再生器模块化安装施工工艺要点分析.pdf

rane&LiftingForum吊装专栏再生器模块化安装施工工艺要点分析杨素涛杨成文中国化学工程第十一建设有限公司河南开封47 5 0 0 2摘要以某石油炼化项目石脑油加氢及铂重整装置连续催化再生器框架模块化安装为研究对象，对催化剂再生器框架模块（简称再生器模块)施工工艺进行全面研究分析。考虑到连续催化再生器模块具有重量大、高度高、设备多、工艺管道复杂等特点，将再生器分为4个部分进行预制、运输、吊装、组对、找正，最终安全优质高效地完成安装工作。关键词再生器模块模块化安装吊装中图分类号TE682文献标识码B文章编号1 6 7 2-93 2 3(2 0 2 3)0 4-0 0 6 0-0 4随着石油化工行业的蓬勃发展，工程项目建设规模越来越大，但施工周期越来越短，这要求施工技术朝着更安全、高质量、高效率的方向发展。模块化安装正是符合当前施工技术发展方向，同时伴随着工业制造能力的提升和大型起重机械的快速应用，工厂化制造程度逐渐加深，模块化规模越来越大。模块化安装的前置工作是工厂化制造，工厂化制造可以把部分现场工作在工厂内标准化、机械化的完成。模块制造工厂可以规模化、集约化，同一座工厂可以服务多个工程项目，减少施工设施投入成本。工厂内员工流动性小、熟练工人多，工作环境好，施工设备齐全，从而提高施工效率，更容易控制安全、质量。工厂化制造可以和现场施工同时进行，合理缩短施工工期。在施工现场，模块化安装可以减少现场施工机械和作业人员的投人，减少施工临设费用和动迁费用；模块化安装速度快、效率高，可以减少作业人员在危险作业条件暴露时间，提高施工安全性。以下以再生器模块为例，分析大型立式模块的吊装、找正等施工工艺要点。1再生器模块概况催化剂再生器工艺包是连续催化重整装置的重要组成部分，该工艺包采用模块化设计、制造、安装，称为催化剂再生器框架模块(以下简称再生器模块)。制造完成的再生器模块包含催化剂再生器工艺包的设备、管道、电气、仪表等专业，模块纵向边柱间距1 4.4m，横向柱间距7 m，安装标高-0.7 7 m，顶层标高6 7.1 5 m，总重1 0 0 8.2 t。再生器模块主要分为4个部分安装，即模块A、模块B、模块C、模块D。详见表1。分段模块之间的管道连接方式有焊接和法兰连接两种形式；钢结构连接形式为高强度螺栓连接；电气、仪表、消防等专业连接电缆预留有足够长度，现场接线即可。2再生器模块安装施工工艺2.1模块吊装再生器模块每段都是卧置运输，且长细比高，所以其吊装工艺类似立式设备吊装。选用单主机抬吊递送法吊(9-)rane&LiftingForum吊装专栏表1 分段模块外形尺寸及重量表3再生器模块安装施工工艺流程名称长/m模块A9.25模块B9.05模块C8.53模块D9.10装工艺，即吊装开始时，被吊模块呈卧置状态，主吊车吊起模块上端，不断提升，并能承受模块全部吊装载荷；溜尾吊车提起模块尾端不断向前拾送，直至模块直立；而后主吊车通过提升、旋转、变幅等操作将模块吊装就位。但模块与立式设备结构型式不同，需要设置合理的吊耳型式，采用特殊的索具组合，达到模块翻转、吊装的目的。2.2模块找正由于再生器模块总体高度为6 7 m，包含动设备多、连接管口多，并且模块长细比高，运输、吊装时易变形，为保证再生器模块安全、顺利生产运行，对模块安装精度控制要求很高。在吊装之前，在每个分段模块4个边柱上做好基准点,基准点为每层实际水平线(主梁中心线)与柱中心线的交点。通过实际测量，记录影响再生器模块基础施工偏差及模块关键位置制作误差，关键位置制作误差如风机基础水平度、对接管线坐标等，通过制造误差数据分析，计算出实际安装时所需反向偏差弥补数据，在符合安装要求的情况下，采用反向偏差安装以抵消制造误差，避免累计误差。模块标高用水准仪测量控制，垂直度用经纬线测量控制；底层模块通过斜垫铁组调整，顶层模块通过薄钢板调整，确保达到设计和高于标准规范的要求。2.3黄金焊口组对、焊接再生器模块每段之间有部分管线需要现场焊接连接，这部分现场焊接的焊缝称为黄金焊口。连接管道在设计、制造时已考虑坐标调整裕量，管道长度调整需实测进行偏差弥补后方可下料。