空分制氧项目施工管理和PDCA循环实践探究

齐 婷，孟庆宝

（1.华润三九（唐山）药业有限公司;2.唐山唐钢气体有限公司,河北唐山 063000）

引言

为配合河钢唐钢退城搬迁需要，满足河钢乐亭钢铁有限公司建设规划，唐钢气体有限公司一期建设、运营、管理一套6 万m3/h 制氧机组，本次工程建设采用先进、成熟工艺技术和大型化的技术装备，完美的自动化检测控制系统，生产过程采用计算机进行集中控制和调节，并采用智能控制系统，实现生产高度自动化。如何有效降低现场复工率，提高施工效率，达到设计计划的产出贡献，将是制氧项目施工管理的关键。

1 制氧关键设备的生产监造

空分装置中冷箱内外设备较多，其设备制作质量是装置顺利投产并且稳定运行的基础，现以6 万m3/h空分项目为例，冷箱内设备监造包括上下塔、主冷换热器、粗氩1 塔、粗氩2 塔、精氩塔、高纯氧塔、贫氪氙洗涤塔、液氧蒸发器、过冷器等。设备制作过程包括换热器通道真空钎焊质量、填料填装过程监督、铝材脱脂、无损探伤，以及气压和水压试验现场跟踪和记录。由于6 万m3/h 空分效率的高低，主冷起着至关重要的作用，采用全浸式的主冷由12组换热器组成，无论换热器隔板还是铝制通道封条，原材料要求厂家提供同一批次，真空钎焊一气呵成。过冷器塔器虽小，其内部通道复杂，进而封头较多，有一组通道钎焊出问题都会导致空分停车检修处理，在建造过程中也应十分重视。

2 施工资料和材料管理

施工资料：包括土建资料、设计院设计资料、厂家设备资料、施工确认资料等。

备件材料及设备资料：包括空压机、氧压机、氮压机、汽化泵、循环氩泵、中压氩泵配件、管道、阀门、电气仪表变送器等备件材料及设备资料的管理。

在基础建设时可适当提高机修间的施工安装进度，如果机修间以钢结构为主可提前订购，机修间里面可分区域存放各种管道阀门、精密设备、备件、临时材料，甲方建立现场施工材料和资料接收管理制度，明确各单位接收和保存责任，把握材料储存使用的全过程，甲方对施工材料做定期检查和不定期抽查，特别是在管道安装期间的涉氧管道[1]。

3 甲方项目人员责任分工

甲方项目部在派驻甲方人员进目标区域责任分工前需对相关管理人员进行系统的培训，以提高现场管理能力和施工知识储备，主要内容有土建施工、管道设备安装、设备调试等，以便有针对性地对各施工阶段国家标准和施工过程质量全面把控。每个施工阶段需进行不同的专门培训，做到有的放矢。在现场施工过程中，甲方管理人员参照现有国标和业内工序施工规范进行验收和督导，保证上下工序以合格质量衔接[2]。

3.1 土建施工期间的分工与责任内容

土建施工期间将主厂房压缩机基础、分子筛区域基础、冷箱基础、水泵房内基础、氮水预冷间内部基础、凉水架以及外网管道支架基础按区域划分，项目部派驻甲方管理人员进行现场跟踪施工进度和质量管理工作，主要内容是：

确定基础标高，顶部钢板预埋件、施工过程模板制作、钢筋用料、水泥浇筑标号，交叉作业时的现场沟通，及时向上级汇报自身区域的施工进度和问题。同时主厂房内部和外部地面硬化需及时确认硬化面积，图片留证，方便后期与施工方工作量结算。负责冷箱基础的现场管理人员对其施工顺序要严格把控，基础标高、支模绑筋、通风管安放高度、珠光砂混凝土的配比及制作、主塔和粗氩二塔基础预埋钢板、螺栓位置等需逐一确认。因为其直接决定将来起来的冷箱工作质量。

3.2 设备安装期间的责任区域

设备安装期间的安装质量直接影响到投产后后期的稳定运行，所以可将全场设备安装划分为多个区域，建立设备命名规则，包括泵、分子筛、压缩机等，电气仪表走线打号命名规则一致。甲方的技术管理人员按区域进行协调管理，包括分子筛空分区域、氮水预冷间与水泵房区域、外网管道与调压站区域、主厂房设备与管道区域、氧氮氩储槽汽化与充车区域。

派驻甲方管理人员工作内容主要是：确定管道焊接方式(全厂介质管道氩弧焊打底，固定口氩气保护焊接)、涉氧管道的脱脂、坡口打磨度数、防腐措施、阀门安装方向和阀号确认、现场安全阀安装位置和开口方向等等，要求安装公司严格按照施工设计要求施工，积极配合三方检验。

调压站和分子筛区域的阀门方向需特别重视，为了将来生产紧急情况和漏气考虑会有阀门安装方向与设计图不一致，此情况需与设计人员现场沟通走进行现场图纸变更手续。例如，6 万m3/h 空分配套项目分子筛区域空气进出口和污氮进出口采用欧宾罗斯三杆阀，其优点就在于当其开启时，阀门系统对阀门两侧的最大压差进行了限制，当高压差气流意外冲击时分子筛床层可以得到有效保护，确保空分纯化区域运行安全。而在生产中当空压机紧急故障停止运行时会出现气流反顶情况出现，这时分子筛出口和污氮进口处阀门将会漏气严重，将此四个三杆阀安装方向与介质方向相反可解决此问题。

