化工设备安装中的质量控制要点及管理措施

童希林

(航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司，甘肃 兰州 730010)

0 引言

化工设备在石油化工、煤化工、氯碱行业、橡胶行业等工业生产领域起着不可代替的作用。其安装质量对整套装置运行后的安全性、可靠性、经济性等方面的重要程度[1]也是不言而喻。随着EPC总承包模式的推广，总承包方在工程建设过程中利用技术管理经验和物资调配等优势在装置降低成本、提高质量、缩短建设周期方面发挥了重要的作用。化工设备的安装流程虽然简单，但其安装过程的影响因素却繁多。主要可分为以下三类：(1)外界环境因素的影响；(2)人员素质[2]、机具设备先进性等方面的影响；(3)安装技术[3]或综合方案的影响。如何从这些影响因素中抽离出质量控制要点以及采取必要的措施以保证安装质量将是本文进一步讨论的重点。

1 安装的质量控制要点

1.1 设备就位前的准备工作

设计交底、图纸会审、设备及材料进场验收、设备基础强度及尺寸、地脚螺栓的位置和标高的复测。此类质量控制要点在于提前对图纸和设计意图进行了解，在图纸会审后，对设计漏项或考虑不周的地方提前沟通。在设备基础浇筑前应做好定位放线的复测工作，避免浇筑后返工。重点关注设计变更以及在施工过程中可能对设计文件理解不到位而产生的偏差等情况。特别是预留孔洞及预埋件的位置和标高。

设备及材料的进场验收应复核到货的规格、数量，以及备品备件和随机资料是否提供完全，尤其是对质量证明文件和合格证缺失的应加以记录，并要求厂家补全。对于工程实体或工程实体形成过程中关键的材质需要在使用前送第三方进行检验。

化工设备通常都是体型庞大的设备，在设备吊装(整体吊装和分段吊装)前应需要做一些准备工作，需要了解设备的安装位置、重量、外形尺寸、吊点位置等，根据现场环境及吊装路径进行吊车选型。设备吊装前需对设备基础进行检查，包括螺栓规格、位置、螺栓顶标高以及外伸长度是否符合设计图纸及标准规范的要求。设备吊装前的摆放需要考虑设备的吊点及设备就位后的方位。对于双机或多机抬吊还需考虑在吊装过程中设备是否有翻转过程，以及翻转过程中是否会与设备本体某部位或外界发生触碰等情况。

1.2 大型储罐类设备安装的质量控制要点

大型储罐类设备常常受运输条件的限制，需要在现场预制、组对、焊接完成设备的拼装。在这个过程中，焊接的质量控制成为重要的质量控制点。焊接质量的控制主要分为焊前控制、焊接过程中控制、焊后质量控制。焊接前应对排版图进行审查，尽量减少焊缝的数量和尺寸，并避免焊缝过于集中。同时也需要注意管口位置，优化设计结构。焊接时应采取合理的焊接工艺措施，如：焊接顺序和方向要考虑焊接时的局部收缩及应力的影响，人员均匀分布同时施焊等措施以降低其影响。采用热源集中的气体保护焊和使用较小的焊接线能力等措施来减小变形。对于需进行后热处理的焊缝应检查加热范围、后热温度和后热时间，并形成记录。焊接后应对焊缝进行检查，除了外观检查外，一般还要求进行无损检测，根据NB/T 47013—2015对应的各部分来执行，进行质量控制。尽管大型储罐压力通常不高，但其盛装危险介质的体积大，仍具有较大的危险性，除了采用无损检测，还需进行泄漏试验，通常将盛水试验和基础沉降试验一起做。有的还需进行真空度试验。

