试论石油化工工程模块化趋势.pdf

2 4 CHEMI CAL ENGI NEER玎 G DES I GN 试论石油化工工程模块化趋势 朱勇 福陆 中国工程建设有限公司上海2 0 1 1 0 3 摘要 结合国际石油化工工程多年的实例，分析和介绍了工程模块化设计建造技术的特点、优势， 对在 石油化工等工程项目上推广和应用工程模块化设计建造技术有着积极的意义。 关键词模块化设计石油化工 大型复 杂的机 电设备制造成积木 式 的多个板 块 ，在出厂前就完成 了大部分 以前要 求在现场进 行的测试 和调试工作。设备运 到现场后 ，只需要 简单 的将外部水 、电、气的管线接到 主要模块 中， 然后连接好 各模块之间的管线并进 行一些 简单 的 调整后就可 以投入使用 了，既节 省 了现场安 装和 调试 的时间 ，缩短了工期，又提高 了效 率 ，保 证 了质量 。 美 国普惠公 司 P R A T FWHI T N E Y 型 及其各类燃汽轮发电机组系列产品就是典型的积 木式结构 ，设备单机装机容量 5 5 MW。设备运到现 场后，如外围条件具备，仅一周时间就能完成全 部机组的安装 和调试 工作并投入发 电。美 国国防 部在伊拉克 战争 和阿富汗 战争多次使用 该机组用 于现场紧急发 电需要 ，组装效果见图 1 。 图 1 美国普 惠公 司 P R A r [ y WHI T N E Yl 型及其 各类燃汽轮发电机组系列产品 不 只是 机 电设备进行模块化建 造 ，在 热能机 组 、气体 发生装置、采油平 台、陆地上采 油及石 油化工等领域，模块化建造也已被广泛应用，受 到越来越 多行 业的重视和发展。海洋钻 井平 台的 建造，是石油领域模块化的先行者，在钻井平台 有限的空间里 ，把所有 的设备、管道 、电气设备 、 仪表控制 设备 以及 电缆 等进 行高度 集成模 块化 。 简单地说 ，模块化设计 建造就是首先进行模块 化 设计 ，然后进行 异地 建造和外 围运 输 ，最后进行 现场安装。 目前模块化设计 建造在陆地上石油化 工的应 用 ，已由发达 国家的大型工程公 司 如 F L U O R 发展到第三代 了。模块化建造 已在一些 国际知名 跨国石油公 司的工程 项 目中得到应用 ，如埃克森 美孚 E x x o n Mo b i l 、康菲 C o n o c o P h i l l i p s 、壳牌 S h e l 1 等。 在陆地上石 油和化工领域模块 化建造有很多 优点，大量现场 的工 作 量转 移 到制造 厂或基 地 ， 减少了现场的技术工人使用高峰，也缩小了现场 施工管理的规模，人力资源得到合理安排和使用； 可以减少施 工现场对环境 的影 响，如噪音污染 的 降低、污水减少等，使施工现场环境质量得到控 制；更多工作转移到 环境气候 因素可 以控制 的建 造基地开展 ，大量混凝 土在冬季浇注 的工期风 险 随之降低 ，也增 加 了施 工 的安全性 。此外模块 化 的建造减少了现场的起重机工作量，特别是在山 区 、沙漠等偏远 的地 方 ，降低 了现场起重机 台班 费用 ，制造 厂或 基地 起重 机 的费用 也大 幅降低 。 因此模块化 建造能提 高质量 ，缩 短建造工期 ，降 低总工程造价，提供给投资方更多的价值。 1 模块化设计建造的过去 第一代模块化主要集中在结构和管架方面， 把钢结构 和管道进行 集成模块化设计 和制造 ，加 快了现场 的施工进度。1 9 9 1年在加拿大 的项 目中 朱勇工程师。1 9 9 2 年毕业于抚顺石油学 院化工设备与机械专业。现从事工程设计和项 目管理工作。联系电话 0 2 1 2 3 2 5 0 8 5 8， E ma i l y o n g ． z h u flu o r ．c o n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m C HE MI C AL E N GI N E E R I NG D E S I G N 化 工设计 2 0 1 3 ， 2 3 5 装就位方式。 