沙特石化工程大型设备吊装施工组织管理与分析

■李敬泽 中国石化集团南京工程有限公司江苏南京210046

沙特石化工程大型设备吊装施工组织管理与分析

■李敬泽 中国石化集团南京工程有限公司江苏南京210046

石化工程大型设备吊装施工组织管理与分析

2006年，中国石化集团南京工程有限公司（原中国石化集团第二建设公司）紧随集团公司“走出去”发展战略，跨出国门，进入沙特开始大型石化工程建设。工程施工项目中大型设备的吊装施工全部按照国际管理模式进行了“一体化”的组织与管理，为我们大型设备吊装参与国际竞争与交流提供了平台。自2006年10月至2009年8月我们先后顺利完成了沙特YANSAB聚烯烃项目、12万t/a丁烯和25万t/a芳烃抽提（BBTX）项目、沙特卡扬石化70万t/a乙二醇项目、沙特卡扬石化高空火炬项目等四个海外项目的大型设备吊装工程。合计使用3600t环轨吊车、1250t履带式吊车、750t履带式吊车等百吨级以上起重机械12台，共计完成50t以上大型设备吊装141台，吊装总重量约32000t，全部施工均实现了零事故目标。

通过四年的辛勤工作，我们成功组织了多个项目的大型吊装管理与施工，吊装项目部数次得到业主及各EPC公司的表扬和嘉奖。在EO/EG项目中，吊装项目部被业主卡扬石化IPMT管理组作为安全施工典型向卡扬石化整个装置区推广学习，也是卡扬装置区现场数百家施工单位中唯一的一个直接受到业主奖励的施工单位。中国石化吊装因此在中东吊装市场占有了一席之地，我们也经历了学习、了解、深化、分析与研究管理不断升华的过程。在此对我们四年来的沙特石化工程大型设备吊装施工组织管理进行总结、分析与提炼，希望对国内同行有所助益。

1 项目组织前期的主要难点及解决措施

在国内大型设备吊装施工管理中，设备到货延误、异常气候现象、现场交叉作业协调量大等是影响吊装施工管理的常见因素。与国内施工影响因素比较，沙特大型吊装的施工组织中，由于吊装管理环境以及吊装资源配置环境的不同，更要注重和额外考虑以下影响因素。

图1 芳烃抽提（BBTX）项目中我HSE人员获得EPC方颁发的奖状

1.1 吊装施工方案的审批

1.1.1 影响因素

按国际工程管理的常规要求，吊装施工方案的审批程序完成是吊装施工现场工作得以启动的必要条件，方案审批后现场的地基处理、特殊工具采购、吊车型号落实等工作的实施才具有可靠性。在沙特执行的各个项目中，管理方对吊装方案的要求非常严谨、细致、不留任何疑点，对受力计算、长度核算等技术细节要求越细致越好。管理方的内部审核程序也非常细致严格，一般需要报到其管理方总部相关专家会审后才能最终批复。因此一般方案审核过程需要多次反复澄清答疑，审批时间周期较长，对吊装现场准备与施工起到了关键的制约作用。

1.1.2 解决措施

一是工期安排上为方案审核过程安排一定弹性作业时间；二是尽量提早向对方提供细致、准确、详实的作业方案，减少中间修改次数与澄清疑点；三是保持专人连续沟通，尽早了解对方的疑问并及时回复；四是通过沟通与实力展示，降低对方对我们能力的担忧，减少澄清答疑的频次。

1.1.3 工程实例

以沙特卡扬高空火炬塔架和YANSAB12万t/a丁烯和25万t/a芳烃抽提（BBTX）的设备吊装为例如图2所示，这两个项目的EPC为美国FLUOR公司和SHAW公司，考虑到吊装方案由FLUOR公司SHAW公司审批，其审批部门繁多，审批程序严格，为了能够以最快的速度完成吊装方案的报批，大型设备吊装项目部在吊装方案初稿完成后并没有通过正式文档直接上报，而是及时和吊装工程师沟通，向其介绍我们的吊装计划并向其展示模拟吊装过程，与其共同讨论方案存在的问题，并按照其要求修改、细化、完善吊装方案，最终方案很快完成了审批。

