EPC/PC 管理模式在港口煤炭装卸系统中的应用

闫伟，杨照东

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066002）

0 引言

港口装卸工艺和码头、堆场的规划、设计、施工及运营，是个复杂的系统工程。港口装卸工艺系统是港口物流系统和港口运营的核心技术，码头的设计、建设、改造、资源整合等都是围绕港口装卸工艺进行[1]，并具有专业化、大型化、高效化发展趋势[2]。

EPC（Engineering Procurement Construction）模式是一种设计施工总承包全过程的承包模式，项目总承包商在约定的范围内完成设计、采购和施工。这种模式减少了建设单位的组织协调工作量，有利于控制工程造价，缩短建设周期。

国投湄洲湾煤炭码头一期工程的设计、采购、施工总承包（EPC）和二期起步工程的采购、施工总承包（PC）管理中，设计方和施工方组成团队，水工、土建和机电安装等各专业密切合作，发挥总承包管理优势，保证工程顺利进行。

1 项目简介

1.1 工程概况

国投湄洲湾煤炭码头工程位于莆田市南部忠门半岛秀屿区东埔镇，是落实国家“北煤南运”战略的重大支撑项目，总体规划为大型煤炭集配中心，设计煤炭卸船能力5 000万t，煤炭装船能力3 000万t，项目一次规划，分期实施。

在一期工程EPC管理和二期起步工程PC管理中，总承包单位认真策划，专业协作，合理实施，交付业主使用。建成后，国投湄洲湾煤炭码头具备1 500万t/a卸船能力、490万t/a装船能力、后方130万t堆存量大型堆场等配套设施，见图1。

图1 码头及堆场平面布置图Fig.1 Quay and yard layout plan

1.2 装卸系统

湄洲湾码头煤炭装卸系统包括了煤炭卸船、装船、向湄洲湾电厂供煤、铁路装车、汽车装车等多个子系统，见表1。

表1 装卸系统组成Table 1 Constitution of loading and unloading system

卸船系统、装船系统单条皮带机额定输送能力3 600 t/h，向电厂供煤皮带机系统额定输送能力800 t/h，装卸系统主要设备和相关设施的技术指标见表2。装卸系统根据现场条件布置并预留一定的发展空间和拓展功能，堆场及码头系统工艺图见图2。

表2 装卸系统主要设备（设施）技术指标Table 2 Technical index of main equipments(facilities)of loading and unloading system

图2 堆场及码头系统工艺图Fig.2 Quay and yard system flow diagram

1.3 自然条件及水文条件

湄洲湾地处我国东南沿海，常年受热带气旋影响。对于迎风面积大的各系统设备，设计阶段须做好“防台风、防突风、防风暴潮、防雷击”的设备防护功能和措施。

工程海域最大潮差达7.59 m，且常有风暴潮产生，台风增减水幅度一般在-1.0～1.50 m之间。必须做好设备的电气防护措施；设备安装期间，要求场地地势高，平整坚实，排水通畅；采用整机上岸工艺的卸船机，必须考虑潮汐和水深对驳船的影响。

2 设计与采购

2.1 设计阶段

EPC/PC管理模式，减少建设单位人员投入，快速筹建，缩短建设周期，及早投产实现经济和社会效益。对于设计和施工方，则承担更多责任和义务[3]，必须确保“交钥匙”时达到预定的功能和效果。

实施EPC/PC管理模式时，设计和施工紧密结合，充分利用技术和管理优势，实现技术与现场协调，保证项目的系统性、完善性、经济性。散货装卸系统由不同设备协调配合完成散货的装卸、运输、堆放，项目之初，首先调研了国内港口设备使用情况，再通过方案分析比选，确定了堆、取料机分开布置的方式，保证系统流程合理，技术匹配。

港口散货装卸设备生产基本国产化，但由于功能复杂，构配件繁多，专业性较强，作为工程项目的重要组成，需要做好各系统设备的统筹管理，设计、制造、安装、调试都必须充分考虑设备的系统性与成套性[4]；码头和基础设施的特点对系统设备安装和使用也有较大影响，比如，要求整机上岸的码头设备，除现场条件允许外，还要考虑设备生产厂的码头装船条件、运输船舶选择、船期安排等。

为实现项目管理目标，明确设备接口和边界条件，协调设计、总包方、使用、制造商等各方工作，及时处理技术问题，完善系统，安排召开系统设备设计联络会，分A、B、C三阶段进行。

