電站機電安裝管道工廠化預制技術(shù)應用

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關(guān)鍵詞:管道工廠化預制;機電安裝;抽水蓄能電站

管道工廠化預制是指通過詳圖設(shè)計軟件對管線進行排料和分段軸測圖設(shè)計，現(xiàn)場條件受限情況下，在工廠(車間)經(jīng)過切割、坡口處理、焊接、熱處理、檢驗、標識及防腐等工序，提前制造管道產(chǎn)品的過程。歐、美、日等發(fā)達國家管道工廠化預制率已達到90%，我國石油化工行業(yè)管道工廠化預制技術(shù)也已得到廣泛應用，但水利水電機電安裝工程中管道工廠化預制技術(shù)應用尚處于初步發(fā)展階段。2018年豐滿水電站全面治理(重建)工程應用管道預制技術(shù)，提高了管道制作、安裝工藝水平，成為工程質(zhì)量控制一大亮點，國家電網(wǎng)新源公司多次組織相關(guān)人員對其調(diào)研、學習。目前，管道工程正逐步由現(xiàn)場焊接施工向工廠內(nèi)預制、現(xiàn)場組合安裝的生產(chǎn)方式過渡，管道工廠化預制已成為管道安裝工程的發(fā)展趨勢。本文對抽水蓄能電站管道工廠化預制的特點、分類、工作流程等進行分析，并介紹了抽水蓄能電站管道預制工廠的設(shè)備配備實例等，以期為管道工廠化預制技術(shù)在抽水蓄能電站機電安裝中的應用提供參考。

1抽水蓄能電站管道工程分類及特點

1．1主要分類

抽水蓄能電站管道工程按輸送介質(zhì)不同，可分為油系統(tǒng)、水系統(tǒng)和氣系統(tǒng):油系統(tǒng)管路主要用于導軸承、推力軸承及動力機構(gòu)供排油;水系統(tǒng)管路用于技術(shù)供水系統(tǒng)、消防、滲漏及檢修系統(tǒng)的供排水;氣系統(tǒng)主要用于調(diào)相壓水系統(tǒng)和檢修用氣的輸送。按施工階段，可分為預埋管路和明管管路:預埋管路是混凝土施工期間安裝的管路，其出口位置必須進行三維測量定點，確保施工質(zhì)量;明管安裝，既要保證質(zhì)量又要體現(xiàn)美觀度，保證布局合理、排列有序、層次分明、橫平豎直［1］。

1．2施工特點

一是施工環(huán)境空氣流通性差。抽水蓄能電站一般為地下式廠房，進廠交通洞長度1．5km左右，機電安裝過程中，永久通風設(shè)備未投運，施工區(qū)域空氣流通性不佳，特別是在混凝土施工階段，鋼筋、管道、尾水管等切割、焊接產(chǎn)生的煙塵難以排出，給施工人員的健康帶來危害。二是管道工程點多面廣，工期緊，協(xié)調(diào)工作量大。抽水蓄能電站管道工程涉及消防、通風空調(diào)、建筑給排水、技術(shù)供水等多個專業(yè)，工作范圍遍布地下廠房、開關(guān)站以及上下庫，工作區(qū)域分散，和其他專業(yè)交叉施工多，需要配合好混凝土澆筑、砌體施工及裝飾裝修，在管道具備安裝條件后，工期往往較緊，需要加班趕工。三是焊接質(zhì)量要求高。管道相當于抽水蓄能機組的血管，其質(zhì)量要求的重要性不言而喻。抽水蓄能機組管道材質(zhì)大都為不銹鋼，應采用氬弧焊打底，電弧焊蓋面的焊接工藝;油系統(tǒng)管路對口焊接時，管道內(nèi)還應充氬氣，打壓完畢后進行酸洗、鈍化，并采用運行相同油料進行循環(huán)沖洗;所有的焊縫必須進行PT探傷檢測，額定工作壓力大于8MPa的管路對所有焊縫必須進行UT探傷檢測。

