張克志 張鑫 田桂龍

中國石油撫順石化工程建設(shè)有限公司 遼寧撫順 113004

石油化工施工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐及啟示

張克志 張鑫 田桂龍

中國石油撫順石化工程建設(shè)有限公司 遼寧撫順 113004

本文從石化煉廠催化裝置檢修改造中的“液壓提升系統(tǒng)倒裝百噸外取熱器管束”技術(shù)創(chuàng)新工程實(shí)踐案例中,深刻體會(huì)到技術(shù)創(chuàng)新是施工企業(yè)持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力源泉,是施工企業(yè)的核心競爭力。

施工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐核心競爭力

技術(shù)創(chuàng)新是我國建筑施工企業(yè)在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代面臨的現(xiàn)實(shí)選擇,也是企業(yè)參與激烈市場競爭、獲得可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),因此我國建筑施工企業(yè)應(yīng)該把握國際、國內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢變更的機(jī)遇,借鑒國外企業(yè)的做法,把握后發(fā)優(yōu)勢,在創(chuàng)新中求得發(fā)展。

技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)“科技是第一生產(chǎn)力”的主要形式和必由之路,是各類企業(yè)生存、發(fā)展、壯大的基本前提。創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力,是企業(yè)發(fā)展的靈魂。創(chuàng)新是高科技企業(yè)永恒的主題,沒有創(chuàng)新就沒有高科技企業(yè)的生命力。技術(shù)創(chuàng)新是一個(gè)持續(xù)不斷的過程,企業(yè)拼接具有核心競爭力的技術(shù)可以迅速占領(lǐng)市場。因?yàn)橐粋€(gè)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新,不僅能為企業(yè)自身帶來客觀的利潤,而且會(huì)涉及到相關(guān)的企業(yè),從而形成眾多企業(yè)相互競爭的創(chuàng)新浪潮,推動(dòng)整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)力水平的不斷提高。因此,企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新不僅是加速企業(yè)自身發(fā)展的活力源泉,而且也是加速整個(gè)現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。施工企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)放在極為重要的戰(zhàn)略地位。

技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)是給商業(yè)化的生產(chǎn)系統(tǒng)引入新產(chǎn)品、新工藝等,以期獲得更多的商業(yè)利潤,而技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵也是新技術(shù)的商業(yè)化,即新產(chǎn)品、新工藝的使用能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)代企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新包括五方面的含義：(1)技術(shù)創(chuàng)新不是單純的技術(shù)概念,而是技術(shù)經(jīng)濟(jì)的概念,技術(shù)創(chuàng)新是技術(shù)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)；(2)技術(shù)創(chuàng)新的主體是企業(yè)；(3)技術(shù)發(fā)明是技術(shù)專家完成的,技術(shù)創(chuàng)新由企業(yè)家組織實(shí)施；(4)技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力來源于市場需求；(5)技術(shù)創(chuàng)新需要一個(gè)系統(tǒng),并在一定的環(huán)境下完成。

建筑業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新又有其特殊性,由于建筑業(yè)的技術(shù)進(jìn)步是建立在以項(xiàng)目為載體的新技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用上的,因此推動(dòng)建筑業(yè)技術(shù)進(jìn)步的創(chuàng)新是以項(xiàng)目為導(dǎo)向的,除了產(chǎn)品形式的新建筑物外,建筑企業(yè)的創(chuàng)新大部分屬于工藝技術(shù)創(chuàng)新。工藝技術(shù)創(chuàng)新是產(chǎn)品生產(chǎn)的變革,不僅包括在生產(chǎn)過程中應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備,還包括在生產(chǎn)過程中采用新的組織管理方式。

1 本公司在石化煉廠的技術(shù)創(chuàng)新工程實(shí)踐

1.1 工程背景

廣西石化公司350萬t/a催化裂化裝置是我國近20年來唯一整體引進(jìn)的美國UOP工藝包裝置,催化劑藏量1200t,為全亞洲再生能力最大的催化裂化裝置。2013年3月,廣西石化公司在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)30個(gè)月后進(jìn)行首次停工檢修,其中外取熱器管束更換項(xiàng)目是整個(gè)廣西石化停工檢修的關(guān)鍵核心工程。

圖1 外取熱器設(shè)備模擬圖

外取熱器E101A/B共兩臺(tái),分別位于再生器過渡段下方0。和180。方位,殼體上口與再生器對口處標(biāo)高29250mm,設(shè)備本體位于反再框架內(nèi)部,管束封頭朝下。外取熱器管束重量為98t,管束封頭重15t,封頭螺栓60組總重5t,合計(jì)吊裝重量125t,為全國外形尺寸最大、總噸位最重的外取熱器管束,運(yùn)用

