設計標準的規(guī)定確定。在設備的設計方面，將根據(jù)裝置的具體情況，力求做到操作可靠、技術先進、經(jīng)濟合理。

設備盡可能采用模塊化撬塊化的裝備，應考慮采取分段制造、運輸，現(xiàn)場組焊、檢驗，以達到現(xiàn)場模塊化施工的效果。

2.4 撬塊試壓和運輸

整個撬塊完成設計出圖后在工廠進行制造安裝，完工后對每一個撬塊按照國家標準要求進行探傷、水壓試驗和氣密性試驗、吹掃、防腐保溫工作，以保證撬塊的質量與可靠性，達到出場即能用要求。撬塊經(jīng)歷海運和陸運，情況復雜，保證運輸過程中撬塊不受損傷非常重要。運輸時需將設備和撬塊分類包裝，放置防水箱內，同時為了方便現(xiàn)場布置和拆卸，每個箱子附帶清單，寫明設備撬塊的名稱編號、設備清單和圖紙編號等。

此外，為了方便清關，所有箱體都要在外面顯著處表明項目名稱、裝置名稱、設備標簽和采購訂單等。

3 模塊化撬裝化技術的挑戰(zhàn)

石化行業(yè)模塊化撬裝化技術將大型裝置的生產(chǎn)單元按功能要求和運輸限制條件分割成多個單元，分別設計，在預制工廠內對每個模塊單元內的設備、管道、儀表等進行預制安裝，然后初步整合在一起進行簡單調試，再將模塊進行拆分，運至現(xiàn)場組裝復原，最后經(jīng)整體調試、試壓后運行。這種技術在工程的安全、環(huán)保、進度、成本、質量等方面具有顯著優(yōu)勢，但在實際應用中也面臨一些挑戰(zhàn)和障礙。

3.1 技術難題

模塊化撬裝化技術的實施需要克服一系列技術難題，包括模塊化設計的精確性、模塊化組件的制造精度、模塊化組件的運輸和安裝的可行性等。

①多專業(yè)協(xié)同設計：模塊化橇裝化設備涉及工藝、設備、管道、結構、電氣等多個專業(yè)，需要高效的協(xié)同設計和精確的施工計劃。

②三維建模工作量大：由于橇裝設備結構復雜，需要進行詳細的三維建模以確保設計合理，避免沖突。

③現(xiàn)場組裝與拆卸：多層橇裝化裝置在廠內制作時需分層組裝，考慮到現(xiàn)場的吊裝、運輸和二次組裝的需要，需要制定詳細的方案。

此外，模塊化設計還需要考慮物理條件、資質條件、人和系統(tǒng)條件，以及智能化軟件的應用，這些都是實現(xiàn)模塊化設計的必要條件。

3.2 標準化和規(guī)模化

目前，國內和國際上的模塊化設計還處于初步發(fā)展階段，尚未形成標準的、規(guī)模化的模塊撬裝化制造業(yè)務鏈。這意味著在實施模塊化撬裝化技術時，可能缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，導致不同項目之間的兼容性和互換性問題。

3.3 環(huán)境和安全因素

在某些特殊環(huán)境下，如極端天氣條件或者復雜地形，模塊化撬裝化技術的實施可能會面臨更多的挑戰(zhàn)。例如，在復雜地形油田開發(fā)中，需要考慮如何在保證安全的前提下，實現(xiàn)模塊化撬裝化技術的應用。

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石化行業(yè)模塊化撬裝設計