海洋石油工程(青島)有限公司, 山東 青島 266520

0 前言

模塊化LNG處理工廠的大部分核心工藝處理模塊均設(shè)計有HVAC系統(tǒng)。HVAC系統(tǒng)主要保證工藝模塊內(nèi)封閉區(qū)域的溫度、濕度及壓力滿足要求,保證工作人員的安全和工藝設(shè)備的正常運(yùn)行。該系統(tǒng)的設(shè)計是否合理,施工質(zhì)量是否可靠,直接關(guān)系到后期整個模塊或整個工廠能否平穩(wěn)安全運(yùn)行。

一般單體的LNG核心處理模塊設(shè)計有4～5層甲板,并布置有密閉房間。根據(jù)工藝要求,HVAC系統(tǒng)的管路、設(shè)備等會分布于模塊不同的甲板層及區(qū)域。由于模塊內(nèi)工藝設(shè)備及管路等布置緊密復(fù)雜,HVAC系統(tǒng)的布置路徑分支較多且施工難度較大。同時,一般大型LNG核心處理模塊的處理要求較高,對應(yīng)HVAC系統(tǒng)的設(shè)備及管路尺寸較大(最大風(fēng)管管徑3 m左右),額外增加了施工難度[1]。

合理的施工工藝及質(zhì)量控制,是系統(tǒng)在設(shè)計環(huán)境下能夠長期可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。合理的工藝流程,是以設(shè)計文件相關(guān)要求為基礎(chǔ)和依據(jù),以項目實際為條件,以工期質(zhì)量為原則而制定。典型LNG工藝模塊及通風(fēng)模塊中的HVAC系統(tǒng)模型見圖1～2。

圖1 典型LNG工藝模塊中的HVAC系統(tǒng)模型

圖2 LNG通風(fēng)模塊中的HVAC系統(tǒng)模型

1 施工工藝流程及關(guān)鍵點

根據(jù)系統(tǒng)組成及施工順序要求,將整個HVAC系統(tǒng)劃分成主要設(shè)備、支架及底座、風(fēng)管及風(fēng)閘三條施工主線。其中,主要設(shè)備包含空調(diào)、風(fēng)機(jī)等;支架及底座為設(shè)備及風(fēng)管、風(fēng)閘、加熱器等的支架及底座[2-3]。三條施工主線的主要工藝流程見圖3。

1.1 風(fēng)管預(yù)制工藝流程

風(fēng)管預(yù)制的主要工藝流程為:開平貼膜、激光下料、折板、組對焊接、焊后酸洗鈍化處理、氣密測試、保溫絕緣,見圖4。

1.2 風(fēng)管保溫工藝流程

1.2.1 非鎧裝風(fēng)管保溫工藝流程

非鎧裝風(fēng)管的主要保溫流程見圖5。該保溫流程也適用于現(xiàn)場風(fēng)管的保溫,且注意如果下一工藝步驟會遮蔽上步施工結(jié)果,需先完成檢驗，確認(rèn)無問題后,方可進(jìn)行下一步操作[4]。

1.2.2 鎧裝風(fēng)管保溫工藝流程

鎧裝保溫的主要工藝流程見圖6。

圖3 LNG通風(fēng)模塊中的HVAC系統(tǒng)施工工藝流程

圖4 HVAC系統(tǒng)風(fēng)管預(yù)制工藝流程

圖5 非鎧裝風(fēng)管保溫工藝流程

圖6 鎧裝風(fēng)管保溫工藝流程

1.3 風(fēng)管及風(fēng)閘安裝工藝流程

1.3.1 安裝施工工藝流程

風(fēng)管的主要安裝工藝流程為:腳手架搭建、設(shè)備底座和風(fēng)管支吊架安裝、設(shè)備和風(fēng)管吊裝、法蘭墊片安裝、設(shè)備和風(fēng)管調(diào)整到位緊固螺栓、安裝法蘭跨接線及端部接地、安裝測試孔/探頭/管嘴等、報檢、風(fēng)管系統(tǒng)氣密試驗、氣密試驗報檢、保溫完善和修復(fù)、整體報檢[5],見圖7。

風(fēng)閘與風(fēng)管的安裝工藝流程類似,主要注意風(fēng)閘安裝時的氣流方向及執(zhí)行機(jī)構(gòu)朝向應(yīng)與圖紙要求一致。