图2 沙特西部YANSAB聚烯烃项目650t反应器吊装

1.2 吊装资源的准备

相较中国而言，沙特大型特殊吊装资源相对较少，特殊大型吊车（例如1000t以上吊车）的租赁因其数量少必须提前约定，特殊吊装机具（例如特殊平衡梁与钢丝绳等）因缺少本地制造必须进行国际采购。以上制约因素造成吊装施工的组织必须未雨绸缪。例如，我们在EOEG使用的3600t环梁吊车，提前1年就与玛姆特公司沟通联系，提前4个月与对方签订了租赁合同。聚烯烃项目租赁沙特本地的1250t吊车，我们也基本是提前6个月与对方沟通，提前2个月签订使用合同。卡延火炬塔架使用的三只400t级框架式平衡梁采购，我们也是提前5个月进行技术交流和价格对比，并提前3个月与供货方签订采购合同。

1.3 吊装施工现场管理标准

在已经完成的四套大型石化装置的吊装工程中，EPC管理方主要是来自欧美的一些知名承包商，如美国的SHAW公司、FLUOR公司,以及荷兰AKERKVAERNER公司，每个单位对现场吊装的管理各有不同，但是都无一例外地要求施工单位必须遵守国际行业标准（如ASME标准）、管理方企业的内部标准及相关实施程序，EPC吊装工程师作为现场的权威，严格按照标准对吊装施工的人员资质、机具、技术方案及现场吊装施工等各个环节进行逐项审查，一切照章办事，有一项不符合立即停止整顿。同时，在每次吊车改变工况后，必须重新进行TUV检测。

对此，一方面我们要认真学习并严格执行相关吊装施工规范，坚决克服走捷径等侥幸心理，严格现场作业纪律，避免因违章施工导致的停工影响；另一方面，在与管理方接触过程中讲究方法与策略，加强与对方的沟通；第三方面，每次在工期安排上要考虑到吊车、机具检测的时间，作为吊装施工的一部分纳入网络计划中。

2 施工与进度管理体会

做好组织，保证进度是项目组织的基础。大型设备吊装因其特殊性，在项目组织与项目进度管理中更是有着举足轻重的关系。通过四年来我们对沙特项目中大型设备吊装的组织管理，我们体会到在国际项目的管理中对各项计划的严谨性与严肃性必须给予高度的重视。

（1）在吊装施工组织中必须着眼于一盘棋，从整个装置施工大局出发。同时，大型设备吊装工作必须早介入早准备，以免后期吊装施工时处于被动地位。

（2）加强与设备制造公司之间的联系，掌握好设备出厂时间及状态；吊装设备的重量以及吊耳位置及类型要提前确认。通过对大型设备重量的提前确认，可以对项目使用大型吊车进一步精确规划，同时可以更加精确地编制设备DRESSUP计划。

图3 组对配重

（3）加强与安装单位的沟通，将需要预留的安装工作提前通知施工单位，避免安装单位不必要的返工。

（4）大型索具采购的提前进行。大型设备吊装索具，尤其是特种和订制索具的采购价格都是很昂贵的，同时采购及生产周期比较长。因此需要的索具一旦确定下来，就应当尽快采购，以免耽误施工。

（5）组织制定施工进度网络计划及劳动力计划，并根据施工进度要求，对生产内容提出具体要求，并对各个大型机具的进场时间做详细的安排，并根据现场实际情况，制定月计划和周计划，对整个施工生产进行控制管理。

3 安全与文明施工的控制

在国际项目施工中安全是至高无上的标准，“安全第一”要百分之百落实到各个施工环节当中。如前所述，我们在安全与文明施工工作中取得了突出成绩，除了我们在全体项目员工中培养较强的自身安全意识外，更与项目部的严格管理以及制定的一整套科学完善的安全长效监管制度是紧密分不开的。我们重点在以下几个方面做好安全管理工作：

