大型設備吊裝和運輸集中管理模式策劃與實踐

戴 杰

中化泉州石化有限公司 福建泉州 362103

1 概述

中國中化集團公司獨資建設的中化泉州1200萬t/ a 煉油項目已于2014年7月9日全部建成投產(chǎn)，業(yè)主方中化泉州石化有限公司采用“大型設備吊裝和運輸集中管理模式”，委托一家大型設備吊裝施工總承包商，集中吊裝大型設備152 臺（件），設備總重量30842t；委托一家運輸總承包商（2 家運輸分包商），集中運輸超限設備142 臺，運輸總重量25806.9t。

大型設備吊裝和運輸是項目建設總體統(tǒng)籌控制計劃的關(guān)鍵內(nèi)容之一。本項目業(yè)主方借鑒中國石化集團公司“大型設備吊裝和運輸一體化專業(yè)承包管理模式”的經(jīng)驗，創(chuàng)新項目管理模式，將與吊裝和運輸有關(guān)的技術(shù)和管理資源整合在一起，組成高效率的聯(lián)合管理團隊，責任、權(quán)力、效益集中在業(yè)主手中，形成以業(yè)主方為主導的集中管理模式。

2 集中管理模式策劃

2.1 技術(shù)路線

在項目建設籌備期間，業(yè)主方首先根據(jù)基礎設計，全面了解生產(chǎn)工藝路線、生產(chǎn)裝置規(guī)模、設備平面布置、設備重量、規(guī)格和數(shù)量等基本信息（如表2、表3 和表4 所示）；然后，參照以往工程實踐經(jīng)驗，初步確定主要吊裝工藝技術(shù)和關(guān)鍵主力吊車規(guī)格。

本項目最重的關(guān)鍵設備是重量1240t 的加氫裂化反應器;最高的關(guān)鍵設備是2 臺高度近70m 的丙烯塔。

表1 一體化管理模式與集中管理模式的比較

業(yè)主方從總體統(tǒng)籌控制計劃、設備到貨時間、設備平面布置、航運能力、吊車資源、吊裝工藝技術(shù)、承包商資源等多方面綜合考慮，確定大型設備吊裝和超限設備運輸?shù)募夹g(shù)路線和總體方案是：所有超限設備經(jīng)海運整體到貨；所有大型設備整體吊裝；主吊車選擇大型履帶吊車，不選擇液壓提升機構(gòu)，不選擇桅桿。

2.2 管理模式

表2 中化泉州1200萬t/ a 煉油目大型設備分布一覽表

表3 中化泉州1200萬t/ a 煉油項目超限設備分布一覽表

表4 影響吊裝和運輸技術(shù)路線決策的因素

項目管理模式體現(xiàn)了業(yè)主方的項目建設指導思想和價值取向。業(yè)主方在項目策劃時，主要從自身的組織和技術(shù)能力、EPC總承包商組織和技術(shù)能力、合同界面、費用控制、工作效率和執(zhí)行力等多方面綜合考慮（如表5 所示），決定創(chuàng)新建立具有中化特色的大型設備吊裝和運輸集中管理模式，其優(yōu)勢是：

（1）技術(shù)和資源：整合業(yè)主方和各參建方的技術(shù)力量、吊裝經(jīng)驗和機具資源；

（2）進度和現(xiàn)場管理：加強現(xiàn)場統(tǒng)一指揮的力度，從設備制造、運輸?shù)截?、二次倒運、吊裝、土建、安裝等各個環(huán)節(jié)綜合協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌兼顧，合理銜接工序，提高工效和執(zhí)行力，從整體上推進總體進度；

（3）費用：節(jié)省管理費，便于控制成本；

（4) 安全：增加HSE 管控力度。

表5 影響吊裝和運輸管理模式?jīng)Q策的因素

2.3 組織體系和程序文件

在確定集中管理模式后，業(yè)主方建立健全組織體系，成立“大型設備吊裝和運輸聯(lián)合管理協(xié)調(diào)小組”（簡稱“協(xié)調(diào)小組”），成員由業(yè)主、EPC 總承包商、監(jiān)理、土建承包商、安裝承包商、吊裝總承包商、運輸總承包商等組成，業(yè)主方擔任組長；業(yè)主方內(nèi)部成員包括：現(xiàn)場統(tǒng)籌調(diào)度、計劃、費控、合同、HSE、質(zhì)量、設備、物資供應、海事、碼頭、保衛(wèi)、交通、后勤、項目部等有關(guān)部門和專業(yè)工程師。

