用積(ji)(ji)木搭建一棟自己設(she)(she)計(ji)的(de)房子，是不(bu)少人童年美(mei)好的(de)回憶。石(shi)油化(hua)工(gong)裝(zhuang)置也能像搭積(ji)(ji)木一樣建造起來。隨著計(ji)算機(ji)(ji)設(she)(she)計(ji)技術、施(shi)工(gong)機(ji)(ji)械(xie)化(hua)程度提高(gao)，現(xian)代化(hua)大型吊裝(zhuang)運輸能力不(bu)斷增強，模塊化(hua)設(she)(she)計(ji)、制造正在取代傳統(tong)設(she)(she)計(ji)與(yu)傳統(tong)現(xian)場施(shi)工(gong)。
模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)(hua)技(ji)術起源于19世(shi)紀(ji)70年(nian)代，隨(sui)著(zhu)近些年(nian)數字化(hua)(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)(hua)設計(ji)(ji)(ji)手段的提高，模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)(hua)設計(ji)(ji)(ji)又被注入了新的因素。裝(zhuang)置模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)(hua)(hua)設計(ji)(ji)(ji)是通過集成設計(ji)(ji)(ji)，將石(shi)油(you)化(hua)(hua)(hua)工裝(zhuang)置按(an)區域(yu)劃分成若干(gan)可在制造廠或項目建設場地內進行建造的模(mo)塊(kuai)(kuai)，現場完(wan)成組(zu)裝(zhuang)和(he)連接，以最(zui)大限度地減(jian)少項目現場施工量的設計(ji)(ji)(ji)過程(cheng)。
浙江至德(de)鋼業有限公司技術人員參與負責(ze)設(she)計(ji)(ji)的某國外工(gong)程采用模(mo)塊化(hua)設(she)計(ji)(ji)與施工(gong)，建設(she)工(gong)期減少了50％，惡劣環境施工(gong)現場人員減少70％。壓力管道(dao)專業主導的模(mo)塊化(hua)設(she)計(ji)(ji)，在(zai)設(she)計(ji)(ji)時將整套裝(zhuang)置分為(wei)了若(ruo)干個(ge)模(mo)塊，在(zai)異(yi)地獨立(li)的生產車間(jian)內，所有的設(she)備(bei)、管道(dao)、儀表、電(dian)線等都在(zai)鋼結構的框架內進行(xing)預組裝(zhuang)，完成后(hou)被運往施工(gong)現場，與公用設(she)施對接并進行(xing)拼裝(zhuang)。
1. 模(mo)塊化(hua)設計建造的優勢
模(mo)塊化設(she)計建造具(ju)有諸多優勢，包(bao)括工期短、施工現場人員少、施工效率與質量可(ke)控性(xing)更好、施工安全性(xing)更高等。
a. 工期短
傳統(tong)建(jian)(jian)(jian)設工(gong)程需要先完成建(jian)(jian)(jian)筑工(gong)地土建(jian)(jian)(jian)，再進(jin)行上(shang)方(fang)工(gong)廠管道(dao)建(jian)(jian)(jian)設。而模(mo)塊化(hua)設計建(jian)(jian)(jian)造，由于工(gong)廠在異地車間(jian)預制，土建(jian)(jian)(jian)和(he)管道(dao)建(jian)(jian)(jian)設可以同時進(jin)行，因此能夠(gou)節省(sheng)工(gong)期。
b. 施工效率高
這種異地車間預(yu)制(zhi)在(zai)廠房內進行(xing)，不受天(tian)氣、環境等外界因(yin)素的(de)影響，因(yin)此工人的(de)工作效率顯著(zhu)提升，工程質量也更高(gao)。傳(chuan)統的(de)裝(zhuang)置(zhi)建(jian)造在(zai)雷(lei)雨天(tian)就得暫停焊接工作，而廠房內則完全沒有(you)這些因(yin)素的(de)干擾，溫度(du)(du)、濕度(du)(du)得到控制(zhi)，還大大提高(gao)了焊接的(de)質量。
c. 安全性高