系统设备三阶段设计会按采制样系统、装船机、卸船机、堆料机、取料机和皮带机等分别召开，并组织供电系统、通信系统、控制系统等相关专业设计交底会和协调会。

2.2 系统优化

2.2.1 皮带机工艺改进

BC12皮带机为双向供料，并预留了为远期增设调配煤装置的2条皮带机供料功能，因此在T32转接塔内，BC12皮带机需向5个工位供料。原设计采用了通过皮带机溜槽三通、中间皮带机等分流方式，转接塔设中间皮带机工作层，煤流落差大，工艺复杂。经分析和论证，将T32转接塔内BC12皮带机尾部改为电动伸缩头，可为5个工位的皮带机直接供料，不再需要中间皮带机。通过改进，提高了工艺流程切换的灵活性，减少物料提升高度，有利于节能[5]；降低落料点高度，减少扬尘。见图3。

图3 皮带机伸缩头主要结构和工艺图Fig.3 Main constitution of belt conveyor adjustable head and flow diagram

2.2.2 廊道和装船机改进

码头廊道施工和皮带机安装作业位于装船机下方，作业面狭窄，为保证施工整体连续性，提高该部位作业效率，将码头廊道钢筋混凝土结构改为钢结构，加快了施工速度。

装船机溜筒内壁原为耐磨衬板，改为整体耐磨不锈钢，减少维修更换频率，方便检修，避免耐磨衬板脱离。

装船机溜筒工作照明采用具有寿命长、耗电少、透雾能力强的高压钠灯，在粉尘密集时便于观察装船情况。

装船机溜筒出料口处喷淋系统增加喷头，提高抑尘能力，达到环保效果。

码头端部设置装船机溜筒检修支架和平台，方便溜筒检修，减少高空坠落风险。

2.3 与土建协调配合

妥善处理港口装卸系统设备各专业的接口和衔接工作，做好系统设备与相关土建工程的协调和配合工作。

明确责任，相互沟通协助，做好码头和堆场供电、通信、控制、给水、消防、环保等专业的安装工程管理。机电安装技术人员与土建技术人员相结合，加强专业之间接口管理，确保构配件进场时间满足施工进度；专业技术人员跟踪工程进度，确保轨道、锚锭、预埋件、预埋管线、预留孔洞安装正确，避免遗漏。

2.4 制造过程监造

制定各设备的监造计划，加强人员培训，控制港口装卸设备设计、制造、安装进度，适应工程总体安排。

确定监造重点，发现问题及时整改，沟通协调设计和制造厂之间的技术工作。

2.5 配套件选择

设备制造质量是由零部件质量、组装装配质量和安装质量决定的。煤炭装卸系统设备品种繁多，不同品牌的设备组合，必须保证良好的兼容性。本项目分期实施，要关注不同阶段实施的系统间的兼容性。如通讯系统中不同品牌设备的信号输入输出兼容性差，不同电气柜体进出线口的布置不统一，都会给现场安装、使用和维护带来不便，在设计初期就需要关注和考虑。

3 主要设备安装

3.1 卸船机

卸船机安装可采用散件运输现场拼装工艺，也可采用整机运输，起重船整机吊装或整机滚装上岸工艺[6]。本工程码头面狭小，并且码头引桥长1 076.4 m，引桥路面面层正在施工，处于施工关键线路上；还有皮带机、电气安装工程在引桥上同时进行，选择采用卸船机整机滚装上岸工艺解决了交通和场地紧张问题。

卸船机在制造厂内散件组装，电气设备、柜体、线路安装完毕并调试，完成涂装后，4台卸船机整体装船，海运至卸船码头，采取旋转中平衡梁90°，逐台滚装上岸。

滚装卸船上岸过程中，由2台卷扬机配备滑轮组牵引，另设2台卷扬机控制滚装过程滑移速度并起制动保护作用。

3.2 装船机

3 600 t/h装船机，在工厂内加工、组装，海运至现场装船码头，现场组拼安装和调试。

构件运输前，落实现场条件。检查核对设锚碇位置，预留码头面85 m长度的安装场地，落实供电电源、吊装船舶、起重机等设备。

测量记录安装段轨道面的轨道平行度、轨道顶面水平度、两轨同断面高低差。

主体部分以行走台车、门座架、回转架、塔架、配重架、悬臂、拉杆、机房、溜筒的次序安装。尾车以行走台车、门架、尾车皮带机、电气室、消防和环保系统的次序安装。

装船机主体安装完成后，再进行该部位码头钢结构廊道施工和皮带机安装调试。

3.3 斗轮取料机与堆料机

斗轮取料机与堆料机主体结构在车间加工制造，组拼成适合运输的单元体，运输至安装堆场的轨道两侧。根据安装工艺流程、部件先后次序、大小、长短、轻重，制定安装场地的平面布置。