“協(xié)調(diào)小組”既是吊裝和運輸工作的決策層，也是管理層；全面負責方案策劃、統(tǒng)籌指揮和協(xié)調(diào)、方案審查、進度監(jiān)督、費用審批等工作；其職責并不影響業(yè)主方與各參建方的合同范圍及合同執(zhí)行。

業(yè)主方建立頒布了相應的管理制度和程序文件，包括：《大型設備吊裝施工管理辦法》、《超限設備運輸管理辦法》、《碼頭作業(yè)管理規(guī)定》、《簽證管理辦法》等，明確各參建方的職責、分工、任務、方案審批流程、費用審批流程等，為項目運作和實施打下良好的基礎。

3 集中管理模式實施

3.1 采辦招標

業(yè)主方首先將運輸總承包商與一家EPC 總承包商捆綁一起招標，然后，經(jīng)業(yè)主批準后，運輸總承包商自行招標確定2 家運輸分包商。業(yè)主與運輸總承包商的合同計價模式為設備清單計價、固定綜合單價，按照系數(shù)計取總包管理費。

業(yè)主方充分發(fā)揮市場化競爭機制，公開招標選擇吊裝施工總承包商。業(yè)主方對12 家具備大型設備吊裝工程業(yè)績的施工單位進行資格預審，重點調(diào)查這些單位掌握1000t 級以上履帶吊車資源的情況（如表6 所示）。這是進入招標短名單的必要條件，最終確定7 家施工單位進入吊裝招標短名單。

表6 1000 噸級以上履帶吊車資源一覽表

吊裝工程招標文件是業(yè)主方對吊裝工程管理思路和技術(shù)要求的綜合闡述，投標文件是吊裝施工單位對招標文件的全面響應。本項目吊裝招標結(jié)果是，各投標人的報價均在業(yè)主控制價以下，以2000t 履帶吊車作為主吊車的吊裝施工單位中標，合同計價模式為固定設備每噸綜合單價、暫定總價。

3.2 統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和四大控制

3.2.1 工作事項

本項目吊裝和運輸?shù)膮⒔ǚ蕉?，“協(xié)調(diào)小組”成員多達20 多位，代表了各參建方的權(quán)力、責任和利益，業(yè)主方必須給予強有力的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)，才能做到步調(diào)一致?！皡f(xié)調(diào)小組”全面介入現(xiàn)場管理，采取多種方法和措施，做好進度、質(zhì)量、HSE、費用四大控制，工作事項主要包括：

(1) 統(tǒng)籌協(xié)調(diào)類，主要包括：

每周召開協(xié)調(diào)例會；協(xié)調(diào)設備到貨時間和吊裝時間；協(xié)調(diào)海事、航道等政府部門；協(xié)調(diào)陸路運輸?shù)缆非逭?；統(tǒng)籌考慮吊車轉(zhuǎn)場路線和設備運輸路線，統(tǒng)一修臨時道路；協(xié)調(diào)土建專業(yè)預留基礎和場地處理；協(xié)調(diào)設備吊裝前，安裝梯子、平臺、管線等附塔構(gòu)件；協(xié)調(diào)鋼框架分段、組焊形式和重量；協(xié)調(diào)設備二次倒運；協(xié)調(diào)吊車資源調(diào)配，出臺吊車租賃指導價；組織現(xiàn)場HSE 聯(lián)合檢查；建立運輸和吊裝工程動態(tài)跟蹤數(shù)據(jù)庫；編制吊裝和運輸工程周報、月報等。

