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(lái)LNG 作為一種清潔能源， 需求量急劇增長(zhǎng)，隨之帶來(lái)的LNG 勘探開(kāi)發(fā)成為國(guó)際能源行業(yè)的新熱點(diǎn)。 隨著LNG 天然氣田外界開(kāi)發(fā)條件的不斷變化，同時(shí)陸上LNG 項(xiàng)目受到地理、環(huán)境、勞動(dòng)力等方面的制約，LNG 模塊化逐漸被各大天然氣田開(kāi)發(fā)公司所認(rèn)同，成為L(zhǎng)NG 項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的重要手段，其建造量和建造規(guī)模出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。 我國(guó)的模塊化工廠建造技術(shù)是在國(guó)外大型公司的合作模式下，吸收、學(xué)習(xí)和積累模塊化工廠的建造經(jīng)驗(yàn)而形成的。 機(jī)械設(shè)備在建造過(guò)程中的安裝精度要求高，施工難度大，其作為L(zhǎng)NG 模塊化工廠的“器官”，對(duì)整個(gè)平臺(tái)的生產(chǎn)運(yùn)行具有關(guān)鍵作用。 本文基于某國(guó)外LNG 模塊化核心工藝模塊的現(xiàn)場(chǎng)建造經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行具體分析。

1 機(jī)械設(shè)備安裝固定方法現(xiàn)狀分析

設(shè)備底座的固定形式通常是在設(shè)計(jì)階段考慮，影響因素包括所有可能的力、偏轉(zhuǎn)限制、震動(dòng)反應(yīng)、機(jī)械與環(huán)境要求等。 模塊化工廠與傳統(tǒng)的石化項(xiàng)目最大的不同在于整個(gè)模塊是由鋼結(jié)構(gòu)建造而成， 因此在設(shè)備固定上較少采用傳統(tǒng)的灌漿方式， 從而對(duì)設(shè)備安裝也提出了不同的要求。 機(jī)械設(shè)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(jù)設(shè)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(jī)械設(shè)備通常有儲(chǔ)罐、容器、濾器等靜設(shè)備。 該方式安裝簡(jiǎn)便、可靠性高，適合運(yùn)行后對(duì)震動(dòng)或使用要求不高的設(shè)備。 直接焊接通常是指設(shè)備的底座與底部結(jié)構(gòu)通過(guò)焊接直接連接在一起（圖1）。對(duì)于大型罐體類(lèi)設(shè)備，通常設(shè)備會(huì)有一個(gè)裙座，設(shè)備底部位置設(shè)兩個(gè)人孔， 主要是為了進(jìn)行底座內(nèi)部施工或排除積水。 環(huán)形底座的焊接，在設(shè)備噸位不大的情況下，可只焊接設(shè)備的外圈， 內(nèi)圈的間隙通過(guò)打密封膠的方式填充。 大噸位的設(shè)備，其底座的內(nèi)圈和外圈均需要進(jìn)行焊接，且底座在焊接前應(yīng)使用薄鋼板將間隙盡量塞實(shí)。

1.2 螺栓連接

螺栓連接根據(jù)具體設(shè)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(shè)備底座直接焊接

螺栓連接類(lèi)的設(shè)備、類(lèi)型和應(yīng)用較為廣泛，既包括泵、壓縮機(jī)等動(dòng)設(shè)備，又包括一些接收器、濾器和工藝壓力容器等靜設(shè)備。 此類(lèi)連接方式的優(yōu)點(diǎn)在于，設(shè)備安裝更加方便，可以進(jìn)行適量的調(diào)節(jié)，后續(xù)設(shè)備維修和維護(hù)也更加方便。 通常設(shè)備需要安裝在安裝板上，不允許用地腳螺栓將設(shè)備支座直接連接在基礎(chǔ)上。 安裝板要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能將力傳遞到基礎(chǔ)上。

除非設(shè)備使用者另有規(guī)定， 地腳螺栓材料應(yīng)該選用ASTM A36 或ASTM A575-M1020。 在暴露在腐蝕性化學(xué)品氣體或液體的區(qū)域里， 地腳螺栓材料應(yīng)該能抵抗化學(xué)腐蝕， 或者表面有一層合適的抗化學(xué)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(lái)需要維修時(shí)設(shè)備的拆卸。 無(wú)論使用何種材料，都要清楚地標(biāo)在結(jié)構(gòu)圖紙上。 這個(gè)信息不僅是為了加工需要， 也為將來(lái)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行整改時(shí)提供幫助。

1.2.1 撬體螺栓連接

撬體螺栓連接通常出現(xiàn)在泵、壓縮機(jī)等動(dòng)設(shè)備上。在LNG 模塊化工廠建造中，此類(lèi)設(shè)備通常成撬到達(dá)建造場(chǎng)地。 由于此類(lèi)設(shè)備自身是由多個(gè)小的部件組成（例如泵包括電機(jī)、泵體等幾部分），因而對(duì)自身的安裝要求（主要指水平度和電機(jī)的同軸度）較高，成撬的設(shè)備通常需要對(duì)撬體進(jìn)行初步調(diào)平，簡(jiǎn)稱(chēng)粗調(diào)平；待撬體調(diào)平后，再對(duì)上部的電機(jī)和泵體進(jìn)行二次調(diào)平，稱(chēng)為精調(diào)平。 這種施工方法， 既能夠保證此類(lèi)動(dòng)設(shè)備的調(diào)平要求， 又能降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度， 所以在動(dòng)設(shè)備中應(yīng)用廣泛。