偏差弥补计算方法：先安装的分段模块侧管道需弥补基础偏差、模块制造偏差；后安装的分段模块侧需弥补模块制造误差、前个分段模块安装误差。模块吊装前，黄金焊口两侧坡口应处理好，在内壁贴上水溶纸，并封好管口。模块找正完成后方可进行黄金焊口组对，组对时可通过倒链进行坐标细微调整。焊接工艺采用氩电联焊，在焊接前要通过焊缝检验尺检查组对间隙、坡口角度、错边量合格，并检验水溶纸完整后方可焊接。宽/m8.938.707.587.65高/m43.6925.1538.8532.05重量/340.6149.7237.3149.1分段模块吊装顺序：模块A模块C一模块B模块D。再生器模块安装流程：基础复测一场地准备一模块吊装机具入场模块入场检验一模块吊装模块主体安装验收一模块基础灌浆一模块吊装机具退场一零部件吊装机具入场一零部件安装一黄金焊口组对、焊接临时加固支撑拆除一电气、仪表电缆连接一模块整体验收。4施工准备4.1 基础准备4.1.1 基础复测基础复测前由基础施工单位设置清晰准确的基准标高点、基准轴线等。由于再生器模块与重整反应器框架、电梯间相连管道、结构较多，所以再生器模块基础复测数据不但能独立满足安装要求（允许偏差土5 mm），与重整反应器框架、电梯间的相对标高、轴线间距、轴线平行度也不能偏差过大（允许偏差土1 0 mm），经实测，轴线偏差数值如图1 所示。再生器模块模块基础允许偏差如表2 所示。(-2)6400全(+5)3400B00注：括号内数值为偏差图1 再生器模块基础轴线偏差实测图（单位：mm）4.1.2垫铁设置垫铁面积按石油化工静设备安装工程施工质量验收规范附录A计算，设备重量取模块A与模块B重量之和（如取4个模块之和计算，模块A底部垫铁面积偏小），结合再生器模块钢柱底板尺寸及螺栓间距，选用350mm100mm垫铁。垫铁组应放置整齐平稳，与垫铁窝接触良好，顶面标高为安装标高。4.2场地准备吊车入场道路及站位场地、模块运输道路及摆放场地应平整且地耐力符合要求。在场地上标记好吊车、超起油化工建 2 0 2 3.4 6 1 (-5)10004中人一电梯间边柱(+1)7000全反应器框架边柱(+6)2400rane&Lifting Forum吊装专栏表2 再生器模块模块基础允许偏差表检查项目标高混凝土基础表面平整度外形尺寸中心偏移预埋地脚螺栓中心距标高中心偏移抗剪坑深度外形尺寸注：1 一检查坐标时，应沿纵、横两个方向测量；2 一预埋地脚螺栓的标高，应在其顶部测量;3 一预埋地脚螺栓的中心距，应在根部和顶部测量。配重、模块等位置，确保吊车主臂和超起配重回转半径内无障碍物。由于模块采用SPMT（自行式模块运输车)运输及自卸，需在场地提前准备好钢支墩，钢支墩按运输支撑位置摆放（以模块A为例），场地要满足SPMT卸车完毕后出场要求。4.3模块验收模块入场以后，在供货方、业主见证下，按如下要求进行人场检验。（1）检查外包装是否完好，保护气体压力是否正常。(2）根据发货清单，清点到货数量是否相符。(3）根据图纸检查，模块是否制造正确、完整。复测模块柱底板间距、地脚螺栓孔间距、柱对角线间距等是否在偏差范围之内，并与基础偏差数据对比。(4）检查模块间连接管道法兰密封面是否有划伤、凹坑、锈蚀等缺陷。连接管道定位坐标是否准确。(5）吊装吊耳是否按设计图制作、安装。(6）检查有无散落构件，连接螺栓是否紧固。4.4吊装前准备分段模块吊装主吊车选用1 2 5 0 t履带吊，溜尾吊车选用6 0 0 t，人场后在指定位置就位。所用吊装索具检验合格，被吊装模块摆放至指定位置。模块应验收合格，确保所有构件无松动，清理所有杂物，避免吊装时物体坠落。5施工操作要点5.1分段模块吊装再生器模块按照模块A、模块C、模块B、模块D的顺序吊装，每个分段模块吊装操作要点类似。以下以模块mm允许偏差0,-2052022+20,05+20,0+10,0A吊装为例说明。5.1.1吊车站位及模块摆放根据吊车起重性能表、模块参数、吊装工艺确定主吊车、溜尾吊车的站位，并根据吊车站位确定模块摆放位置。吊车站位及模块摆放位置如图2 所示。