傳統(tǒng)吊裝模式無法滿足施工及現(xiàn)場作業(yè)條件的要求。

1.2 工程提出的挑戰(zhàn)

(1)由于設(shè)備在反再框架內(nèi)部,作業(yè)面狹窄,垂直吊裝及牽引過程無法使用大型吊車施工. 加之,外取熱器周圍需要保護(hù)的設(shè)備繁多,作業(yè)空間十分有限；

(2)傳統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)的方法需用4臺(tái)20t卷揚(yáng)機(jī)施工,而這樣的卷揚(yáng)機(jī)大多已經(jīng)被廢用,安全無法保證。而新購置費(fèi)用要在100萬以上,況且隨著桅桿吊裝應(yīng)用的減少甚至絕跡,該類設(shè)備重復(fù)利用價(jià)值很低；

(3)設(shè)備倒裝,在被抽出時(shí),由于吊裝時(shí)重心在吊點(diǎn)上方,造成管束上部向一側(cè)傾斜。

2.2 解決方案

2.2.1 液壓提升系統(tǒng)取代卷揚(yáng)機(jī)

經(jīng)過現(xiàn)場考察、主要參數(shù)核算、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)辨識(shí)與控制措施分析,我們認(rèn)為：液壓提升系統(tǒng)比卷揚(yáng)機(jī)輕便、安全、安裝精度高。在國內(nèi)外,采用液壓提升技術(shù)進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)件的吊裝與下放已有許多成功的案例,其技術(shù)也得到了不斷的完善與發(fā)展,如北京西客站1800t鋼門樓的提升、上海大劇院5800t屋頂鋼結(jié)構(gòu)的提升、虎門大橋450t鋼箱梁的提升,再到近年的廣東、廣西、湖南、湖北、山東等地的火電廠汽包、煙囪鋼內(nèi)筒的提升,深圳、東莞火電廠余熱模塊的提升等工程施工安全順利地完成,給工程項(xiàng)目帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

圖2 千斤頂安裝簡圖

圖3 液壓提升系統(tǒng)帶載下降程序

本工程選擇液壓提升技術(shù)進(jìn)行設(shè)備的下放與吊裝施工,有著良好的技術(shù)及施工經(jīng)驗(yàn)保障,對設(shè)備結(jié)構(gòu)安全、順利的下放與吊裝定能收到很好的效益。采用國內(nèi)石油煉化行業(yè)應(yīng)用罕見的液壓提升系統(tǒng)主吊,配合卷揚(yáng)機(jī)、滾排、滑輪組地面滑移以及大型吊車裝卸運(yùn)輸?shù)男滦偷跹b工藝方法。

由于液壓提升系統(tǒng)吊裝技術(shù)在石化檢修安裝行業(yè)應(yīng)用尚屬首次,業(yè)主要求對整個(gè)過程進(jìn)行力學(xué)核算,并提請專家組討論。于是,我們提出吊裝方案,與撫順挖掘機(jī)有限公司研究所合作,對構(gòu)件和吊點(diǎn)進(jìn)行有限元受力分析核算。經(jīng)過業(yè)主同意的專家組討論一致通過。

2.2.2 二次導(dǎo)向吊裝系統(tǒng)制作

二次導(dǎo)向吊裝系統(tǒng)即可有效防止吊裝過程中管束發(fā)生偏轉(zhuǎn),增加吊裝穩(wěn)定性,同時(shí)也是為管束下放到底部時(shí)實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)將吊點(diǎn)上移的必要條件。

圖4 三維模擬圖

圖5 抱箍實(shí)物圖

2.3 施工技術(shù)措施及施工過程

2.3.1 底排制作

制作運(yùn)輸管束進(jìn)入裝置框架的專用設(shè)施一套,包括鞍座、高位鞍座及底排,底排鋪設(shè)在框架間地面上沿西向東方向設(shè)置的滾杠上。

圖6 底排布置圖

圖7 底排制作實(shí)物圖

2.3.2 液壓千斤頂承重托架的安裝

在原承重設(shè)備彈簧支架安裝位置的外側(cè)用δ=34的鋼板加固延長,形成液壓千斤頂?shù)耐屑堋?/p>

2.3.3 安裝牽引裝置

在排子前方設(shè)置一套H10×3D牽引滑車組,在排子后方設(shè)置一套H10×3D溜尾滑車組,牽引及溜尾跑繩通過10t導(dǎo)向滑車后各上5t卷揚(yáng)機(jī)。