3.3 设备调试时期的人员分工

进行设备调试和打压试漏吹扫阶段，首先建立全场仪表气系统，项目部专业技术人员需提前准备负责区域调试方案，进行会审，由项目部发起，确认后方可实施。

当全厂管网形成，三大机就位，储槽汽化系统建立，各区域DCS 控制系统形成，仪控、电气、工艺可进行一次线和二次线控制联锁调试，调试期间，需建立调试台账，将与后续生产运行有出入的逻辑改动留痕。动力介质管网工艺组进行打压试漏，动力来源为储槽汽化系统，三大机水冷却器、油冷却器等全厂水系统的冲洗、预膜，机组压力、流量、温度以及振动等关键参数记录表需工艺人员提前准备；三大机油路循环及油质检测等静设备设备组跟进；同时三大机和打压汽化所需的汽化泵联锁调试、点位号确认、变送器调整、阀门定位器校正、导压管吹扫合格确认，DCS室内AI、AO、DI、DO 控制线消缺由仪控组负责。外网吹扫完毕后进行空压机试车，空分纯化区域、冷箱区域以及产品气到三大机入口吹扫等等。

3.4 调试阶段PDCA循环的应用

调试阶段是一个多工种、多部门配合的过程，重在人员分配和调动，把握方向和时间节点，制定网络时间图，建立调试军令状制度，每天根据现场情况，会前下达调试目标，准确运用PDCA 循环，见图1。对调试结果进行跟踪。以氮气管网打压吹扫小循环为例[3]。

图1 现场调试三个PDCA循环

3.4.1 PDCA循环的第一阶段（plan）

氮气管网由两路炼钢高压、两路铁前低压、一路冷轧高纯氮气管网组成。气源来源于氮气汽化系统，作为第一阶段，需要对氮气外网管道、汽化系统管道和厂房压缩机出口前管道进行全面了解，由于汽化系统以后的五路管道相互可联通，吹扫时工序较为复杂，制定可行性打压吹扫计划和具体实施方法。

3.4.2 PDCA循环的第二阶段（do）

实施阶段是整个循环的核心部分，实施过程中需要认真执行打压吹扫计划和具体实施措施，重点在以下几个方面：

(1)在现场实施过程中，出现五路打压吹扫的顺序问题，通过技术人员的会审交流后科学地更改，提高do环节的工作效率。

(2)在每路管道打压阶段，严格执行管道设计压力，选择合适的就地取压点，图片留存，方便报检。

(3)吹扫过程中的吊车等重型机械的位置进行确认，既方便短节、阀门拆卸和安装又能提高机械使用率，降低吹扫成本。

(4)打压结束开始吹扫期间，需选择安全合理的泄压位置，保证吹扫压力和吹扫时间。同时吹扫结束进行打靶试验时，选择合理安全检测点。

3.4.3 PDCA循环的第三阶段（check）

针对do 阶段的实施情况，通过吹扫方案和设计要求对管道吹扫的顺序、耐压试验、泄漏试验压力标准进行检查，将现场打压吹扫工作按照方案进行监控。

(1)打压吹扫过程按照管道试验压力、吹扫时间、气体流速、打靶方式、吹扫路线严格记录，及时汇总分析。

(2)现场五路打压吹扫路线施工过程的合理性、重型设备使用位置交叉线的汇总、吹扫点和最终确定的打靶点位置。

(3)跟踪阶段发现人员安全违规问题、设备以及管道焊接等存在的问题集中现场处理，使do 阶段顺行。

3.4.4 PDCA循环的第四阶段（action）

根据氮气管网吹扫过程的检查结果，形成调试打压吹扫初期的实施顺序。在此顺序的经验基础之上，对前期的plan、do、check 阶段发现的问题进行总结，氧气调压站管网和冷箱产品管道吹扫方案根据上一个PDCA 闭环管理经验进行完善，这将提高下一阶段的PDCA闭环的起点高度。

4 特殊期间的安全管控

新冠疫情期间复工复产现场管控，包括三方面内容：

首先，复工复产前根据工程的规模及开工后人员返岗实际情况，配置相应数量的体温检测仪、消毒液、酒精、一次性医用口罩等防护用品，并建立防疫物资储备使用台账，保障防疫物资充足到位。

设置疫情防控安全专员一名，由其落实日常防控、现场每天两遍消毒、项目复工开工前的物资排查和复工准备工作。对施工现场实行封闭式管理，建立用工实名制度，详细备案工人流动信息。施工进出通道设立人员体温检测点，对进入现场的人员进行体温测量，并对人员和车辆登记造册，如有发烧、咳嗽等疑似症状就地安排在现场隔离区。

将相关疫情防控知识纳入每日进场和班前会教育，在工地人员频繁进出位置张贴疫情防控宣传海报，同时通过网络会议方式组织会议，减少人员聚集。建立疫情防控每日报告制度，项目从复工之日起，每天向开发区政府主管部门报告当天疫情防控情况。加强工地值班值守，严格执行24 h 值班制度，及时了解掌握工地有关情况，出现疫情按要求及时处理和上报。

5 结语

在空分行业的高速发展背景下，空分装置施工规范化、科学化、自动化将是必然趋势。唐钢气体有限公司6 万m3/h制氧机组以“高产、优质、低耗、清洁”作为设计目标，将现场施工管理和PDCA 循环实践相结合，基于PDCA 循环理论的逻辑性和实用性，在制氧项目现场产生了良好的耦合联动效应，有效降低工程投资和生产运营成本，在接下来的2套4 万m3/h制氧机组的快速筹建中也得到了良好的验证。