2管道工廠化預制的優(yōu)點

相對于傳統(tǒng)的管道工程施工方式，工廠化預制優(yōu)勢明顯，主要有以下幾方面。一是有利于縮短工期。管道工廠化預制由于場地固定，實現(xiàn)了流水線生產(chǎn)，不受施工場地和氣象條件的約束，也不受土建和設(shè)備條件的限制，可以實現(xiàn)與土建同步施工，最大限度地縮短施工工期。二是有利于質(zhì)量控制。采用先進的焊接設(shè)備，焊接質(zhì)量控制更加標準化，保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。此外，通過預制安裝管理軟件、BIM和PDSOFTPiping設(shè)計軟件以及二維碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)管道預制的精細化管理，確保工廠預制與現(xiàn)場實際的無縫對接，從而提升管道工程的整體質(zhì)量水平。三是避免惡劣環(huán)境對施工人員的影響。工廠化施工，避免了粉塵及噪聲，大幅度改善作業(yè)環(huán)境，體現(xiàn)了“以人為本”的管理理念，提升了職業(yè)滿意度。再者，將大部分的管道焊接工作從洞室內(nèi)移至工廠，有助于改善洞內(nèi)的空氣環(huán)境，從而減少對職工身體的損傷。

 3管道預制加工廠的分類

目前，根據(jù)廠房的移動性能、應用場景以及設(shè)備配置，國內(nèi)的管道預制加工廠主要分為固定工廠型、現(xiàn)場簡易型和移動集裝箱式三類。三類工廠的主要特點及應用場景見表1。固定工廠型一般占地面積較大，建有標準廠房，配備有各種專業(yè)管道生產(chǎn)設(shè)備，輔助設(shè)施齊全，生產(chǎn)能力大，能夠同時承攬多個工程，一般適用于管道安裝量大、市場需求集中且穩(wěn)定的情況，如大型石油化工園區(qū)?，F(xiàn)場簡易型一般服務于點狀工程，比如抽水蓄能電站，在工地現(xiàn)場根據(jù)管道工程的特點，定制1～2個管道生產(chǎn)流水線，集中加工，該工程完工后，設(shè)備可搬運至另一個工程。移動集裝箱式一般服務于線性工程和應急工程，比如石油管線，將切割、坡口、組對、焊接等工序所需的機械設(shè)備，分別集成到各自的集裝箱中，形成模塊化單元，設(shè)置靈活，不受場地限制。

4管道預制加工工作流程

預制及驗收工作流程:二次詳圖設(shè)計→設(shè)計交底→排料、領(lǐng)料、下料→坡口加工→組對點焊→點焊檢驗→焊接→外觀檢驗→無損檢測→標識→記錄→封堵、存放→移交安裝。流程說明:①預制加工廠負責人根據(jù)設(shè)計提供的管道施工圖進行二次詳圖設(shè)計，并報工程技術(shù)科審核確認。將詳圖信息(詳圖號、管段、焊口、支架等)錄入計算機數(shù)據(jù)庫，作為預制管道管理依據(jù)。②預制加工廠負責人根據(jù)二次詳圖設(shè)計制定月(季)度預制計劃和進料計劃，并向物資裝備科提供進料計劃，作為進料、領(lǐng)料參考資料。③預制加工廠負責人按技術(shù)方案和焊接工藝對預制操作進行技術(shù)交底，并按預制計劃發(fā)放詳圖。④預制加工廠負責人按預制計劃和詳圖進行排料，到管段原材庫領(lǐng)料，并安排下料。⑤坡口加工操作員操控鋸床和切割機進行管段的切割、坡口加工及打磨。⑥機械組對操作員進行管段的組對工作，組對后由焊工進行點焊。⑦自動焊接操作員操控懸臂式管道自動焊機，按設(shè)計詳圖進行焊接。⑧由質(zhì)檢員進行外觀檢查和無損檢測，完成的合格焊口由預制加工負責人錄入計算機，并在詳圖上進行標識。無損檢測結(jié)果由質(zhì)檢員錄入電腦，定期檢查探傷比例完成情況并向預制加工廠負責人匯報進展狀況。需返修時，由質(zhì)檢員通知相關(guān)作業(yè)人員實施返修、確認、報批、復驗、登記等工作。⑨管段預制整體完成后，由預制加工廠負責人在計算機中做出特殊標記，并通知質(zhì)檢員進行整體檢查。⑩質(zhì)檢員檢驗合格后，報總工程師、監(jiān)理進行抽查檢驗，全部檢驗合格后，附二維碼標識，存放于成品庫［2］。