圖8 液壓千斤頂承重托架安裝圖

圖9 液壓千斤頂承重托架實(shí)物圖

圖10 牽引系統(tǒng)布置圖

2.3.4 安裝液壓提升設(shè)備

用吊車或手提胡蘆分別將四臺(tái)提升千斤頂及液壓泵站吊裝到工作平臺(tái)上的安裝位置,并按照1#、2#、3#、4#位置分別擺正使其對正、固定；將鋼絞線穿到固定端夾持器內(nèi)并固定好；連接好液壓提升系統(tǒng)的各相關(guān)油管及控制線纜。

2.3.5 管束抽出

下放施工時(shí)各千斤頂及主控泵站處必需有專人負(fù)責(zé)觀察各部件的動(dòng)作情況,確保下放施工安全、順利的進(jìn)行與完成。如圖12、圖13所示。

2.3.6 抱箍安裝

結(jié)構(gòu)下放6.5m左右,需安裝抱箍吊裝系統(tǒng)。

2.3.7 二次吊裝系統(tǒng)吊點(diǎn)懸掛

當(dāng)抱箍及鏈接圓鋼全部安裝完成后,選擇2、4號(hào)千斤頂,采用手動(dòng)下放方式卸載,松開這兩臺(tái)千斤頂?shù)匿摻g線,此時(shí)狀態(tài)為1、3號(hào)吊耳受力,為負(fù)荷最大狀態(tài)。將固定端夾持器移到抱箍吊耳上；調(diào)整2、4號(hào)千斤頂?shù)匿摻g線,逐漸使其載荷增加至松開前的力值,再次形成4點(diǎn)吊裝狀態(tài)。如圖16所示。

圖11 液壓千斤頂設(shè)置位置示意圖

圖12 抽出瞬間1

圖13 抽出瞬間2

圖14 抱箍安裝1

圖15 抱箍安裝2

圖16 二次吊裝系統(tǒng)設(shè)置完成狀態(tài)

2.3.8 管束下放

再次選擇四臺(tái)千斤頂,并執(zhí)行自動(dòng)下放功能,同時(shí)利用牽引系統(tǒng)將底排移至管束正下方,底排高位鞍座方向向西(管束90。方向),繼續(xù)進(jìn)行管束下放,利用牽引系統(tǒng)將底排牽引到外取熱器管束正下方,使外取熱器管束垂直投影的中心線與底排軸線重合,以保證轉(zhuǎn)軸吊耳與高位鞍座U型槽準(zhǔn)確、順利咬合。

2.3.9 管束放倒

管束放倒過程要求液壓系統(tǒng)下放速度必須大于或等于牽引系統(tǒng)牽引速度。同時(shí)根據(jù)鋼絞線最大允許偏轉(zhuǎn)角度和液壓系統(tǒng)安裝高度,計(jì)算出鋼絞線末端最大允許位移,并在地面以外取熱器投影中心為起點(diǎn),向西設(shè)

置標(biāo)識(shí)線,并設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)測,用控制鋼絞線末端的位移的方式來實(shí)現(xiàn)控制鋼絞繩的偏轉(zhuǎn)角度的目的。

圖17 管束繼續(xù)下放過程

圖18 管束轉(zhuǎn)軸吊耳與高位鞍座咬合過程

圖19 管束放倒過程1

圖20 管束放倒過程2

繼續(xù)下放管束,直至轉(zhuǎn)軸吊耳與高位鞍座U型槽距離200mm時(shí)暫時(shí)停止,仔細(xì)觀察管軸吊耳是否可以順利進(jìn)入槽內(nèi),如有偏差,調(diào)整底排位置進(jìn)行找正,然后再次緩慢下降,直至管軸吊耳進(jìn)入U(xiǎn)型槽內(nèi)。管軸吊耳進(jìn)入U(xiǎn)型槽后,應(yīng)繼續(xù)以手動(dòng)方式卸載至每臺(tái)千斤頂300kN,以保證底排與滾杠之間有足夠正壓力。

2.3.10 管束移出

管束及底排順利水平擺正后,需要由西側(cè)砼柱出口,進(jìn)入檢修通道后裝車運(yùn)輸。在底排尾部設(shè)置滾杠,啟動(dòng)西側(cè)牽引系統(tǒng)向西牽引,同時(shí)啟動(dòng)?xùn)|側(cè)牽引系統(tǒng)配合控制運(yùn)行速度,并使底排軸線逐漸與通道軸線接近并重合,并最終從框架內(nèi)移出。如圖21所示。

