王曉華 王舉田

海洋石油工程（青島）有限公司 山東青島 266555

近年來LNG 作為一種清潔能源， 需求量急劇增長，隨之帶來的LNG 勘探開發(fā)成為國際能源行業(yè)的新熱點。 隨著LNG 天然氣田外界開發(fā)條件的不斷變化，同時陸上LNG 項目受到地理、環(huán)境、勞動力等方面的制約，LNG 模塊化逐漸被各大天然氣田開發(fā)公司所認同，成為LNG 項目開發(fā)的重要手段，其建造量和建造規(guī)模出現大幅增長。 我國的模塊化工廠建造技術是在國外大型公司的合作模式下，吸收、學習和積累模塊化工廠的建造經驗而形成的。 機械設備在建造過程中的安裝精度要求高，施工難度大，其作為LNG 模塊化工廠的“器官”，對整個平臺的生產運行具有關鍵作用。 本文基于某國外LNG 模塊化核心工藝模塊的現場建造經驗進行具體分析。

1 機械設備安裝固定方法現狀分析

設備底座的固定形式通常是在設計階段考慮，影響因素包括所有可能的力、偏轉限制、震動反應、機械與環(huán)境要求等。 模塊化工廠與傳統(tǒng)的石化項目最大的不同在于整個模塊是由鋼結構建造而成， 因此在設備固定上較少采用傳統(tǒng)的灌漿方式， 從而對設備安裝也提出了不同的要求。 機械設備的安裝方式可分為直接焊接、螺栓連接，其中螺栓連接根據設備的不同和安裝要求的不同又分為撬體螺栓連接、直接螺栓連接、墊塊螺栓連接等方式。

1.1 焊接式連接

直接焊接的機械設備通常有儲罐、容器、濾器等靜設備。 該方式安裝簡便、可靠性高，適合運行后對震動或使用要求不高的設備。 直接焊接通常是指設備的底座與底部結構通過焊接直接連接在一起（圖1）。對于大型罐體類設備，通常設備會有一個裙座，設備底部位置設兩個人孔， 主要是為了進行底座內部施工或排除積水。 環(huán)形底座的焊接，在設備噸位不大的情況下，可只焊接設備的外圈， 內圈的間隙通過打密封膠的方式填充。 大噸位的設備，其底座的內圈和外圈均需要進行焊接，且底座在焊接前應使用薄鋼板將間隙盡量塞實。

1.2 螺栓連接

螺栓連接根據具體設備情況不同分為直接接觸連接和間接接觸連接，本文主要分析LNG 模塊化工作建造中通常采用的撬體螺栓連接、 直接螺栓連接和墊塊（間接）螺栓連接3 種形式。

圖1 設備底座直接焊接

螺栓連接類的設備、類型和應用較為廣泛，既包括泵、壓縮機等動設備，又包括一些接收器、濾器和工藝壓力容器等靜設備。 此類連接方式的優(yōu)點在于，設備安裝更加方便，可以進行適量的調節(jié)，后續(xù)設備維修和維護也更加方便。 通常設備需要安裝在安裝板上，不允許用地腳螺栓將設備支座直接連接在基礎上。 安裝板要有足夠的強度和剛度，能將力傳遞到基礎上。

除非設備使用者另有規(guī)定， 地腳螺栓材料應該選用ASTM A36 或ASTM A575-M1020。 在暴露在腐蝕性化學品氣體或液體的區(qū)域里， 地腳螺栓材料應該能抵抗化學腐蝕， 或者表面有一層合適的抗化學腐蝕的涂層，如鍍鋅。 這不僅僅是為了防止地腳螺栓有效截面的減少，也方便將來需要維修時設備的拆卸。 無論使用何種材料，都要清楚地標在結構圖紙上。 這個信息不僅是為了加工需要， 也為將來對基礎進行整改時提供幫助。

1.2.1 撬體螺栓連接

撬體螺栓連接通常出現在泵、壓縮機等動設備上。在LNG 模塊化工廠建造中，此類設備通常成撬到達建造場地。 由于此類設備自身是由多個小的部件組成（例如泵包括電機、泵體等幾部分），因而對自身的安裝要求（主要指水平度和電機的同軸度）較高，成撬的設備通常需要對撬體進行初步調平，簡稱粗調平；待撬體調平后，再對上部的電機和泵體進行二次調平，稱為精調平。 這種施工方法， 既能夠保證此類動設備的調平要求， 又能降低現場施工難度， 所以在動設備中應用廣泛。