5管道預制加工廠的選型

管道預制加工廠的選型與項目類型(點狀或線性等)、投資限制、管道特點、工藝要求、焊接工作量等密切相關(guān)。項目屬“點狀工程”還是“線性工程”，是一次性投資還是逐步擴能，決定了管道預制工廠的類型;管道特點及工藝要求決定了自動焊接設(shè)備的性能參數(shù);焊接工程量決定了設(shè)備及成產(chǎn)線的數(shù)量。管道預制加工廠選型決策魚刺圖如圖1所示［3］。

6實例分析

(1)平面布置及設(shè)備配置。以某抽水蓄能電站管道預制加工廠為例，介紹管道預制設(shè)備的選型及流水線布置。該電站總裝機容量1800MW，安裝6臺單機容量300MW的單級混流可逆式水泵水輪機組，總工期58個月。管道預制加工廠房采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，長66m，寬15m，高8m，內(nèi)部設(shè)置原材料存放區(qū)、管道加工區(qū)和辦公區(qū)、成品堆放區(qū)和小管徑管道加工區(qū)。工廠采用封閉車間配備照明、消防、通風、采暖、圍欄、起吊裝備，確保加工廠內(nèi)條件符合施工要求。工廠設(shè)備配置見表2［4］。(2)需要解決的重難點問題。①設(shè)計單位沒有對電站進行BIM三維建模，進行管道預制時，需要自行建模，施工單位需要組建專業(yè)的BIM團隊，做好軸測圖設(shè)計。②相比石油化工與建筑機電，水電站管路異形管多、型號繁多，難以批量生產(chǎn)。此外，水電站預埋管路較多，為防止誤差累積，管道預制時需要考慮預埋管頭的實際位置、尺寸。管道預制要做好與現(xiàn)場的銜接，避免“閉門造車”。做好兩次現(xiàn)場檢查，一次是三維建模前，仔細檢查現(xiàn)場與圖紙的出入，確保建模的準確性;另一次是管道預制前，檢查管道接口的位置尺寸是否與圖紙相符，避免誤差累積。③鑒于管路復雜，電站管路難以像建筑機電安裝一樣實現(xiàn)現(xiàn)場“零焊接”，安裝過程中，需要設(shè)置“湊合節(jié)”現(xiàn)場施焊?！皽惡瞎?jié)”位置的選擇，既要便于制造、安裝、運輸和美觀，還要考慮現(xiàn)場的施焊條件［5－6］。

參考文獻:

［1］梅祖彥．抽水蓄能發(fā)電技術(shù)［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2000:30－76．

［2］中華人民共和國工業(yè)和信息化部．管道工廠化預制技術(shù)規(guī)范:HG/T21641—2013［S］．北京:中國計劃出版社，2013:1－10．

［3］?？§常瑥堨o芬．管道工廠化預制及應用實例［J］．化工生產(chǎn)與技術(shù)，2015(4):57－60．

［4］武思進，池志超．工業(yè)管道安裝工廠化預制技術(shù)的應用［J］．安裝，2014(9):36－38．

［5］賀廣利．管道工廠化預制的前景與瓶頸［J］．安裝，2015(1):16－17．

［6］薛新銘，譚克林，胡春林．BIM技術(shù)在管道預制加工中的應用［J］．安裝，2016(5):59－61．

作者：李明 陳大森 姚鎮(zhèn)勇 單位：中國安能集團第二工程局有限公司