圖21 管束從通道移出

2.3.11 新舊外取熱器芯子的吊裝和運(yùn)輸

管束外移完成后需要使用500t吊車與100t吊車配合將管束從底排上移下,需要更換的管束使用同樣使用500t吊車吊裝及100t吊車配合吊裝就位。

2.3.12 管束回裝及實(shí)踐中遇到的最大變更

管束回裝過程應(yīng)與拆卸管束過程逆向。但是,在回裝過程中遇到了重大方案變更。原來業(yè)主制造備用新管束只有一臺(tái)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)一備二,管箱處比原設(shè)備多出一個(gè)接管,并且2根接管互成90o。結(jié)果,原來的滑移通道過于狹窄,增加一個(gè)大接管后寬度不夠,進(jìn)不去。

圖22 新管束回裝

我們給出的解決方案有二個(gè)：

方案一：割掉封堵其中一個(gè)接管。

方案二：改從北面框架拆掉一根橫梁后進(jìn)入。滾排滑移系統(tǒng)作廢,帶有高位鞍座的底排只用作靜態(tài)承重支座,改用500t吊車抬送的方法使管束翻轉(zhuǎn)豎直。

方案一(割斷接管封堵的方案)被設(shè)備制造廠否絕了。原因是高壓容器開孔補(bǔ)強(qiáng)接管長度不能變。所以,只能采用方案二。

3 技術(shù)創(chuàng)新帶來的效益

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

該工法節(jié)省了大量人力物力。與傳統(tǒng)使用卷揚(yáng)機(jī)吊裝的方法相比,該工法可節(jié)約起重工10人,節(jié)省機(jī)具材料費(fèi)6萬元、省去四臺(tái)主卷揚(yáng)機(jī)必備的地錨措施費(fèi)10萬元。因新技術(shù)創(chuàng)新,在結(jié)算中無可參考定額,此項(xiàng)工程比傳統(tǒng)工法結(jié)算多出80萬元。3.2 工期效益

同時(shí)利用先進(jìn)的液壓提升系統(tǒng)保證了吊裝過程的穩(wěn)定性,加快了施工進(jìn)度。詳見表1。

表1 卷揚(yáng)機(jī)與液壓系統(tǒng)吊裝工期對比

3.3 社會(huì)效益

該施工方法由我公司獨(dú)立研發(fā),為全國首創(chuàng),并因地制宜,設(shè)計(jì)巧妙,融合多種吊裝技術(shù),是吊裝技術(shù)方面的一次創(chuàng)新。本工法靠、便于操作,在不影響主體框架結(jié)構(gòu)的前提下,利用多手段吊裝方案解決了大型設(shè)備吊裝、更換的難題。適用于大型設(shè)備在較復(fù)雜工況下的倒轉(zhuǎn)工藝。經(jīng)過改良,該功法可適用于框架內(nèi)提升管反應(yīng)器的拆除更換、塔式設(shè)備分段安裝以及常壓儲(chǔ)罐的倒裝施工。

液壓提升系統(tǒng)首次在石油化工企業(yè)檢維修施工中得到應(yīng)

用,為替代傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)施工方法進(jìn)行有益的探索。該工法解決了大型設(shè)備在復(fù)雜工況下無法使用大型起重機(jī)械的技術(shù)難題,開創(chuàng)了同類設(shè)備吊裝領(lǐng)域的新技術(shù)應(yīng)用路線。

4 從工程實(shí)踐獲得的啟示

通過本次工程的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐,我認(rèn)為施工企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)從以下幾方面考慮：

首先,施工企業(yè)需要強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí),使“技術(shù)創(chuàng)新的主體”的觀念深入人心。充分發(fā)揮企業(yè)技術(shù)中心的職能。在企業(yè)運(yùn)行過程中,技術(shù)中心需制定系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略和實(shí)施計(jì)劃,構(gòu)建完善的技術(shù)中心組織機(jī)構(gòu)及研究、開發(fā)和試驗(yàn)條件。一方面領(lǐng)導(dǎo)和組織在建項(xiàng)目的技術(shù)攻關(guān),突出加強(qiáng)有針對性的先進(jìn)適用施工技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,提高常規(guī)作業(yè)的技術(shù)含量,提升施工企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量。同時(shí)系統(tǒng)總結(jié)和完善企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,擴(kuò)大企業(yè)的技術(shù)積累,使技術(shù)創(chuàng)新更能夠適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要。另一方面主動(dòng)跟蹤國際施工技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài),引進(jìn)或自主開發(fā)具有國際水平或國內(nèi)領(lǐng)先優(yōu)勢的技術(shù)成果,形成具有競爭優(yōu)勢的服務(wù)能力、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)或核心技術(shù)。