（1）坚持“安全第一，施工第二”原则，施工永远为安全让步。

（2）严格执行班前会和作业票制度。通过每天的班前会，作业人员明白了当天的工作任务以及执行任务中的危险隐患，真正做到心中有数，早发现、早排除；同时对当天的作业任务以书面形式下达，并且每个作业人员签字确认。

（3）强化安全动态管理。主要是现场施工作业中的安全管理。安全管理人员在现场施工监督中发现安全隐患，立即停止施工，并按照要求及时关闭和通报教育。

图4 使用管板式吊耳吊装1150t反应器

（4）加强安全和技术交底工作，通过吊装前的技术交流加强职工的安全意识。

（5）加强作业人员的PPE（个人劳保配备）及吊装现场的安全防护（警示牌、警戒绳）。

（6）确保人员、机具、车辆资质的齐全及有效，同时严格人、机、料的准入制度，宁缺毋滥。

（7）施工中，定期对索具、车辆进行检查维修，发现安全隐患及时整改。

（8）规范大型设备吊装起吊程序，吊装前严格确认设备重量，起吊时及时核对设备重量，吊装过程必须严格按照审批完的吊装方案执行。

（9）现场吊装完成后做到“工完、料尽、场地清”。

（10）完善各类安全管理台账。

（11）每周召开周安全大会，总结汇报上周安全情况，并安排下周工作。

（12）完善安全培训制度。几年来，吊装项目部累计完成人员入场安全培训337人次，专项安全培训38次。

4 技术质量管理

在技术质量管理方面我们以“全面控制、持续创新、至诚服务、顾客满意”为方针，争取全部项目符合规范标准，达到吊装一次成功。人员进点后，沙特项目部出台了一系列的规章制度，建立了项目管理目标和管理人员岗位责任制，建立了技术质量管理体系。沙特项目共编制各大型项目施工组织设计4份，设备吊装方案141套，地基处理方案12份，过程方案变更9份，作为各项目大型设备吊装的CM管理主体组织审查批准施工单位单台设备吊装方案220次以上，主持召开技术交底大会22次，现场进行地耐力测试8次。通过严谨的技术管理我们取得了以下主要成绩：

（1）地基处理方案及吊装方案安全可靠，保证了吊装施工的一次性成功。

（2）通过优化吊装技术方案降低成本，具体事例：

在卡扬EO/EG项目环氧乙烷精制塔的吊装中，通过自有索具拼接方法完成设备吊装，直接减少了一组大型索具的采购成本；

BBTX项目中超细长设备吊装“两车三点”吊装工法的应用，减少了一台吊车的使用费用；

火炬项目中依靠自有索具解决塔架吊装偏心问题，节省液压缸采购成本。

（3）熟悉并掌握了国际大型设备吊装方案编制要求、技术管理要点以及管理程序。

（4）培养了一批国际工程吊装专业技术人才。

（5）BBTX项目中超细长设备吊装中，创新采用“两车三点”的吊装工艺，经过提炼申报成为公司以及中石化集团公司吊装施工工法。

5 各项目在执行中遇到的主要问题的解决措施和典型案例介绍

5.1 聚烯烃项目铝镁料仓吊装中的难点及解决措施

聚烯烃项目中铝镁料仓共57台，其中54台分布在PHU装置，另外3台分布在PE装置。

5.1.1 铝镁料仓吊装的难点

在组织实施57台铝镁料仓的吊装中，我们遇到了如下困难：

（1）铝镁料仓体积大、重量轻，其吊装受风力影响巨大，当地风速变化无常，导致吊装无法按计划正常进行，严重影响工期；

（2）铝镁料仓需要跨过安装好的钢结构贯穿到设备基础上，安装空间极其狭小，仅有200mm的余量，设备稍有晃动，料仓支架棱角就会碰撞挤压设备，对设备造成损坏；

（3）安装人员高空作业中难以很好地控制体积庞大的铝镁料仓，安全隐患多；

（4）PE装置区内三台料仓的吊耳位置在其顶部平台下方，平台的直径大于吊耳的外边缘，吊装必须使用平衡梁将绳扣支撑开，避免起吊时刮到平台边缘，根据厂方提供的技术要求，吊耳板撑开角度必须控制在15°以内。

