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 475002

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入，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14.4m，横向柱间距7m，安装标高- 0.77m，顶层标高67.15m，总重1008.2t。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。

表1 分段模块外形尺寸及重量表

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抬送，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67m，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。

3 再生器模块安装施工工艺流程

分段模块吊装顺序：模块A→模块C→模块B→模块D。

再生器模块安装流程：基础复测→场地准备→模块吊装机具入场→模块入场检验→模块吊装→模块主体安装验收→模块基础灌浆→模块吊装机具退场→零部件吊装机具入场→零部件安装→黄金焊口组对、焊接→临时加固支撑拆除→电气、仪表电缆连接→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±5mm），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±10mm），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。

图1 再生器模块基础轴线偏差实测图（单位：mm）

表2 再生器模块模块基础允许偏差表 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350mm×100mm 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，按如下要求进行入场检验。

(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1250t 履带吊，溜尾吊车选用600t，入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A 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。

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。

图3 主吊耳索具设置示意图

图4 溜尾吊耳索具设置图

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。

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- 5mm，模块安装找正后，柱2- A 安装偏差+1mm（向北），柱3- A 安装偏差+1mm（向北），此时，柱2- A 与柱3- A 底部间距偏差为- 5mm。在标高41.5m 处，柱2- A 垂直度偏差- 8mm（向北），柱2- A 垂直度偏差+3mm（向南），由此得，柱2- A 与柱3- A 底部间距偏差为+6mm。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5～10mm。

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。