其次,要充分發(fā)揮企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新的決策主體、投入主體、利益主體和風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)主體,這樣不僅能為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、創(chuàng)造新的生產(chǎn)力提供充分的施展舞臺(tái),也對企業(yè)運(yùn)營過程的各方面提出更高的要求,促使企業(yè)不斷進(jìn)步。本次工程的業(yè)主方(廣西石化公司)既是決策主體,方案的實(shí)施由業(yè)主拍板同意；又是投入主體,方案批準(zhǔn)后業(yè)主同意承擔(dān)液壓提升系統(tǒng)的購置費(fèi)；當(dāng)然,在降低安全風(fēng)險(xiǎn)的前提下,減少主卷揚(yáng)機(jī)所需專用地錨對環(huán)境的破壞、減少人工、材料的浪費(fèi),節(jié)省一倍的工期實(shí)現(xiàn)提前開工投產(chǎn),業(yè)主也是最大的利益獲得者。施工方由于打破常規(guī)、采用新的工法,在行業(yè)定額中沒有規(guī)定,因此,也獲得了協(xié)議談判的機(jī)會(huì),并最終實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)工法結(jié)算翻倍的收益。最主要的是,企業(yè)技術(shù)實(shí)力和品牌形象得到提升。

第三,深入技術(shù)創(chuàng)新管理,必須加大對研發(fā)資源的投入,在財(cái)力、人力等方面保障技術(shù)創(chuàng)新工作的順利進(jìn)行。加大技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)費(fèi)投入,研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)實(shí)行封閉式管理,此外,在一些新型結(jié)構(gòu)和技術(shù)難度較大的工程中,應(yīng)爭取業(yè)主和地方的立項(xiàng)和資金支持。當(dāng)然,選準(zhǔn)一些帶有普遍性和方向性的課題,爭取政府或社會(huì)的立項(xiàng)和資金支持,也是一條不可忽視的籌資渠道。在保證財(cái)力資源投入的同時(shí),也要加大技術(shù)創(chuàng)新人才資源的投入,一方面建立技術(shù)創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制,在企業(yè)內(nèi)營造尊重知識(shí)和人才的創(chuàng)新氛圍,激發(fā)職工的創(chuàng)新愿望和熱情,建立以公開、競爭、擇優(yōu)為導(dǎo)向,有利于優(yōu)秀人才脫穎而出、充分施展才能的選拔任用機(jī)制及不拘一格發(fā)現(xiàn)人才的機(jī)制,真正打破論資排輩的框框?？梢酝ㄟ^收入與企業(yè)貢獻(xiàn)掛鉤,加大對有突出技術(shù)創(chuàng)新貢獻(xiàn)的人員獎(jiǎng)勵(lì)力度提高技術(shù)創(chuàng)新人員的智力回報(bào),最大限度地發(fā)揮其創(chuàng)新力量；另一方面,加強(qiáng)培訓(xùn)力度,不斷擴(kuò)充科技人員的研究領(lǐng)域,改善其知識(shí)結(jié)構(gòu),使之成為既有技術(shù)專長,又有市場眼光的新型創(chuàng)新人才。

最后,通過加強(qiáng)合作拓寬技術(shù)創(chuàng)新源。我國建筑施工企業(yè)相對規(guī)模比較小,單個(gè)企業(yè)無法像跨國工程建設(shè)集團(tuán)一樣獨(dú)自承攬覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游的重大技術(shù)創(chuàng)新巨大風(fēng)險(xiǎn),因此“產(chǎn)學(xué)研”合作模式對提高我國工程建設(shè)企業(yè)創(chuàng)新能力是比較合適的路徑。因此,我國建筑施工企業(yè)可以加強(qiáng)與研究院所、高等學(xué)校開展多種形式的合作交流,充分發(fā)揮我國眾多高等院校和科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢,形成以企業(yè)為中心,高等院校和科研院所廣泛參與、利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的科學(xué)化、制度化、規(guī)范化的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合機(jī)制。

TE682

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1672-9323(2016)05-0080-05

2016-04-26)