預制模式還免去了(le)不少安全和污染隱患，提高了(le)施工安全性。傳統建(jian)設工程需(xu)配置固定腳手(shou)(shou)架(jia)，施工人員(yuan)爬(pa)上爬(pa)下有不少潛在風險。而(er)車(che)間內(nei)預制建(jian)造，減少了(le)固定腳手(shou)(shou)架(jia)。預制車(che)間內(nei)還能進行管道自(zi)動焊(han)接，沒有煙霧(wu)、減少噪聲(sheng)。
2. 模塊化設計的特點
盡管模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)設(she)計建(jian)造好處較多，但想要建(jian)成(cheng)一(yi)座模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)工(gong)廠(chang)著實不易。需要考(kao)慮設(she)計及模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)施(shi)工(gong)的(de)限制很多，例如，石油化(hua)工(gong)裝置一(yi)些大(da)(da)型設(she)備無法分割成(cheng)能(neng)運(yun)輸的(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)，一(yi)些高溫(wen)高壓劇毒流體管道的(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)化(hua)設(she)計也(ye)有較大(da)(da)的(de)問題，特別是(shi)預制模(mo)塊(kuai)(kuai)“最(zui)后兩公里(li)的(de)陸路運(yun)輸條件”影響較大(da)(da)。
首先進行道(dao)路勘察，包括運輸時將經過的輪(lun)船、碼(ma)頭(tou)、陸路等情況，在掌握模塊制造、運輸、拼裝(zhuang)過程中的各(ge)項(xiang)外界因素后，再著(zhu)手設計(ji)。
模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)化設(she)計(ji)中(zhong)(zhong)既要考慮(lv)(lv)裝置(zhi)本身，也要考慮(lv)(lv)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的分割問(wen)題(ti)。例如，有的裝置(zhi)大型設(she)備(bei)不能拆分，每(mei)個模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)設(she)計(ji)都(dou)需(xu)符(fu)合運輸(shu)條件，模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)間的連(lian)接(jie)也要盡量減少。模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)在吊裝、運輸(shu)中(zhong)(zhong)的變形會對拼(pin)裝造(zao)成困難。需(xu)要全方位計(ji)算模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的受力條件，找到(dao)精確的重(zhong)心，從而結構專業可以(yi)精準設(she)計(ji)鋼結構和模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)的連(lian)接(jie)。
①. 裝置應具備(bei)(bei)成熟(shu)的(de)工(gong)藝，在(zai)工(gong)藝流程中將每個工(gong)藝單元劃分成若干(gan)具有完整(zheng)工(gong)藝過程功能(neng)的(de)區(qu)塊(kuai)。機泵、換熱器等設(she)備(bei)(bei)應盡量選擇(ze)體積小(xiao)的(de)設(she)備(bei)(bei)。如果設(she)備(bei)(bei)尺寸較(jiao)大無法滿足模塊(kuai)布(bu)置要求，則需進(jin)行設(she)備(bei)(bei)拆分劃塊(kuai)。
②. 將設備、管道、電(dian)氣、儀表(biao)、平臺和梯(ti)子等盡可能集中布置在模塊內。減少模塊或模塊組之間(jian)的(de)接口(kou)。
③. 設計(ji)時需滿足標準(zhun)規范(fan)對安全、操作、維護和(he)檢修等(deng)空(kong)間的(de)要(yao)求。管(guan)道(dao)設計(ji)還需考慮(lv)運輸、吊裝過(guo)程中臨時加固(gu)措(cuo)施。泵、換(huan)熱器等(deng)設備和(he)管(guan)道(dao)閥組等(deng)安裝在鋼(gang)結構底(di)板上。