5.1.2 解决措施

图5 聚烯烃项目铝镁料仓吊装

针对以上问题，聚烯烃大型设备吊装项目部专门召开了研讨会，起重、司机、吊装管理人员共商对策，制定了一套科学可行的料仓吊装方法：

（1）首先和当地气象部门联系了解天气情况，灵活变更吊装计划；

（2）吸取经验综合沙特气候变化摸清风速规律，一般风速在下午16点以后会逐步减弱；

（3）根据吊装条件采取安全措施，设备就位时给设备尾部增加溜绳数量，控制设备摆动；

（4）司机起重信号沟通配合默契，设备到位时吊装人员站在安全位置稳住设备减少设备摆动，安装人员特别是在安装好的料仓顶部平台上控制料仓的摆动效果最好。

（5）为了准确无误地将吊耳的支撑角控制在15°以内，我们现场模拟后，再利用电脑CAD软件按比例绘图，按照图示进行计算长度、角度等技术参数。

5.2 聚烯烃项目R6301反应器吊装异常情况的紧急处理

5.2.1 情况概述

PP装置R-6301反应器吊装重635t，高50m，设备主吊车为1250t履带吊车，尾吊车为750t履带吊车，设备吊耳为管板式，采用卸扣和钢丝绳连接。2007年6月4日上午8点设备正式起吊，在吊装过程，出现异常噪音现象，且吊车和设备有明显的颤动，在现场总指挥下达停止吊装命令后，启动应急预案,具体措施如下：

（1）停止起吊把设备放回原处；

（2）成立专业检查小组查找具体原因及所采取相应措施；

（3）原因不找到，问题解决不了就停止吊装工作。

5.2.2 原因确定

经过专业小组仔细排查研究，最终找到了吊耳和绳扣不同步而产生巨响的初步原因：

（1）管扳式吊耳的主吊板和外面的安全挡板，焊接粗糙没有经过打磨处理；

（2）主吊耳板和侧面的安全挡板间隙小、距离不均匀；

（3）平衡梁尺寸大于吊耳之间距离0.22m，使得绳扣与主吊耳不在同一垂直线上。

5.2.3 处理措施

针对以上原因专业检查组研究对策迅速采取有效合理措施：

（1）用专业打磨工具打磨焊接粗糙点；

（2）主吊扳和安全挡板注入润滑油减少钢板之间的摩擦力。

经过处理，解决了以上问题，经二次吊装后异常现象排除。

5.3 BBTX项目超细长设备吊装中遇到的问题及应对措施

BBTX项目共有6台设备的吊装任务，均为超细长设备，其中C-3501丁烯塔设备总长度88m，塔体直径仅为2.5m，塔体壁厚20mm，重量140t。为了减少吊装过程中设备变形量，首次采用了二组主吊、一组溜尾合计三组吊耳吊装方式。

5.3.1 主要问题

该方案审批与吊装施工过程中遇到如下问题：

（1）EPC单位SHAW对新型吊装方案存在较大疑问与担忧，造成方案审批存在困难；

（2）吊装中整个吊装系统处于动态平衡状态，主吊车、尾吊车受力复杂，主吊吊车操作控制要求较高；

（3）摘钩时，因主吊在滑轮两侧绳索长度不同，滑轮两侧存在重量差，应对绳索进行有效控制，防止窜动或高空坠落。

5.3.2 解决措施

图6 超细长设备吊装

（1）在吊装方案的报审过程中，针对EPC美国SHAW公司吊装工程师的怀疑与担忧，我们通过多次积极沟通并进行了现场的模拟演示，最终消除了其担忧与顾虑，经过反复磋商最终完成了方案编制与审核。在设备安全顺利吊装就位后，SHAW公司对吊装施工予以了充分肯定，并向参与人员颁发了起重安全许可证。

