王永磊
中海油石化工程有限公司 青島 266100
隨著安全、環(huán)保要求的提高,擴能增效需求的增加,石化裝置優(yōu)化升級的技改項目越來越多。所謂技改項目,是在原有裝置的基礎上做設計修改,與新建裝置相比,其復雜性高、未知因素多,設計及施工工作比較繁瑣,尤其是一些小型技改項目。近三年來,筆者一直致力于石化裝置小型技改項目的相關工作,對設計和施工過程中遇到的問題非常熟悉,總結了一套自己的經驗。下面對這些問題及應對措施進行具體闡述。
上游工藝專業(yè)的條件,具體改造內容可能是增加幾條管線或幾臺閥門等,看似很簡單,對管道專業(yè)卻很復雜,因為需要做的工作很多:查找相關的原有設備或管道平面布置圖、管道施工圖(ISO圖)等。有些情況還需要查找相關的結構專業(yè)圖紙(結構梁、設備基礎位置及大小等)。有時候,查找相關圖紙的時間可能約占設計時間的50%,甚至更高。
很多技改項目,由于業(yè)主提供的原圖紙質量不高,更加重了設計難度。其原因主要有兩方面:第一,運行中的項目比較舊,業(yè)主方資料室的原有設計資料不全;或者現場多次進行改造,配管情況與圖紙不符,更增加了技改項目的難度,相關設計人員只能去現場測量,再將測量數據反映到圖紙中。第二,對于新建的項目,設計單位會交付施工圖及竣工圖。而對于某些技改項目,只有施工圖,沒有竣工圖存檔,同時由于設計深度不夠,很多施工都是現場實地測量,失去了施工圖的價值。且施工過程中會發(fā)現很多問題,現場調整配管或增加材料的工程聯絡單比比皆是。
在原有裝置中增設設備、管線及閥門等,難免會出現與原有結構梁柱、相關設備或管線等相碰的問題,主要有以下幾個方面:
(1)新舊管線之間的沖突
技改項目中,很多修改會涉及到在管廊上增加管線,對那些有預留空間的裝置來講,相對比較容易。但對于如圖1所示的管廊,原有管線占滿了一層,若有新增管線穿過,按常規(guī)設計的話,很難辦到。
圖1 管線密集的管廊
(2)設備基礎之間的沖突
某煉廠苯乙烯裝置有一項技改工作:密排泵需增加備用泵?,F場與業(yè)主對接后,擬將備用泵放置在如圖2所示的位置上,與原備用泵相鄰。
圖2 增加備用泵
但在核對相關圖紙時發(fā)現,新增基礎與原有設備基礎沖突。由于現場設備布置比較緊湊,沒有其他位置可選。經與土建專業(yè)協調,及多次核算,最終的方案是與原有泵基礎做成了聯合基礎。
(3)新管線與儀表橋架等其他設施的沖突
若技改項目中,新增管線需要穿過儀表橋架,如圖3所示。
圖3 增加部分管線
沒有更好的設計方案,只能增加彎頭繞過去,降低了美觀感。
(4)新增設備與地上管線之間的沖突
某煉廠乙苯裝置P115AB目前選用磁力泵,開工階段,操作不平穩(wěn),容易造成磁力泵損壞,影響整個開工進度,改造將增加一臺離心泵P115C,提高抗干擾能力,理想的設計位置應與AB泵并排放置,但現場實際情況是AB泵的南邊為調節(jié)閥組。最后根據現場實際情況,選擇放置在如圖4所示的空地上,不僅美觀上不如人意,也增加了新增泵出入口管線配管的設計難度。
圖4 增加設備的位置示意圖
諸如此類碰撞問題的存在,直接導致只能尋找折中的方案,一方面延長了設計工期,另一方面無法做到從全局的角度解決問題,影響了新增設計的設計質量和裝置的美觀程度。
(5)新增設備與地下管線之間的沖突