（2）審查審批類，主要包括：

邀請專家審查重大吊裝和運輸方案；審批吊裝和運輸方案，優(yōu)化吊裝方案和吊裝順序；審查審批吊裝和運輸進度計劃；審查設備吊耳、吊蓋結(jié)構(gòu)形式，業(yè)主或EPC 總包委托制造廠加工制造；審批設備裝船方位和卸車方位；審批事故應急預案，組織事故應急演練；審批現(xiàn)場動土作業(yè)許可證；審批確認吊裝條件；審批工程簽證和進度款等。

3.2.2 基本工程量和工作量數(shù)據(jù)

本項目吊裝和運輸基本工程量和工作量數(shù)據(jù)包括：

表7 部分超限設備運輸情況

(1) 道路和地基處理：土方挖運57000m3，毛石回填壓實45500m3，碎石回填壓實10000m3；

（2）大型設備：80t 及以上設備152 臺（件），設備總重量30842t（含鋼結(jié)構(gòu)框架和火炬塔架），其中1000t 以上設備1 臺，500t 以上設備15 臺，涉及19個裝置單元（參見表2）；

（3）超限設備：142 臺（參見表3）；

（4）大型吊車：300t 級以上大型吊車7 臺，共轉(zhuǎn)場92 次（如表8 所示）；

（5）運輸：駁船44 條（如表7 所示）；

（6）桅桿吊碼頭：卸船裝車175 臺設備，總重量16429t；

（7）滾裝碼頭：滾裝上岸22 臺設備，總重量12743.51t；

（8）吊裝時間：2012年6月28日首臺吊裝聚丙烯反應器，2013年11月28日最后吊裝火炬頭，歷時17個月，吊裝高峰期7個月（2013年1月～7月，如圖1 所示）。

表8 大型吊車使用情況

圖1 大型設備集中吊裝時間- 數(shù)量柱狀圖

4 典型案例

4.1 丙烯塔

丙烯塔A、B 兩塔是75萬t/ a 氣體分餾裝置中最關(guān)鍵的設備，A 塔Φ6600×66950mm；B 塔Φ6600×69200mm，是目前國內(nèi)千萬噸級煉油裝置中最大、最重的丙烯塔。

丙烯塔內(nèi)件安裝精度直接影響生產(chǎn)工藝分離效果，塔內(nèi)件在設備制造廠安裝，以確保內(nèi)件制造和安裝質(zhì)量；設備到現(xiàn)場后，安裝了附塔梯子平臺，這使得2 臺塔吊裝重量增加到970t、985t。2000t 履帶吊車在SHB 超起工況下的額定起重量為918t，顯然已經(jīng)超重。

“協(xié)調(diào)小組”經(jīng)過充分調(diào)研和研究，決定采取兩項措施：一是拆除21個人孔法蘭蓋、拆除30m 標高以下梯子平臺、拆除裙座米字型支撐件，以減輕起吊重量；二是挖掘2000 噸履帶吊車的潛在性能和起吊能力，采用增減超起配重的方法，測試吊車后拉桿的拉力值；并運用吊車軟件模擬，計算出吊車在這種工況下的實際最大起吊能力，力求改進吊車制造廠設定的標準工況性能。

采取措施后，丙烯塔吊裝重量分別減輕到952t、955t，2000t履帶吊車在非標準工況下，最大起吊能力提高到972t，負載率分別為97.9%、98.3%。“協(xié)調(diào)小組”認為當時天氣情況良好，在綜合分析各種風險、評估2000t 履帶吊車性能、制訂應急措施后，果斷決定正式吊裝，并取得成功。

圖2 吊裝丙烯塔A 塔溜尾吊車即將脫鉤

（丙烯塔吊裝工藝數(shù)據(jù)：主吊車XGC28000型2000t履帶吊車，主臂90m，超起配重560t；溜尾吊車QUY500型500t履帶吊車；2個主吊耳為500噸級管軸式吊耳。）

4.2 加氫裂化反應器

一段加氫裂化反應器是260萬t/ a 蠟油加氫裂化裝置的關(guān)鍵設備，Φ5167×40364mm，設備重量1240.2t，為本項目最重設備，加上吊蓋、附件、鉤頭、索具重量，吊裝重量達到1337.5t，其起吊時和就位時的吊裝參數(shù)如表9、表10 所示。

