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石化行業(yè)模塊化撬裝設(shè)計(jì)

發(fā)布時間：

2024-06-06 08:58

1 模塊化橇裝化概念

當(dāng)前發(fā)展趨勢下，設(shè)備集成一體化已經(jīng)成為石化行業(yè)建設(shè)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(shè)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(shè)備就能移動整套裝置。工業(yè)上撬裝設(shè)備應(yīng)用廣泛，比如：撬裝式發(fā)電機(jī)組、換熱機(jī)組、脫水裝置等多種形式。

模塊化是通過對各種工藝設(shè)備的高效集成，使得每個撬塊都有獨(dú)立的功能，同時能夠?qū)崿F(xiàn)不同撬塊之間的協(xié)同運(yùn)行，便于分散式搬遷、運(yùn)移，降低吊裝難度。

模塊化撬裝化設(shè)備具有集成度高、設(shè)計(jì)周期短、施工周期短、占地面積小、控制系統(tǒng)先進(jìn)、設(shè)備噪聲小、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了建設(shè)現(xiàn)場的施工技術(shù)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(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

【模塊化設(shè)計(jì)】

①以工藝功能單元為基礎(chǔ)，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(nèi)設(shè)備最大尺寸和重量，同時考量實(shí)際運(yùn)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(nèi)的管道、設(shè)備、電儀等集成統(tǒng)一整體，確定模塊布局。

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

④以關(guān)鍵設(shè)備為主，配套設(shè)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(diào)試確認(rèn)即可投入使用。

【撬裝化設(shè)計(jì)】

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

②根據(jù)設(shè)備布置和整體重量情況，確定底座尺寸、承重梁位置和鋼結(jié)構(gòu)型號。

③以工藝管道布置圖和流程走向在鋼結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮吊裝運(yùn)輸、現(xiàn)場安裝、方便操作、維修等因素，達(dá)到實(shí)用性強(qiáng)的要求。

2.2 裝置布局要點(diǎn)

以模塊化撬裝化布置為技術(shù)原則，按照劃分好的模塊單元，設(shè)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(nèi)的所有管線、儀表等全部預(yù)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(diǎn)：

（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(hù)和閥門的操作；

（4）要求整體和諧美觀，盡量節(jié)省材料。

設(shè)計(jì)人員在撬塊建模時應(yīng)認(rèn)真遵守配管原則，從設(shè)備布置方面下功夫，將相對高的設(shè)備布置在中間，相對低矮的設(shè)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(shè)備，對日常運(yùn)行、維護(hù)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(yīng)盡量設(shè)計(jì)為法蘭連接。撬塊內(nèi)如果設(shè)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(shè)備材料選型要點(diǎn)

設(shè)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(shù)先進(jìn)性、生產(chǎn)安全性和經(jīng)濟(jì)合理性，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和工廠化預(yù)制。

非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)依據(jù)是工藝專業(yè)提供的設(shè)備條件表及其附圖，設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度應(yīng)按工藝條件和國家標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器：GB150.1~150.4-2011》等相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定確定。在設(shè)備的設(shè)計(jì)方面，將根據(jù)裝置的具體情況，力求做到操作可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

設(shè)備盡可能采用模塊化撬塊化的裝備，應(yīng)考慮采取分段制造、運(yùn)輸，現(xiàn)場組焊、檢驗(yàn)，以達(dá)到現(xiàn)場模塊化施工的效果。

2.4 撬塊試壓和運(yùn)輸

整個撬塊完成設(shè)計(jì)出圖后在工廠進(jìn)行制造安裝，完工后對每一個撬塊按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行探傷、水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)、吹掃、防腐保溫工作，以保證撬塊的質(zhì)量與可靠性，達(dá)到出場即能用要求。撬塊經(jīng)歷海運(yùn)和陸運(yùn)，情況復(fù)雜，保證運(yùn)輸過程中撬塊不受損傷非常重要。運(yùn)輸時需將設(shè)備和撬塊分類包裝，放置防水箱內(nèi)，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(shè)備撬塊的名稱編號、設(shè)備清單和圖紙編號等。

此外，為了方便清關(guān)，所有箱體都要在外面顯著處表明項(xiàng)目名稱、裝置名稱、設(shè)備標(biāo)簽和采購訂單等。

3 模塊化撬裝化技術(shù)的挑戰(zhàn)

石化行業(yè)模塊化撬裝化技術(shù)將大型裝置的生產(chǎn)單元按功能要求和運(yùn)輸限制條件分割成多個單元，分別設(shè)計(jì)，在預(yù)制工廠內(nèi)對每個模塊單元內(nèi)的設(shè)備、管道、儀表等進(jìn)行預(yù)制安裝，然后初步整合在一起進(jìn)行簡單調(diào)試，再將模塊進(jìn)行拆分，運(yùn)至現(xiàn)場組裝復(fù)原，最后經(jīng)整體調(diào)試、試壓后運(yùn)行。這種技術(shù)在工程的安全、環(huán)保、進(jìn)度、成本、質(zhì)量等方面具有顯著優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用中也面臨一些挑戰(zhàn)和障礙。

3.1 技術(shù)難題

模塊化撬裝化技術(shù)的實(shí)施需要克服一系列技術(shù)難題，包括模塊化設(shè)計(jì)的精確性、模塊化組件的制造精度、模塊化組件的運(yùn)輸和安裝的可行性等。

①多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)：模塊化橇裝化設(shè)備涉及工藝、設(shè)備、管道、結(jié)構(gòu)、電氣等多個專業(yè)，需要高效的協(xié)同設(shè)計(jì)和精確的施工計(jì)劃。

②三維建模工作量大：由于橇裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要進(jìn)行詳細(xì)的三維建模以確保設(shè)計(jì)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(nèi)制作時需分層組裝，考慮到現(xiàn)場的吊裝、運(yùn)輸和二次組裝的需要，需要制定詳細(xì)的方案。

此外，模塊化設(shè)計(jì)還需要考慮物理?xiàng)l件、資質(zhì)條件、人和系統(tǒng)條件，以及智能化軟件的應(yīng)用，這些都是實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的必要條件。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化

目前，國內(nèi)和國際上的模塊化設(shè)計(jì)還處于初步發(fā)展階段，尚未形成標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)模化的模塊撬裝化制造業(yè)務(wù)鏈。這意味著在實(shí)施模塊化撬裝化技術(shù)時，可能缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致不同項(xiàng)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(fù)雜地形，模塊化撬裝化技術(shù)的實(shí)施可能會面臨更多的挑戰(zhàn)。例如，在復(fù)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(shí)現(xiàn)模塊化撬裝化技術(shù)的應(yīng)用。