泵撬體安裝實例見圖2， 圖中所示設備為反沖洗泵，重量為2t，長度為3.5m。設備坐在8 個型鋼的支腿上，支腿的上方為設備的撬體，將泵上的所有部件都集成在撬體上。 設備到貨后，撬體與泵集成一體，因此只需要安裝撬體與底座連接即可。

圖2 泵撬體安裝

1.2.2 直接螺栓連接

直接螺栓連接是指將設備與結構物通過螺栓直接連接。 這種連接方式簡單、有效，同時便于后期設備的維修或更換。螺栓連接在LNG 模塊化工廠機械設備安裝中應用最為廣泛， 一方面是由于螺栓連接工作量比焊接小， 另一方面LNG 模塊化工廠整體布置緊湊，各種電氣、管線、儀表密度高，螺栓連接能夠減小對其他專業(yè)施工的影響和破壞。

設備與底座直接螺栓連接的安裝實例見圖3，該設備為氣體脫水管，高度6.5m，重量23.6t，罐體底座直接2.8m。設備通過8 顆雙頭螺栓與環(huán)形結構底座直接連接，通過螺栓來固定設備。 對于設備的安裝精度，可以通過底部填塞墊板的方式進行調節(jié)和控制， 使其達到垂直度的要求。 設備在測量合格后， 采用螺栓打力矩，完成安裝工作。

1.2.3 墊塊螺栓連接

墊塊螺栓連接是一種結合了焊接和螺栓連接優(yōu)勢的連接形式。 墊塊上有螺栓孔，上表面通過螺栓與設備相連接，下表面落在結構支撐上，通過焊接進行固定。墊塊的尺寸根據設備底座進行調整。 這種墊塊式螺栓連接，可以保證設備安裝精度，因墊塊的尺寸小，從而使焊接的工作大大降低。 同時在底座進行調節(jié)時，可以直接調整具體位置的墊塊，使施工更加簡便。 在完成螺栓安裝后，如果墊塊和結構底座間還有間隙，需要通過灌漿來填充，通常采用環(huán)氧樹脂材料進行灌漿，灌漿的強度要求能滿足設備安裝固定的強度要求。

墊塊螺栓連接安裝實例見圖4，該LNG 核心工藝模塊的設備為高壓混合制冷劑分離器，高度為13.7m，直接4.7m，重量為270t。由圖可見，環(huán)形底座位于設備中上部，立式貫穿模塊安裝，通過螺栓固定在結構底座上，設備與底座之間加有隔熱墊塊。 隔熱墊塊的目的是為滿足調平、減震、熱脹冷縮等方面的要求，通過地腳螺栓將結構底座和設備相連。

圖3 設備與底座直接螺栓連接

由于罐體高度問題， 在設備安裝完成后需要采用墊板對罐體垂直度進行調整， 調整后設備底座之間會留有部分間隙（圖5）。由于間隙存在于設備底座與隔熱墊塊之間，為了提高設備工作的穩(wěn)定性，通常采用灌漿的施工方案來填充底座間隙， 本項目灌漿采用SIKA公司的環(huán)氧樹脂材料。 通過灌漿施工將設備底座與墊塊之間的間隙完全填充，在灌漿完成并完全凝固（常溫下需要48h）后，再進行螺栓打力矩的施工。

2 施工要點分析

LNG 模塊化工廠集成度高， 因此機械設備的布局緊湊，在建造安裝過程中，與其他專業(yè)產生干涉的情況較多，加之設備晚到，從總體項目建造周期的角度出發(fā)，需要為其他專業(yè)打開施工窗口期；因此，施工時機械設備的安裝固定需要重點考慮對其他專業(yè)的影響，譬如焊接對油漆的破壞、底座偏差的調整等。設備就位后，底座與結構之間的縫隙，是各種安裝方法都需要面對的共同問題，可采用薄板對間隙進行填充。 對于焊接底座間隙可直接塞板， 螺栓連接的底座則需要使用U 型插板進行填充。 填充墊板的邊緣不易超過設備的外緣。

圖5 設備底座間隙圖

3 總結

機械設備安裝不僅要考慮設備的安裝精度、施工工藝，還要考慮施工條件、場地等多種因素。通過對設備安裝方法的分析可以得出如下結論：

（1） LNG 模塊化工廠建造時，動設備在安裝中，定位精度和水平度要求較高，主要是為了滿足設備運行時的震動要求，通常采用螺栓連接的底座形式，以方便調節(jié)；

（2） 對于大噸位的儲罐設備，安裝固定主要考慮就位的可靠性，保證管口位置正確。 底座連接通常采用焊接的形式，施工方便，可靠性高。