表9 加氫裂化反應器起吊時吊裝參數(shù)表

表10 加氫裂化反應器吊裝就位時吊裝參數(shù)表

4.3 吊蓋結(jié)構(gòu)有限元計算分析

本項目共有23 臺設備吊裝采用吊蓋作為主吊點,吊蓋型式有：1600t 級吊蓋、900t 級吊蓋、800t 級吊蓋、渣油加氫300t 級吊蓋、加氫裂化300t 級共5個焊接吊蓋和1600t 級整體式吊蓋。為確保吊蓋滿足吊裝工藝技術(shù)要求，“協(xié)調(diào)小組”要求對所有吊蓋進行受力核算，核算方法為對吊蓋結(jié)構(gòu)進行有限元計算分析。

（吊裝工藝數(shù)據(jù)：主吊車XGC28000型2000t履帶吊車，這是該吊車起重量首次突破1300t；溜尾吊車M21000型1000t履帶吊車；吊蓋選用1600t級。）

以1600t 級吊蓋為例，有限元分析網(wǎng)格劃分采用四面體單元和六面體單元，三維有限元模型見圖4，節(jié)點總數(shù)為27063，單元總數(shù)為65750，為保證計算結(jié)果的準確性，在結(jié)構(gòu)倒角處（易產(chǎn)生應力集中）進行網(wǎng)格細分。

圖4 1600 噸級吊蓋有限元整體模型

整個設備吊裝過程，分為吊裝起吊、吊裝過程、吊裝結(jié)束三個階段；在吊裝起吊時吊蓋根部所受彎曲應力較大，在吊裝過程中存在吊蓋根部所受剪切應力、拉應力、彎曲應力的合應力最大狀態(tài)，在吊裝結(jié)束時吊蓋所受載荷為最大載荷，因此，確定計算以上三個工況。三個工況計算結(jié)果如表11 所示。

綜合分析計算結(jié)果，該吊蓋整體應力小，滿足使用條件。

4.4 桅桿吊

業(yè)主方從技術(shù)、經(jīng)濟兩方面綜合考慮，采用滾裝碼頭滾裝上岸重量500t 以上的海運設備，采用桅桿吊卸船裝車重量500t 以下的海運設備，桅桿吊的組裝、作業(yè)、拆除也納入大型設備吊裝總承包范圍。桅桿吊技術(shù)參數(shù)如下：

表11 三個工況計算結(jié)果

（1）結(jié)構(gòu)型式：500t 級人字架桅桿吊，桅桿長度42m，作業(yè)半徑21m；

（2）卷揚機：6 臺主卷揚機，其中主提升機構(gòu)2 臺32t 卷揚機、變幅機構(gòu)2 臺16t 卷揚機、前風纜機構(gòu)2 臺5t 卷揚機、輔助設備卸船裝車穩(wěn)定纜風設置2 臺5t 卷揚機；

（3）適用的作業(yè)空間：5000t 級駁船，船寬≤18m，最大件直徑≤10m；

(4) 裝車的車輛總高度≤1.2m；

(5) 最大件寬度≤10m；

（6）卸最大件時：最大作業(yè)半徑≤9m+12m；

(7) 裝最大件時：停車中心線距離桅桿吊基礎的距離為7.5m 時，設備中心距人字型吊桿的距離為5m+0.45m（間隙）

圖4 500 噸級桅桿吊卸船裝車

5 結(jié)束語

業(yè)主方首次獨立建設千萬噸級煉油廠，首次實行大型設備吊裝和運輸集中管理模式，所有大型和超限設備全部安全、順利、高效地成功吊裝和運輸，沒有發(fā)生一例HSE 事故和設備事故；同時，節(jié)省大型設備吊裝管理費約4500萬元?！按笮驮O備吊裝和運輸聯(lián)合管理協(xié)調(diào)小組”獲得業(yè)主方2013年度特殊貢獻獎。

集中管理模式從科學策劃到成功實施，再一次證明工程建設離不開技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，優(yōu)秀的工程業(yè)績是技術(shù)與管理緊密結(jié)合的結(jié)晶。