-中模块A主吊车溜尾吊车图2 吊车站位及模块摆放位置示意图5.1.2索具设置由于分段模块卧置时4个主吊耳不在同一标高，需在连接主吊耳的绳扣上设置滑轮，用于调整模块翻转时钢丝绳长度和平衡4个吊点受力，滑轮通过卸扣、绳扣与吊车吊钩连接，并通过平衡梁调整滑轮间距以匹配吊耳间距，主吊耳索具设置如图3 所示。分段模块设有两个溜尾吊耳且吊耳间距较大，溜尾绳扣需要用平衡梁调整绳扣间距，溜尾吊耳索具设置如图4所示。-2根4股140-1670绳扣2根4股42-1670绳扣35t卡环500t级平衡梁300t卸扣300t滑轮一2 根4股140-1670绳扣一1 5 0 t卸扣厂分段模块图3 主吊耳索具设置示意图5.1.3模块翻转直立分段模块在试吊完成后，开始分段模块翻转直立操作，即主吊车缓慢提升，溜尾吊车平稳向前抬送，直至模块直立。在翻转过程中，密切关注模块变形、索具受力、滑轮转动等情况，如有异常立即停止吊装，待排除异常后方可继续吊装。模块直立后，通过升降车摘除溜尾索具。模块翻转直立过程如图5 所示。模块A就位位置超起配重rane&LiftingForum吊装专栏底层模块的垂直度偏差宜方向相反，确保整体垂直度符合安装要求。以模块A柱2-A与模块C柱3-A在南北方向为例说明：柱2-A与柱3-A基础间距偏差为-5 mm，2根4股40-1670绳扣300t级平衡梁35t卡环2根4股90-1670绳扣120t卡环模块图4溜尾吊耳索具设置图自(a）模块起吊(b)模块翻转45 图5 模块翻转直立过程示意图5.1.4模块吊装就位溜尾吊车摘钩后，主吊车缓慢回钩至模块柱底座轻触调平道木，使模块最大程度的直立。通过主吊车提升、旋转、回钩等操作及模块方位调整使模块就位。在吊装上层模块前，下层模块应找正完成，地脚螺栓紧固完成，并在与上层模块连接处搭设操作平台。操作平台应方便模块找正、地脚螺栓紧固，但不能影响上层模块就位。5.2模块找正分段模块标高和垂直度调整时，仪器观测应在每根立柱两个直角方向进行，测量时应综合考虑每层基准点实测数据，尽量能做到弥补偏差。底层模块通过斜垫铁组调整，顶层模块通过薄钢板调整。由于黄金焊口定位、结构复测皆以相邻边柱(2 轴线、3 轴线)为基准测量,模块安装间距仍以相邻钢柱柱测量，钢柱间距调整时，可通过千斤顶、手拉葫芦进行辅助。为保证模块A与模块C、模块B与模块D之间结构、管道安装顺利，模块的垂直度偏差要与间距偏差程相互弥补，避免积累误差致使间距较大；顶层模块垂直度与模块安装找正后，柱2-A安装偏差+1 mm（向北），柱3-A安装偏差+1 mm（向北)，此时，柱2-A与柱3-A底部间距偏差为-5 mm。在标高41.5 m处，柱2-A垂直度偏差-8 mm（向北），柱2-A垂直度偏差+3 mm（向南），由此得，柱2-A与柱3-A底部间距偏差为+6 mm。由此可见，垂直度反向偏差后并未增加间距偏差。顶层模块与底层模块连接螺栓紧固后，整体验收合格后方可摘钩。5.3黄金焊口组对、焊接在分段模块吊装前，焊接管道根据基础偏差、模块制造偏差、安装偏差计算出管道预留长度，处理好坡口，清理内壁，而后在内壁贴上水溶纸，并封好管口。为避免管口在分段模块吊装过程中碰触，通过手拉葫芦、临时支撑的约束使管口向模块内缩5 1 0 mm。再生器模块安装验收后方可开始黄金焊口组对、焊接工作。黄金焊口组对时，需去除临时支撑约束，可用手(c)模块直立拉葫芦辅助组对，组对间隙、错边量应符合焊接工艺标准。焊接前检查水溶纸密封情况完整性，而后按照焊接工艺标准焊接。6结语再生器模块化制造和安装是炼油装置未来的发展方向，是实现施工项目“高品质、低成本”的最佳方案。通过设置合适吊耳，选用合适吊装工艺，有效解决了再生器模块的翻转及吊装难题通过增加测量基准点，加强测量控制，进行偏差弥补，大大提高模块安装精度；通过偏差预测，增大实测频次，有效提高了组对效率和焊接合格率。同时，按照文中施工工艺，可以减少高空作业，增加施工安全性；吊装集中化，大大缩短了施工周期，提高施工工效。参考文献1张春丽模块化建造是施工企业未来发展的主导模式J.石油化工建设，2 0 2 0，(3)：3 2-3 5.2GB50755-2012,钢结构施工规范S.3SH/T3515-2017，石油化工大型设备吊装工程施工技术规程S.(收稿日期：2 0 2 3-0 1-1 2)油化工建设 2 0 2 3.4 6 3