3 ． 6 协调管理技术 实现工艺模 块 化需要 整个 项 目人员 的努 力 ， 需要更高效 的项 目协 调管理 ，必须 重点注意 以下 几个方面① 总图设计 中要 由模 块化设计来 主导 和驱动，决定总图布置的设计，决不是总图来决 定模块化设计；② 取消用于管道连接的管廊，设 计 中要高度协调统一 ，综合考虑模块 的每一细节 ， 海上平 台的设 计方法 可以作参考 ；③ 用于设计 的 供货商文件非常重要 ，特别是单元包设备 的资料 直接影响到模块化 的进度 ，进度协 调管理对整个 项 目的成功至关重要 。 4 模块化设计建造对各专业的挑战 最新 的模块 化设计给各相关 设计专业提 出了 相应 的挑战。 1 工艺专业在基础设计后不要再改变 ，在基 础设计结束时每个工艺模块要固定下来。要提供 完整的工艺数据表以便于支持供货商早些提供设 备资料 。进度 安排上 ，一 般模块化 最终 的工艺要 比传统工艺设计提早确定。 2 土建结构专业要用钢结构来取代混凝土基 础 ，工艺包和模块 放置在桩基 上 ，结构上用 钢板 制作楼板，排水系统整合在模块内，建筑也是模 块化的一部分，选 中的钢结构制造商要提前介入 详细设计 ，进行结构方面的研究。 3 机械专业要提早拿到供货商资料 ，进行设 备模块考虑，泵等转动设备的操作范围最大限度 使用变频 电机来 实现工艺调 整控 制 ，在询价 阶段 的技术要求要具体 ，对建模至关重要。 4 管道专业用模块中的管架取代传统的连接 管廊 ，地下管线用预置在模块中的管线代替 ，可以 卜 一 卜 * - 卜 ” - _ 一 卜 一 H * “ 一 使用海上钻井平 台的管线布置原则进行设 计 ，考 虑使用短半径弯头来进行配管 ，以利于高效 空间 利用。 5 仪表专业要比传统设计提前介入设计 ，对 仪表的位置，输入输出点以及控制柜的尺寸进行 确定，总控制承包商或 D C S 硬件供货商要提前参 与，分配控制柜，最大限度使用 电缆连接技术 ， 来达到高度模块化。 6 电气专业分配电气空间来满足区域划分要 求 ，考虑到模块化施 工，最大程度使 用 电缆连 接 技术 ，要提早确定电力负荷来确定配电间大小。 5 结语 1 依托于模块化的设计 ，可提高工业设计 的 标准化程度、设计的效率和可靠性。 2 可实现工厂化制造更好 的工作条件 ，提高 建造质量和工厂加工设备的利用率。 3 可大幅减少工程项 目对土地面积的占用。 4 可减少安装现场对人力、物力和财力 的需 求，加快建设工期，降低建造成本，降低材料和 人工费用，使人工时至少降低达百分之四十以上。 5 可以控制施工环境 ，减小 自然环境对施工 的影响，同时降低施工对环境的污染。 总之，模块化设计建造是未来 工程建设 的一 种发展趋势 ，随着世 界经济 的发展 ，将会有越 来 越多的模 块化工 厂投入建设 ，特别是在偏远 的地 区建设石化项 目，所 以研究和掌握模块化设 计建 造和安装技术 ，有着非常重要的意义 。 参考文献 1 高 杰 ．模 块 化 工 厂 的 建 造 与 安 装 [ J ] ． 安装 ，2 0 1 1 8 2 5 2 8 ． 收稿 日期 2 0 1 3 0 70 2 上接第 2 3页 殊支架的详细制作尺寸，便于厂家预制，现场安 装质量也有了保障。 参考文献 1 吴善超 ．C A E S A R Ⅱ用于 “ 矮胖形 ”管道应 力分 析的修正 措施 [ J ] ．石油化工设计 ，2 o o 6，2 3 4 1 92 1 ． 2 曲萍．大口径热力管道及其底部支架的应力分析 [ D] ． 哈尔滨工程大学 ，2 0 1 1 ． 3 王洛春．管道应力分析软件在石化工程设计 中的应用 [ J ] ．化学工程与装备，2 0 0 9 1 2 1 1 2 2 ． 4 尹继杰．常压炉转油线设计应 力分析 [ J ] ．炼油 技术 ． 3 2 1 3 53 8 ． 收稿 日期 2 0 1 3 0 51 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m