④. 每個(ge)模塊的尺寸需嚴格(ge)控制在最(zui)大(da)(da)尺寸和最(zui)大(da)(da)重(zhong)量(liang)范圍內。將超大(da)(da)設備整(zheng)體(ti)或局部單(dan)獨(du)視作一個(ge)模塊設計。例如，可將加熱(re)爐整(zheng)個(ge)爐體(ti)分為(wei)對流(liu)室(shi)、輻射室(shi)、余熱(re)回收和煙囪等幾個(ge)模塊，有些(xie)平(ping)臺設計為(wei)可拆卸式平(ping)臺，以(yi)滿(man)足(zu)運輸的要求。
⑤. 模塊(kuai)化設(she)計(ji)制圖，可采用(yong)三(san)維或(huo)二維軟件設(she)計(ji)。設(she)計(ji)文件以(yi)模塊(kuai)為基(ji)本(ben)單位完成(cheng)，文件編號細分到每個模塊(kuai)。
⑥. 模塊(kuai)內部的鋼(gang)結構以焊接為(wei)主，模塊(kuai)之(zhi)間的鋼(gang)結構連(lian)(lian)接盡量采用螺栓等形式(shi)連(lian)(lian)接，模塊(kuai)中的輔助(zhu)支(zhi)承構件、設備(bei)管道(dao)的臨輔助(zhu)運輸(shu)時支(zhi)承件可采用螺栓連(lian)(lian)接，以便于(yu)組(zu)裝就位(wei)后拆除。
⑦. 模塊(kuai)(kuai)(kuai)之間(jian)管道連(lian)(lian)接(jie)(jie)處可采(cai)用(yong)法蘭或焊接(jie)(jie)連(lian)(lian)接(jie)(jie)，對(dui)于(yu)高溫、高壓(ya)、有毒和(he)可燃介(jie)質(zhi)管道宜采(cai)用(yong)焊接(jie)(jie)連(lian)(lian)接(jie)(jie)。模塊(kuai)(kuai)(kuai)在(zai)制造(zao)廠(chang)內完成模塊(kuai)(kuai)(kuai)內部(bu)管道、結構涂裝，完成設備和(he)管道的(de)無損(sun)檢驗、吹掃試壓(ya)、絕(jue)熱涂漆、儀表及平(ping)臺(tai)安(an)裝。模塊(kuai)(kuai)(kuai)建造(zao)完成后需對(dui)相(xiang)鄰的(de)模塊(kuai)(kuai)(kuai)在(zai)制造(zao)廠(chang)內進(jin)行預拼裝，確(que)保(bao)在(zai)項目現場模塊(kuai)(kuai)(kuai)的(de)精準對(dui)接(jie)(jie)。
⑧. 模(mo)塊之間的儀表、電氣等電纜需在(zai)項目現場完(wan)成。
3. 模(mo)塊(kuai)化建造(zao)的過程及問(wen)題
預(yu)制完成(cheng)(cheng)后(hou)，數日的(de)海路(lu)、陸路(lu)運輸及運輸起(qi)吊(diao)期(qi)是對(dui)模(mo)(mo)塊結構的(de)一(yi)次嚴峻(jun)檢驗。避(bi)免吊(diao)裝(zhuang)時(shi)模(mo)(mo)塊變形。所有(you)的(de)模(mo)(mo)塊運到現場后(hou)，完成(cheng)(cheng)整套裝(zhuang)置的(de)拼裝(zhuang)，所有(you)螺栓進行連接。
相(xiang)對于傳統裝置的(de)建設(she)(she)模式，模塊(kuai)化設(she)(she)計周期和(he)模塊(kuai)運輸(shu)時間有所延長，相(xiang)應增(zeng)(zeng)加制造模塊(kuai)的(de)運輸(shu)防護(hu)、裝卸、鋼結構(gou)、防變形(xing)輔(fu)助支承(cheng)構(gou)件、大型吊裝等(deng)費用，從而(er)導致設(she)(she)計、施工(gong)費用的(de)增(zeng)(zeng)加。因(yin)此，裝置是否(fou)采(cai)用模塊(kuai)化設(she)(she)計還需(xu)充分考慮(lv)項目工(gong)程的(de)綜合造價和(he)總體進度。
在一些建(jian)設地人(ren)工成(cheng)本更(geng)高(gao)、氣候(hou)環境惡劣的地區，壓力管(guan)道模(mo)塊化(hua)(hua)設計(ji)建(jian)造具有優勢(shi)。對(dui)于一些工藝(yi)流程標準化(hua)(hua)程度較(jiao)高(gao)的石油化(hua)(hua)工裝置，模(mo)塊化(hua)(hua)設計(ji)成(cheng)為一種理(li)想(xiang)的建(jian)造方案。