（2）主吊车、溜尾吊车在设备起吊过程中受力变化过程的研究。考虑到三个吊点吊装有别于传统的双吊点吊装，其主、尾吊车受力并不是成规律性变化，受力情况比较复杂。因此，吊装技术人员通过理论力学计算，结合统计学原理绘制出设备在不同起吊角度时两台吊车的受力变化图，并准确得出两台吊车在设备起吊过程中各自的最大受力情况，根据这一计算结果来合理选择主、尾吊点的钢丝绳索具，确保安全的吊装。

（3）主吊受力和溜尾受力相互制约，主吊受力控制溜尾受力，溜尾受力影响主吊受力。主吊系统的复杂化致使主吊受力变化复杂化，不便掌握；溜尾受力便于掌握，却时刻受主吊受力变化的牵制而变化；因此主吊受力的复杂变化完全可以通过溜尾受力的变化反映。为控制好溜尾受力变化以正确如实反映主吊受力的变化，主吊吊车在实际作业当中将同时完成多项动作，这样对吊车操作员的专业素质和吊车操作经验有较高的要求。

（4）设备就位后摘钩的过程控制。因为丁烯塔吊装有两对主吊耳，因为它们之间的上下位置相隔25m，当设备完全竖立后，贯穿于800t级平衡梁滑轮两侧的主吊钢丝绳长度不相等，导致了两侧钢丝绳重量不相等，当主吊车回钩时由于平衡梁滑轮两侧钢丝绳重量不相等，因此，平衡梁滑轮重的一侧钢丝绳有向下的趋势，轻的一侧钢丝绳受到重的一侧钢丝绳牵拉，也顺势向上，这样一来就无法安全摘钩。因此在吊装前我们利用直径15mm的钢丝绳作为溜绳系挂在上部主吊点的钢丝绳套上，当设备就位摘钩时，为了防止绳套突然下滑，特安排地面人员用导链来控制溜绳力量，以步进方式释放溜绳，最终安全顺利摘钩。5.4卡扬EO/EG项目洗涤塔吊装的程序控制

沙特卡扬石化EO/EG装置中1700t洗涤塔吊装不仅创造了中国石化单台设备重量吊装新纪录，同时也是我们公司首次使用3600t吊车进行吊装作业。为了保证洗涤塔吊装的顺利实施，我们编制制定了详细施工作业程序，根据作业程序提出每项作业过程技术管理要点，并进行全面交底，现将洗涤塔吊装流程与技术管理要点简述如下：

(1)仔细检查：确保设备支座、导链等所有用于固定洗涤塔摆放的设施全部拆卸；主吊、尾吊索具连接并与吊车吊钩挂好，并检查绳索和卸扣在吊耳位置旋转有无障碍和损伤；检查设备本体附件是否有松动而导致物体坠落；利用经纬仪检查吊耳、索具、吊钩是否在一条直线上，最大偏差控制在300mm内；

(2)业主方SK代表检查并签署吊装许可；

(3)双车起钩抬升设备将设备支座移开；

(4)设备起升后吊装工程师及时检查设备重量并检查车况；

(5)溜尾吊车按照指定方位缓慢向前移动，与此同时主吊车缓慢起钩，设备缓缓抬头；

(6)洗涤塔竖直过程中，吊车指挥密切注视设备、索具、吊车扒杆之间安全距离以及车身在旋转过程中有无障碍；

图7 东部卡扬70万t/a乙二醇EOEG项目吊装

(7)洗涤塔吊至基础地脚螺栓上方时暂停吊装；

(8)吊装主管负责控制洗涤塔的回落；

(9)洗涤塔就位/摘钩。

本次洗涤塔吊装从编制报审方案到组织施工，人员分工明确、职责划分清晰，过程控制准确，每个步骤稳步推进，各个环节考虑得详实周全，最终取得了洗涤塔吊装的胜利。

5.5 沙特卡扬高空火炬塔架吊装难点及解决措施

卡扬石化高空火炬塔架吊装主要任务是完成该装置内123m高的火炬钢结构塔架吊装，按照要求标高36m以下塔架在地面直接组对安装，以上塔架共分7段进行吊装，塔架总重695t，主吊车为我公司自有750t履带吊车。吊装项目部自09年5月7日完成第一段塔架吊装，5月23日完成最后一段塔架吊装，共计使用15d时间完成全部吊装任务，创造了世界同类火炬塔架吊装的工期最短纪录。