某氣分裝置新增一臺鼓風機,其基礎與地下DN250的消防水線沖突。由于現場實際情況,設備位置無法調整,只能調整原有管線,施工方將消防水管在斜管位置處整體往左移動,避開鼓風機基礎,如圖5所示。
圖5 平面位置圖
技術改造的業(yè)主參與到項目的整個設計周期,業(yè)主方一般通過圖紙審查的方式進行方案控制和進度控制。
首先,就管道專業(yè)圖紙而言,一方面,審查圖紙不及時,致使返回意見滯后,延長了設計工期;另一方面主客觀干擾因素太多,設計方很難完全按照設計規(guī)定獨立做設計。
其次,接收的上游工藝專業(yè)條件常常不是最終版,最終版條件和初版相比會有調整,造成設計修改。
有時候和施工進度也有關系,考慮到檢修時間較短,有些工序來不及施工,裝置就要開車;基于這個因素,業(yè)主方可能會取消一部分流程,使得一部分圖紙需要設計方修改。
與管道專業(yè)打交道的下游專業(yè)較多,如儀表、土建及水電等,需要給他們提設計條件,比如:增加一個電動閥,如圖6所示。
圖6 更換緊急切斷閥
可能涉及到結構專業(yè)平臺加固,儀表專業(yè)電纜設置等,需提出電動閥的位置條件及平臺荷載條件。管道專業(yè)需查找相關結構圖紙,并計算支點處荷載。由于平臺加固不同于新建,下游專業(yè)在設計后期可能需要管道專業(yè)多次調整和確認。
如果在已經服役的溫度較高管線上添加管線,需要進行詳細應力計算。設計人員不能任意地破壞原有管線受力情況,同時還要保證新接管線的安全。為獲得準確的計算結果,一般選擇將原有管線也模擬出來,與現有管線同時進行分析,直到原有管線第一個固定支架或設備口結束。對于末端的固定支架,還需要分析技改前后固定支架受力是否增加,增加幅度大不大,如果太大,需要核算原有固定支架能否承受得?。粚τ谠O備口,還需要校核設備口荷載是否超出允許值。
原有管線不能調整是新加管線分析和設計的最大難點,如何通過調整新增管線,使其增加給原有管線的受力達到最低,這是技改工作一直追求的目標。
施工規(guī)范要求:管道安裝完畢、熱處理和無損檢測合格后,應進行壓力試驗。壓力試驗的前提是要做試壓包,需要盲板隔離,但對于在原有管線上新增支管的項目,總有一段管線無法與原管線隔開,如試壓的話,必須與原有管線一起試壓,有時很難做到。施工單位只能采用替代措施:焊縫100%檢測、柔性分析以及泄漏試驗等[1],但應提前經設計單位及建設單位同意。
某煉廠2020年10月技改項目施工過程中發(fā)現:
(1)新增分水罐液位計管口法蘭執(zhí)行標準不一致:新增設備液位計管口法蘭是石化標準,密封面為凸面法蘭,而利舊的配對法蘭是歐系標準,密封面為凹凸面,如圖7所示。
圖7 更換的分水罐
為不影響施工,重新進行了采購。
(2)新增分水罐的出入口管嘴法蘭標準都為美標,而原有管線配對法蘭標準都為機械標準(JB),如圖8所示。
圖8 原有管線法蘭與新增設備配對
考慮到新增罐為常壓罐,結合相關設計規(guī)范,兩個標準在低壓條件下,可以進行配合使用,現場進行了打磨安裝。
該裝置運行了幾十年,原管道執(zhí)行標準比較舊,技改設計時執(zhí)行新的標準,導致現場出現施工問題。
不管是設計方,還是施工方,都會承受著時間緊、任務重的雙重壓力。對設計院來講,很多時候,業(yè)主方要求完成時間比較苛刻,等到管道專業(yè)拿到設計條件時設計時間已相當緊張。對施工方來講,停工檢修有時僅一個多月,按圖完成施工時間已很緊張,更何況,現場施工調整的情況比較多,與設計院來回溝通又耽誤額外時間。