1.3 塔类设备安装的质量控制要点

塔类设备的安装通常要借助于大型吊装设备进行安装。其前期准备工作较多。首先要确定设备最佳的起吊位置，然后确定运输路线及摆放方向。起吊需要考虑设备外形尺寸及吊装重量。对于矮胖型塔类设备，需要注意主臂与设备间的间隙，由此也限制了实际可提升的高度或吊臂于水平面的夹角。对于瘦长型塔类设备，需要注意塔体在吊装时的抗弯扭能力，通常采用的多吊点起吊，在旋转立正的过程中各吊点的受力较难控制，需在吊装前进行加固和保护。设备吊装前应进行设备基础的复测，检查基础的位置、标高以及地脚螺栓的位置及外伸长度。设置的垫铁需检查其安放位置是否符合设计和规范要求，垫铁与基础以及垫铁之间接触情况，层数、高度范围以及找平找正后垫铁是否已点焊等。塔体垂直度符合要求后，塔盘安装前对支撑圈与筒体的垂直度进行检查，安装后塔体偏差较大时应进行调整水平度至合格。

1.4 卧式设备安装的质量控制要点

卧式设备的安装要区分固定端和滑动端，通常支座基础也是不一样的，在滑动端有降低摩擦系数的滑槽或垫板。卧式设备的固定端比较容易调整标高，而滑动端通常在设备基础浇筑时垫板或滑槽已调整到要求的标高。通过调整固定端底座下的垫铁来调整卧式设备在纵向和横向的水平。

1.5 转动设备安装的质量控制要点

转动设备的安装质量相对于静设备较为严格，除了在加工制造过程中需要进行加工精度及装配精度的控制外，在现场安装进行的质量控制包括：(1)开箱验收，检查设备的规格、型号及性能参数等，还应检查转动部件是否灵活有无卡涉。相关的质量证明文件、合格证、型式试验及相关的试验检验记录是否完整并检验合格。如果是散装到货，需注意转子及轴的到货包装措施是否合适，有无碰撞或损失等情况。尤其是一些高速的转子或轴，如大型压缩机、汽轮机的主轴，高速泵的挠性轴等，在运输至现场的过程中，需做好防护措施避免刮伤碰撞等情况发生。在到货后如不能及时安装，贮存保管的过程中应采取竖直挂起存放并做好除湿及防尘等措施。若是放在转子支架上，则至少每月要将转子翻动180度，防止转子在自身的重力以及支撑点的作用力下造成转子有较明显的弯曲变形。(2)安装前应对设备基础进行复核，检查其位置、方位及基础的外形尺寸，基础满足强度及抗振的要求。基础表面需进行二次灌浆的地方进行凿毛并清理干净。(3)设备就位后，初找正，对地脚螺栓的位置及顶标高、垂直度等进行控制，地脚螺栓与螺栓孔壁面及底部的间距符合规范要求。(4)二次灌浆前应进行精找正，通常采用垫铁来调整(无垫铁安装除外)，垫铁的设置有坐浆法、压浆法等，均需要注意与垫铁接触部位的平整及水平，垫铁的规格应满足接触面积及相关的尺寸及坡度等要求。垫铁应尽量靠近螺栓位置，以满足调整要求及接触面积的要求为宜。垫铁的施工方法及要求应符合相关规范[4]。(5)轴承座、轴承、及半联轴器的允差范围应根据实际安装情况进行一定的选取。如采用汽轮机驱动的压缩机组，汽轮机在运行过程中高温的热膨胀效应会抬高转子的位置，若在联轴器安装时将汽轮机侧的联轴器往允许的范围内的稍低方向调整，则在运行过程中的转子系的同轴度将更符合要求。由于补偿量根据材质的膨胀特性及温差大小而定，没有一定的经验很难给出定量的调整，通常在安装允差范围里进行补偿。需要考虑补偿的还有：受力所引起的偏差，使用过程中磨损所引起的偏差，设备安装精度偏差的相互补偿等。(6)安装过程中环境的影响也会对安装精度造成一定的影响。这就需要对安装测量放线过程中的安装偏差控制进行一定的修正，如：设备基础顶的平面度测量在高温天气和凉爽天气的差异，塔设备的垂直度在朝阳面和背面的差异。