安装前应检查轨道安装精度，并且在整个安装调试周期内也要定期监测轨道沉降。

现场安装采用构件散拼就地组装、分块吊装工艺，由下至上、由机械到电气控制的安装流程。安装过程中严格控制安装精度，避免累计误差导致设备整体精度下降。

3.4 皮带机

结合土建和廊道进度，对皮带机基础进行复测，标出转接塔内各设备及皮带机的中心线。

皮带机结构安装包括栈桥、桁架、头架、尾架、拉紧台架、中间架支腿、中间架、纵梁等。零部件在工厂内加工和组拼、焊接，在现场螺栓连接和焊接连接成整体。

皮带机安装除按施工规范和质量标准要求外，注重对噪声、振动和皮带跑偏等方面的控制。皮带机上托辊在轴线水平方向偏差对皮带跑偏影响很大，各相邻托辊间的高差是皮带机产生振动和噪声的原因之一，也影响托辊使用寿命。托辊的安装精度由皮带机上托辊架决定，施工中，把中间架槽钢上平面的位置和标高作为关键控制点。

驱动装置的电机、偶合器、减速器、制动器和底座在车间装配成一体并调试，现场吊装就位。弹性柱销齿式联轴器是连接驱动装置和滚筒的关键部件，直接影响设备使用状况，主要控制其回转轴线同心度和角偏差。

转运站内的伸缩头体积和重量较大，构配件较多，结构复杂，构件吊装空间受限。车体在工厂分2段制作，并试拼装，分段运输安装。将车体漏斗与车体螺栓连接固定，并安装密封装置。

皮带机附属设施包括吊挂托辊梁、吊挂托辊架、托辊组、改向滚筒、夹轨器、导向装置、防翻装置等，按由里到外的次序，先安装空间狭窄部位和封闭部位的构件，依次紧固螺栓。

驱动装置与行走车之间采用齿轮齿条传动，安装时要确保整个行程中啮合良好。

3.5 采制样系统

采制样系统采用“二级破碎、二级缩分、全自动包装”的设计，工艺处于国内先进水平，自动化程度较高[7]。采样工艺图见图4。

图4 采样工艺图Fig.4 Sampling flow diagram

采制样间位于煤炭输送皮带机廊道下方，设备位于主体钢结构框架之内。各设备由低到高的次序安装就位，依次为：

1）地面机械设备（皮带运输机、全自动包装机、空压机）安装；

2）二层平台设备（三级皮带机、二级缩分器、应急三通）安装；

3）三层平台机械设备（一级缩分器、二级给料机、破碎机）安装；

4）四层平台机械设备（破碎机、初级皮带机、除铁器）安装、落料槽安装。

采样头、斗式提升机相对独立，安装时注意保证各接口连接平顺。

机械设备安装就位后，安装电气、控制系统、火灾自动报警系统、消防控制和监控设备。

3.6 皮带秤

皮带秤为电子式、自动及连续型的皮带称重设备，具有一整套支撑结构和称重平台，同时还对物料流进行测量、计算、记录、显示、信号发送。装船码头皮带秤配置机械式循环链码校验装置，标定点为额定荷载的20%、50%和80%。

4 系统调试与试运转

试运转分为单机试运转、系统无负荷试运转和系统重载试运转3个阶段。

本工程煤炭装卸系统经过各个阶段试运转检验，达到设计要求，满足规范规定；供电、通信、控制、给排水、消防、环保等系统通过专业验收，具备运营条件。

5 结语

EPC/PC管理模式中，总承包单位要重视项目前期调研和策划，关注用户，充分了解现场人文环境、自然环境和气象条件，预见运营中可能存在问题，完善方案；设计和施工紧密结合，利用团队优势和经验，注重细节，合理安排，加强工程前期控制，优化系统性能。

通过项目实施，带动项目系统设备管理水平的提高，为今后拓展市场、实施散货装卸系统项目管理提供了经验。