1.3.2 安裝關(guān)鍵點

1)施工保護(hù)。由于風(fēng)管本身特性,安裝完成后除檢

圖7 風(fēng)管及風(fēng)閘安裝工藝流程

修門附近外,其內(nèi)部清潔難以進(jìn)行。風(fēng)管的安裝和內(nèi)部清潔需同步進(jìn)行。每完成一節(jié)風(fēng)管安裝,即用抹布等對風(fēng)管內(nèi)壁進(jìn)行清潔處理?，F(xiàn)場的所有敞口,即停即護(hù)。施工暫停時,即刻對敞口用帆布或者其他保護(hù)材料做密封保護(hù),防止內(nèi)部污染。

2)風(fēng)管吊裝。風(fēng)管吊裝嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行,以避免因不當(dāng)?shù)跹b導(dǎo)致吊點處的法蘭變形,避免多節(jié)風(fēng)管串接后使用單節(jié)風(fēng)管吊點吊裝。

3)風(fēng)管安裝。風(fēng)管安裝使用的不銹鋼螺栓由于其特性,如直接緊固,后期拆卸時容易抱死,使用前建議配合使用二硫化鉬進(jìn)行潤滑,方便可能的拆卸處理。另外,風(fēng)管安裝時,為方便法蘭間墊片的安裝,一般采用扎帶等方式固定到一側(cè)法蘭上,法蘭對接,完成螺栓串接后,及時清除所有臨時用固定扎帶[6]。

4)法蘭間隙。兩節(jié)風(fēng)管的法蘭連接要保證緊密貼實,不能有間隙。對于因法蘭變形較大,產(chǎn)生較大間隙的,先采用夾具夾緊,進(jìn)行反變形處理(或者變形附近的螺栓孔先用碳鋼進(jìn)行緊固,然后逐個替換成不銹鋼螺栓)。如不能解決,拆卸風(fēng)管到地面進(jìn)行。對于變形間隙不大的,可以用軟質(zhì)、壓縮性好的EPDM對法蘭處進(jìn)行處理。增加的軟質(zhì)EPDM間斷口連接采用自鎖扣方式處理(本項目中使用的為舾裝專業(yè)50 mm寬的foam)。

5)法蘭跨接線。保溫風(fēng)管跨接線,安裝時傾斜靠近法蘭,方便后續(xù)保溫施工。整條線路風(fēng)管用跨接線串接后,在端部要做整體接地處理。

1.4 大型通風(fēng)設(shè)備安裝工藝流程

1.4.1 風(fēng)機(jī)安裝的主要工藝流程

風(fēng)機(jī)安裝的主要工藝流程見圖8。

圖8 風(fēng)機(jī)安裝工藝流程

1.4.2 風(fēng)機(jī)安裝關(guān)鍵點

1.4.2.1 施工保護(hù)及施工前檢查

1)風(fēng)機(jī)領(lǐng)取后,第一時間對進(jìn)排氣敞口做好密封保護(hù),防止異物及灰塵等進(jìn)入內(nèi)部。

2)吊裝入模塊前確定好模塊內(nèi)倒運(yùn)通道,保證通道寬度和高度達(dá)到要求。

3)安裝前要對結(jié)構(gòu)底座定位及要求尺寸等精度進(jìn)行檢查確認(rèn),無誤后方可將設(shè)備倒運(yùn)入模塊就位。

4)吊裝前對設(shè)備的吊點及其他部分進(jìn)行檢查,確認(rèn)完好無誤后再進(jìn)行吊裝。

5)安裝過程中注意風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口朝向。

6)安裝過程中確保風(fēng)機(jī)自帶底座和風(fēng)機(jī)間的臨時固定支撐墊塊已安裝并緊固。

7)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時通過彈簧吸收震動并提供豎向支撐和一定的水平受力。但是在建造過程中,需要通過塞入墊塊等方式,避免彈簧受力,防止損壞彈簧等[7-8]。

1.4.2.2 軟連接

風(fēng)機(jī)進(jìn)出口雖然有軟連接,可為風(fēng)管安裝誤差提供一定程度的調(diào)整范圍,但是軟連接的調(diào)節(jié)余量主要用于風(fēng)機(jī)啟動及運(yùn)行時的震動,而非抵消安裝誤差。

1.4.2.3 隔離墊片

風(fēng)機(jī)自帶框架底座材質(zhì)為不銹鋼,安裝時和碳鋼底座之間需要用EPDM墊片隔離。

1.4.3 空調(diào)安裝主要工藝流程

空調(diào)安裝的主要工藝流程見圖9。

圖9 空調(diào)安裝工藝流程

1.4.4 空調(diào)安裝關(guān)鍵點

空調(diào)安裝施工時需注意[9]:

1)空調(diào)自帶保護(hù)膜最終安裝前不要拆除。

2)吊裝入模塊前確定好模塊內(nèi)倒運(yùn)通道,保證通道寬度和高度要求。

3)安裝前要對結(jié)構(gòu)底座定位及要求尺寸等精度進(jìn)行檢查確認(rèn),無誤后方可將設(shè)備倒運(yùn)入模塊就位。

4)吊裝前對設(shè)備的吊點及其他部分進(jìn)行檢查,確認(rèn)完好無誤后再進(jìn)行吊裝。

5)吊裝時注意進(jìn)入柜體的進(jìn)入方向,避免模塊內(nèi)大的方向調(diào)整。

6)保證兩部分柜體的間隙滿足設(shè)計要求,無誤后加裝蓋板,拼縫處用許可密封膠密封。

7)空調(diào)進(jìn)排氣敞口和風(fēng)管連接前,做好密封保護(hù),防止灰塵等異物進(jìn)入。

8)空調(diào)內(nèi)濾棉待內(nèi)部其他專業(yè)施工完成后,內(nèi)部整體清潔完成再行安裝。

2 施工常見問題及處理

2.1 風(fēng)管

風(fēng)管相當(dāng)于系統(tǒng)的血管,是實現(xiàn)送排風(fēng)或溫度控制等功能的通道。其路徑較復(fù)雜,穿越各個甲板層及房間,且安裝位置一般位于甲板下。暖通系統(tǒng)施工階段處于整個施工的中后期,腳手架條件差,與其他專業(yè)施工交叉作業(yè),整體施工難度較大[10-11]。

2.1.1 風(fēng)管腐蝕問題及應(yīng)對措施

風(fēng)管運(yùn)輸?shù)綀龊?安裝前一般存儲在施工模塊的附近區(qū)域。因現(xiàn)場存在打砂、打磨等作業(yè),產(chǎn)生的鐵屑等易漂浮到不銹鋼風(fēng)管內(nèi)外表面,遇潮濕天氣,極易破壞風(fēng)管表面的酸洗鈍化層,造成風(fēng)管的腐蝕。而相關(guān)腐蝕處理在現(xiàn)場不易開展,后續(xù)極易再次發(fā)生腐蝕[12]。

應(yīng)對措施:

1)在風(fēng)管到貨后嚴(yán)格按照存儲要求進(jìn)行存儲,不銹鋼風(fēng)管存儲不能直接與碳鋼接觸。風(fēng)管場地存儲不直接放置到地面上,需用墊木等進(jìn)行鋪墊。

2)到場風(fēng)管檢查無問題后,及時清潔內(nèi)外表面,用鋁箔布對風(fēng)管外表面進(jìn)行包裹保護(hù),并對兩側(cè)開口用帆布或膠合板進(jìn)行封堵。

3)風(fēng)管安裝作業(yè)中,必須安裝一節(jié),清潔一節(jié),施工暫停時,及時對敞口封堵。

2.1.2 法蘭變形問題及應(yīng)對措施

不銹鋼風(fēng)管一般不設(shè)單獨的吊裝運(yùn)輸用吊點,相關(guān)運(yùn)輸或吊裝作業(yè)一般使用風(fēng)管法蘭進(jìn)行。尤其是對于尺寸、重量較大的風(fēng)管,發(fā)生相關(guān)作業(yè)易造成法蘭的變形。而不銹鋼的韌性較大,相關(guān)變形后很難通過機(jī)械等手段對其進(jìn)行校正,后續(xù)安裝時造成法蘭間隙過大,影響系統(tǒng)密性[13]。

應(yīng)對措施:

1)嚴(yán)格按照吊裝要求進(jìn)行風(fēng)管的吊裝作業(yè),嚴(yán)禁多節(jié)風(fēng)管同時吊裝。

2)風(fēng)管模塊內(nèi)倒運(yùn)時優(yōu)先選用軌道運(yùn)輸方法,避免安裝時倒鏈對法蘭面產(chǎn)生面外拉力。

3)安裝前對法蘭平整度進(jìn)行檢查,對平整度差的部分,提前粘貼彈性較大的EPDM墊片(該墊片應(yīng)用需得到業(yè)主認(rèn)可),見圖10。

圖10 法蘭變形填充foam墊片

4)安裝的螺栓緊固按照緊固順序要求進(jìn)行。

2.2 系統(tǒng)氣密測試

氣密測試是使用設(shè)備,檢驗線路密性的方法。采用單位時間內(nèi)單位面積上氣體泄漏量來和要求數(shù)值對比衡量(L/m2/s)。氣密前的檢查封堵是氣密測試通過的關(guān)鍵。氣密測試通過代表安裝工作基本完成,整體狀態(tài)可以接受[14-15]。