例如,某裝置需要增加一個除臭設備(撬塊3500×2500×4000mm),如圖10所示,擬放置在圖9所示管廊和框架之間的空地上,空間充裕,管線配管也沒問題。
圖9 新增撬裝設備的位置
圖10 設計模型
但如何將撬塊吊裝進來,是一個很棘手的施工問題。吊車進不來,叉車載重量又不夠,若吊車站位放置在裝置外面的通道上,吊車的計算載荷將遠遠大于設備本身的荷載?,F場估算,需要40t左右的吊車。考慮到裝置施工期間需要新增一臺臥式容器,所需起重機額定荷載大于40t,施工期間,可以借用。所以,三方最終確定了設計及吊裝方案。
對于一般技改項目,都需要提前和業(yè)主溝通,業(yè)主方會提出一些意見。此外,初版設計圖紙在業(yè)主方審查,甚至多次審查以后,業(yè)主一般也會現場提出一些意見。這也是技改項目與新建裝置在設計過程中較大的區(qū)別之一。
隨著項目的規(guī)范化、標準化,規(guī)范更新也越來越頻繁,因此裝置新建時實行的是一版規(guī)范,等到技術改造時就有可能是另一版新規(guī)范,這就給設計、施工方帶來一定的隱患。設計、施工過程中不能完全按照原項目的統一規(guī)定去執(zhí)行,必須將新規(guī)范中的新增條款加進去,進而增加不少工作量。例如,市場監(jiān)管總局關于特種設備行政許可有關事項的公告(國家市場監(jiān)督管理總局公告2019年第3號)中,壓力管道取消了GC3,即除了GC1之外,其余都是GC2。對原有GC3管道的焊縫檢驗等級提高了要求,設計、施工單位在技改項目中應給予重視。
(1)及時準確地了解業(yè)主的意圖,多多溝通。
(2)應準確地了解現場情況,對于新增設備、復雜管線等項目,應通過現場對接的形式,充分了解現場吊裝、配管可行性等,避免后期出現施工困難、碰撞等問題。
(3)涉及到需要其他專業(yè)、相關校審人參與的項目,應盡早使其參與進來,多多溝通,避免返工等問題的出現。
(4)對于需要應力計算的管道,應嚴格按照規(guī)范設計,管道、管機專業(yè)應在相互溝通的基礎上同步進行,減少設計時間。
(5)關注規(guī)范更新,及時廢止舊規(guī)范條款。
(6)應在堅持設計規(guī)范、原則的基礎上,盡量靈活出圖,留有彈性余量,將現場后期施工過程的微調考慮在內。
(1)對于試壓比較困難的管道,應及時與設計方溝通,共同商討最合適的方案。
(2)對于相對比較復雜的項目應盡早入場,熟悉現場情況,審查圖紙問題;對材料缺失,關鍵管道或設備施工等問題應及時反饋給設計方,使其能及時補充相關材料,制定新的施工方案等,避免耽誤施工進度。
(1)歸檔的竣工圖和歷次技改的圖紙都應及時、完整、準確,確?,F場情況與圖紙一一對應。
(2)全過程參與技改項目的立項、設計、施工及竣工驗收工作。
(3)對技改的施工圖紙應及時審查,并反饋意見給設計院,及時調整設計。
(4)及時跟進項目進度,及時解決現場疑難問題[2]。
(5)采辦程序盡量精簡,保證項目工期。
(6)避免材料代用[3]。
通過上面的介紹,不難發(fā)現小型技改項目與新建項目相比,其內容錯綜復雜,問題也種類繁多,涉及到的三方單位(設計方、施工方及業(yè)主方)存在著圖紙不全,設計繁瑣及施工難度等一系列問題。建議三方單位結合現場實際情況,加強溝通,及時交換意見,互通有無,在滿足項目進度的前提下,務必確保安全第一、質量為本。