2 安装管理措施

2.1 安装前主要管理措施

安装前要加强对公司资质、人员执业要求、设备及安装材质质量、工器具的适用性进行检查和控制。

2.2 安装过程主要管理措施

安装过程是一系列动态的质量过程，质量的管理应融入到具体的过程中。将影响质量的5个方面(人、机、料、法、环)作为切入点。人员的管理是一个相对复杂的因素，包括人员的技术水平、责任心、工程经验等在质量的形成过程中都会有一定的影响。过程中应重视三检制，在自检、互检、专检的过程中有效地控制工序保证质量。过程检查中应对关键的数据做好详细的记录，以便后续进行问题分析查找原因。

2.3 对于工作任务单一、时间跨距长的施工管理措施

应遵循PDCA(计划-执行-检查-处理)盘旋上升的原则进行质量的提高。经检查发现的质量问题是质量改进和提升的对象。管理措施则应结合具体情况，找到问题的症结，然后分析和解决问题。找问题的方法可以按照鱼骨图法或剥洋葱法逐步找到问题的根本原因。从而有针对性地采取措施，并落实到人、机、料、法、环等方面，在过程中加强检查和纠正。

2.4 安装后期试运行管理措施

安装后期需进行试运行，此阶段既是对安装质量进行系统检验的过程，又是对多专业相互配合的过程。需要对设备的安装和操作手册内容有较熟的了解，合理安排好人员的岗位及职责，建立起组织结构图及加强沟通合作的途径。

2.5 利用好BIM技术及信息技术

BIM技术及信息技术对安装质量的提高也是较有效的手段[5]。在三维可视化及安装过程排演中都能提前发现施工过程中遇到的问题。比如：三维出图能有效减少设计工作量，降低出图错误率；进行三维模型的审核能直观描述设计的思路及意图便于使用者对质量需求进行更有效的沟通；碰撞检查能在设计过程中对系统内部布局进行检查，让设计者做出更合理的布局；工程管理能根据三维模型进行预安装演示，进行材料进场及施工工序的合理衔接，并根据工程量进行合理的资源配置。同时，根据BIM本身作为信息载体的特征，在建造以及运营阶段对实物零部件的或装置系统的各方面信息能比较快捷的进行查询，只要信息的准确，进行更换零部件或进行技术革新就有比较的依据。以上举例的几个方面仅仅是BIM技术的一部分，如能利用好BIM技术将不仅仅有益于质量的管控，同时也能有更有效地利用资源(包含时间)。

2.6 推进智能建造的应用

随着人力成本的增加以及从事体力劳动的人群减少，技术经验不能较好地传承，质量的控制没有形成统一且合理的标准。尽管设备机械的智能制造已有长足的进步，而化工设备的安装仍在沿用较为传统的安装过程和方法。怎样才能将化工设备安装的精度及要求在不增加人力成本和时间资源的情况下进一步提高呢？加快推进智能建造[6]将是化工设备安装的必由之路。目前，智能建造在建筑以及地铁机电设备安装[7]方面都有所应用，但化工设备的安装采用智能化安装的却不多见。化工设备不仅种类较多而且形态差别也较大，被包含在更为复杂的化工装置中，其安装过程除受本身的工序限制甚至还受装置的空间限制以及与其他专业交叉施工的影响。智能建造除了将装置框架变成装配式建筑的做法，而且将比较重要或关键的设备进行组合后整体撬装，这将极大地提高了安装的效率和安装的质量。但这也同时对起重吊装的技术以及再现加工精度的提出了更高的挑战，在设计之初就应该将装置系统性的安装方法考虑进去[8]，并经BIM技术进行多方案演示安装过程，选出最优方案。

3 结语

安装质量的影响因素较多，但最为关键的是人员和设备材料以及过程中的质量控制。加强人员管理，提高人员素质和技术水平以及过程管理，做好设备、材料验收等工作是化工设备安装质量控制的重要途径。用好PDCA的质量控制原则，形成程序化的质检流程及控制指标，随着时间和经验的增长而逐步加以改进。整个过程中要坚持创新意识，以策划为突破口。同时，要利用好现有的先进技术，从设计开始就将设备安装的过程作为一个考虑对象，将先进的安装技术以及工艺技术相结合，合理地将装置进行分体和装配式组合以减少传统安装过程中工序复杂质量控制难度大等问题。