5.5.1 吊装难点

在高空塔架吊装过程中，我们遇到了难点如下：

(1)火炬塔架几何尺寸大，且高空对口，吊装稳定性难度大；

(2)段面连接处采取多法兰对口方式，且每片框架都存在偏重问题，必须保证吊装的水平度，并严格控制吊装变形量。

5.5.2 解决措施

(1)为了解决火炬塔架尺寸大而发生的各种变形，从而影响对接就位，吊装项目部采用了1根400t级及2根200t级合计3根平衡梁，形成组合式平衡梁，基本保证各主吊绳垂直手里，减少框架变形量。同时在钢结构中心部位再增设二个吊装点，吊带缠绕中心大梁后连接10t倒链，再于钢丝绳连接从平衡梁两侧直接挂于吊钩上，一方面便于中心柱的找正就位，同时也通过增加中心吊装力减少框架变形。

(2)框架偏心问题的解决。通过技术核算，准确计算出每段框架的偏心距离。根据计算结果，采取了不同的吊装千斤绳搭配方式，并进行了电脑以及实物模拟试验，在实际吊装过程框架上平面水平度均控制在安装要求的技术数据以内。

图8 火炬塔架吊装

6 项目执行的体会

通过各个项目的实践和各个层次管理方沟通交流，我们深深体会到做好国外项目大型设备吊装的技术管理，首先要做到端正态度、认真学习、精益求精。通过与国际知名公司的合作，我们要认真学习领会其技术管理方面的标准、规范、理念，融会贯通，并反映在编制的方案中。对吊装施工方案，必须严谨细致，对每一点受力，每一处技术尺寸都要进行精确核算。二是要积极与管理方沟通，正确对待审核中对方提出的疑问。在每次方案提交后，对对方提出的疑问或建议，应及时自行审核、核算，如果没有问题应及时与对方沟通解释。如果存在问题或瑕疵，应及时整改。应慎重对待对方的建议，并应在修改后的方案中予以采纳和体现。三是要以积极合作的态度，主动与安装单位协商。大型设备的顺利吊装并完成就位，需要吊装与安装单位的统一规划、步骤一致、分工明确，大型框架的吊装尤其如此。正是由于我们吊装人员与安装人员的良好合作，卡延火炬塔架的安装创造了其同类安装最短工期记录。四是要持续的进行方案优化与技术创新。在与国际吊装公司合作过程中，我们要善于观察学习对方所采取的一些新工艺、新技术、新工具，分析其优势，掌握该项技术工艺的使用要点，并在我们的方案中灵活运用。例如，GHHL公司目前广泛使用的液压油缸调整设备水平度的方法，调整的准确度非常高，也非常可靠。这与国内比较常用的通过改变绳索长度调整水平度的工艺比较，具有显著的技术优势。五是国际化复合型管理人才短缺是我们做大做强国际大型设备吊装的瓶颈。在海外施工中国际化的施工需要国际化的人才，必须拥有既懂技术又掌握国际工程管理知识的复合型人才才能站稳市场，而我们目前的管理力量还不能满足所承担的任务的需要。

总之，通过四年的实践，我们在大型设备吊装施工中已经迈出坚实的第一步，也创出了中国人在国际工程建设市场进行大型设备吊装的信誉。在新的项目执行中我们将面临更多的考验，我坚信有我们坚忍不拔，勤奋好学的实干精神，定会把中国人从事大型设备吊装事业推向世界更加广阔的领域。

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2010-02-11）