泵撬體安裝實(shí)例見(jiàn)圖2， 圖中所示設(shè)備為反沖洗泵，重量為2t，長(zhǎng)度為3.5m。設(shè)備坐在8 個(gè)型鋼的支腿上，支腿的上方為設(shè)備的撬體，將泵上的所有部件都集成在撬體上。 設(shè)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(shè)備與結(jié)構(gòu)物通過(guò)螺栓直接連接。 這種連接方式簡(jiǎn)單、有效，同時(shí)便于后期設(shè)備的維修或更換。螺栓連接在LNG 模塊化工廠機(jī)械設(shè)備安裝中應(yīng)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(xiàn)、儀表密度高，螺栓連接能夠減小對(duì)其他專(zhuān)業(yè)施工的影響和破壞。

設(shè)備與底座直接螺栓連接的安裝實(shí)例見(jiàn)圖3，該設(shè)備為氣體脫水管，高度6.5m，重量23.6t，罐體底座直接2.8m。設(shè)備通過(guò)8 顆雙頭螺栓與環(huán)形結(jié)構(gòu)底座直接連接，通過(guò)螺栓來(lái)固定設(shè)備。 對(duì)于設(shè)備的安裝精度，可以通過(guò)底部填塞墊板的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制， 使其達(dá)到垂直度的要求。 設(shè)備在測(cè)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(jié)合了焊接和螺栓連接優(yōu)勢(shì)的連接形式。 墊塊上有螺栓孔，上表面通過(guò)螺栓與設(shè)備相連接，下表面落在結(jié)構(gòu)支撐上，通過(guò)焊接進(jìn)行固定。墊塊的尺寸根據(jù)設(shè)備底座進(jìn)行調(diào)整。 這種墊塊式螺栓連接，可以保證設(shè)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(shí)在底座進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可以直接調(diào)整具體位置的墊塊，使施工更加簡(jiǎn)便。 在完成螺栓安裝后，如果墊塊和結(jié)構(gòu)底座間還有間隙，需要通過(guò)灌漿來(lái)填充，通常采用環(huán)氧樹(shù)脂材料進(jìn)行灌漿，灌漿的強(qiáng)度要求能滿(mǎn)足設(shè)備安裝固定的強(qiáng)度要求。

墊塊螺栓連接安裝實(shí)例見(jiàn)圖4，該LNG 核心工藝模塊的設(shè)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(jiàn)，環(huán)形底座位于設(shè)備中上部，立式貫穿模塊安裝，通過(guò)螺栓固定在結(jié)構(gòu)底座上，設(shè)備與底座之間加有隔熱墊塊。 隔熱墊塊的目的是為滿(mǎn)足調(diào)平、減震、熱脹冷縮等方面的要求，通過(guò)地腳螺栓將結(jié)構(gòu)底座和設(shè)備相連。

圖3 設(shè)備與底座直接螺栓連接

由于罐體高度問(wèn)題， 在設(shè)備安裝完成后需要采用墊板對(duì)罐體垂直度進(jìn)行調(diào)整， 調(diào)整后設(shè)備底座之間會(huì)留有部分間隙（圖5）。由于間隙存在于設(shè)備底座與隔熱墊塊之間，為了提高設(shè)備工作的穩(wěn)定性，通常采用灌漿的施工方案來(lái)填充底座間隙， 本項(xiàng)目灌漿采用SIKA公司的環(huán)氧樹(shù)脂材料。 通過(guò)灌漿施工將設(shè)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(jìn)行螺栓打力矩的施工。

2 施工要點(diǎn)分析

LNG 模塊化工廠集成度高， 因此機(jī)械設(shè)備的布局緊湊，在建造安裝過(guò)程中，與其他專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生干涉的情況較多，加之設(shè)備晚到，從總體項(xiàng)目建造周期的角度出發(fā)，需要為其他專(zhuān)業(yè)打開(kāi)施工窗口期；因此，施工時(shí)機(jī)械設(shè)備的安裝固定需要重點(diǎn)考慮對(duì)其他專(zhuān)業(yè)的影響，譬如焊接對(duì)油漆的破壞、底座偏差的調(diào)整等。設(shè)備就位后，底座與結(jié)構(gòu)之間的縫隙，是各種安裝方法都需要面對(duì)的共同問(wèn)題，可采用薄板對(duì)間隙進(jìn)行填充。 對(duì)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(jìn)行填充。 填充墊板的邊緣不易超過(guò)設(shè)備的外緣。

圖5 設(shè)備底座間隙圖

3 總結(jié)

機(jī)械設(shè)備安裝不僅要考慮設(shè)備的安裝精度、施工工藝，還要考慮施工條件、場(chǎng)地等多種因素。通過(guò)對(duì)設(shè)備安裝方法的分析可以得出如下結(jié)論：

（1） LNG 模塊化工廠建造時(shí)，動(dòng)設(shè)備在安裝中，定位精度和水平度要求較高，主要是為了滿(mǎn)足設(shè)備運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)要求，通常采用螺栓連接的底座形式，以方便調(diào)節(jié)；

（2） 對(duì)于大噸位的儲(chǔ)罐設(shè)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。