系統(tǒng)氣密測試是施工的最后一個環(huán)節(jié),為保證測試的有效性,避免后續(xù)重復(fù)測試,需在氣密工作開始前做好以下檢查:

1)檢查法蘭口是否有可見的明顯間隙。

2)測試孔及煙感、溫感等開孔處檢查。

3)風(fēng)閘、加熱器等設(shè)備的密性檢查處理。

4)檢查單向風(fēng)閘位置是否阻斷氣密線路整體聯(lián)通。

5)如果線路密性太好,泄漏量過小,因設(shè)備量程問題,會出現(xiàn)“超出量程”,無法讀數(shù)現(xiàn)象。此時可選擇某密封盲板處,開一小泄漏口,增加泄漏量。

6)氣密時線路上的所有設(shè)備風(fēng)閘需要處于開啟狀態(tài)。防火風(fēng)閘開啟需連接壓力氣體(必須保證干燥,可以用壓縮氮氣,氣壓0.5～0.6 MPa)和設(shè)備要求電壓值的電源(電源接線時注意正負(fù)極不要接反)。

7)單向風(fēng)閘注意氣流方向。

8)平衡風(fēng)閘手動操作把手到開啟狀態(tài)。

9)氣密設(shè)備的測試儀表需要標(biāo)定,氣密時確保標(biāo)定證書有效可用。

2.2.1 氣密前線路問題及應(yīng)對措施

1)線路上風(fēng)管設(shè)備未安裝完成就位。支架支撐梁未完全壓實。

2)氣密后存在拆卸風(fēng)管或設(shè)備、移動調(diào)整風(fēng)管線路等。

3)法蘭口處有影響密性的間隙。

4)法蘭口保溫完成。

5)法蘭未連接,連接不牢固。

6)氣密時風(fēng)管上還有未開的孔洞。

應(yīng)對措施:

1)檢查所有連接法蘭螺栓及支撐支架,保證螺栓擰緊,支架固定壓實風(fēng)管。

2)線路施工完成,氣密后不存在拆卸或移動風(fēng)管等操作,對于需要移動或拆除部分,需重新氣密或隔離到氣密包之外。

3)用薄塞尺檢查法蘭口間隙是否符合安裝要求。

4)法蘭口暫不用保溫棉封堵,使其具備后續(xù)檢查找漏的條件。

5)法蘭完成跨接線連接,固定可靠。

6)氣密時風(fēng)管上的開孔等工作結(jié)束,附屬測試孔等安裝完成。

2.2.2 氣密測試的開口封堵及應(yīng)對措施

系統(tǒng)安裝完成后,需對管路密性進(jìn)行測試,對出風(fēng)口、風(fēng)管與設(shè)備接口等開口位置進(jìn)行封堵。采用何種封堵材料及封堵方法,對整個密性測試作業(yè)的效果、成本及工期都有較大影響。傳統(tǒng)方法是根據(jù)敞口大小加工鋼制盲板進(jìn)行封堵,存在以下問題[16]:

1)材料浪費(fèi)。不同敞口口徑,需要不同的盲板規(guī)格,重復(fù)使用率低。

2)安裝緊固困難。對于較大敞口,鋼制盲板重量大,需要復(fù)制施工機(jī)具安裝,耗時耗力。

3)對于沒有螺栓孔的敞口,難以進(jìn)行封堵。

4)所有盲板都需要根據(jù)敞口法蘭螺栓孔額外打孔加工,增加耗費(fèi)。

應(yīng)對措施:

根據(jù)本項目通風(fēng)氣密特點,開創(chuàng)性地使用帆布、塑料布等替代鋼制盲板。對于口徑小的敞口,配合使用膠帶纏繞即可滿足封堵要求。對于口徑較大的敞口,使用廢角鋼打孔作為緊固法蘭,達(dá)到封堵要求[17]。

實踐證明，以上新封堵材料的采用有效可靠,大大節(jié)省了氣密輔料投入成本,減輕了現(xiàn)場工作壓力,提高了封堵和拆除效率。現(xiàn)場氣密測試封堵見圖11。

2.3 風(fēng)閘

風(fēng)閘屬于管路上的設(shè)備,施工過程中易出現(xiàn)以下問題:

1)安裝方向與氣流要求方向不一致。

2)風(fēng)閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)朝向不合理,與圖紙要求不一致。

3)防火風(fēng)閘傳感器所在側(cè)未朝向檢修門一側(cè)。

4)安裝前未做嚴(yán)格檢查,內(nèi)部有損壞構(gòu)件未及時發(fā)現(xiàn)。

應(yīng)對措施:

1)安裝時檢查確認(rèn)風(fēng)閘銘牌上標(biāo)注的氣流方向。

2)核對圖紙中執(zhí)行機(jī)構(gòu)朝向,并現(xiàn)場實際確認(rèn)是否合理,與電儀等接線位置是否匹配。

3)對到貨風(fēng)閘做好開箱驗貨,除核對清單物件外,對風(fēng)閘內(nèi)部可見構(gòu)件進(jìn)行檢查。

2.4 設(shè)備安裝

HVAC系統(tǒng)的設(shè)備主要有空調(diào)、風(fēng)機(jī)、加熱器及除濕器等。部分設(shè)備因尺寸限制,到貨時為分體分段到貨,安裝時需對幾部分進(jìn)行總裝。設(shè)備安裝施工常見問題有到貨設(shè)備漏發(fā)部件及設(shè)備法蘭孔距等[18-19]。

2.4.1 到貨設(shè)備漏發(fā)部件問題及應(yīng)對措施

業(yè)主漏發(fā)風(fēng)機(jī)底座剛性墊塊,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)安裝過程中減震彈簧變形、損壞。業(yè)主并未提供相關(guān)資料,明確此墊塊的存在及使用方法,見圖12。

圖12 業(yè)主漏發(fā)風(fēng)機(jī)底座剛性墊塊

應(yīng)對措施:

1)因模塊建造完成后需海運(yùn)到目的地,設(shè)備底座均需剛性固定支撐,在安裝時如發(fā)現(xiàn)漏發(fā),及時跟業(yè)主反饋,并采取相應(yīng)應(yīng)對措施,如使用槽鋼等進(jìn)行替代。

2)未加裝剛性固定前,不能直接安裝該類彈性支撐設(shè)備,因為該類設(shè)備易受力不均,進(jìn)而損壞其彈性支撐。

2.4.2 設(shè)備法蘭孔距問題及應(yīng)對措施

設(shè)備廠家沒有執(zhí)行既定標(biāo)準(zhǔn),實際到貨設(shè)備法蘭口螺栓孔與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求不一致。設(shè)備螺栓布置與詳設(shè)圖紙不符;設(shè)備制造質(zhì)量不過關(guān),存在帶內(nèi)螺紋的螺栓孔變形、螺栓孔背側(cè)焊接螺母變形、設(shè)備自帶焊接螺栓過短等情況。這些問題均會導(dǎo)致設(shè)備安裝及設(shè)備與風(fēng)管安裝無法進(jìn)行[20]。

應(yīng)對措施:

1)對自采設(shè)備,出廠前要做好相關(guān)尺寸檢查。對于業(yè)主供貨設(shè)備,在到貨時及時組織驗貨,若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時通知業(yè)主并制定相關(guān)應(yīng)對措施。

2)偏移量在1個螺栓孔直徑以內(nèi),對連接風(fēng)管做擴(kuò)孔處理,預(yù)制不銹鋼墊片遮擋長孔。

3)偏移量超過1個螺栓孔徑,測量后對連接風(fēng)管進(jìn)行重新配鉆,對舊孔進(jìn)行封堵處理。

4)對于設(shè)備螺栓孔變形,使用絲錐進(jìn)行矯正修復(fù)。

5)對于設(shè)備自帶焊接螺栓過短,通過更換密封墊片、取消彈簧墊等措施處理。

3 結(jié)論

1)HVAC系統(tǒng)施工細(xì)節(jié)較多,做好各個部分施工工序的合理規(guī)劃及各個作業(yè)項施工工藝流程的制定,對最終的施工質(zhì)量及工效有重要影響。本文以某大型LNG模塊化工廠項目實際施工經(jīng)驗為基礎(chǔ),給出了從單節(jié)風(fēng)管預(yù)制到最終安裝完成后氣密試驗的整個過程的施工方法及關(guān)鍵控制點,對同類項目的施工具有一定的參考意義。

2)HVAC系統(tǒng)的設(shè)備及風(fēng)管安裝作業(yè)中的單體安裝及整體線路的安裝精度控制不但需要合理的施工方法及工藝,還需要合理的施工計劃安排,保證工序的合理性,最大程度減小其他作業(yè)項對安裝施工的影響。以上相關(guān)均是影響施工的因素,也是后續(xù)施工研究的方向。