電站機(jī)電安裝管道工廠化預(yù)制技術(shù)應(yīng)用

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關(guān)鍵詞:管道工廠化預(yù)制;機(jī)電安裝;抽水蓄能電站

管道工廠化預(yù)制是指通過詳圖設(shè)計(jì)軟件對(duì)管線進(jìn)行排料和分段軸測(cè)圖設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)、標(biāo)識(shí)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(dá)國(guó)家管道工廠化預(yù)制率已達(dá)到90%，我國(guó)石油化工行業(yè)管道工廠化預(yù)制技術(shù)也已得到廣泛應(yīng)用，但水利水電機(jī)電安裝工程中管道工廠化預(yù)制技術(shù)應(yīng)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(yīng)用管道預(yù)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(diǎn)，國(guó)家電網(wǎng)新源公司多次組織相關(guān)人員對(duì)其調(diào)研、學(xué)習(xí)。目前，管道工程正逐步由現(xiàn)場(chǎng)焊接施工向工廠內(nèi)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組合安裝的生產(chǎn)方式過渡，管道工廠化預(yù)制已成為管道安裝工程的發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)抽水蓄能電站管道工廠化預(yù)制的特點(diǎn)、分類、工作流程等進(jìn)行分析，并介紹了抽水蓄能電站管道預(yù)制工廠的設(shè)備配備實(shí)例等，以期為管道工廠化預(yù)制技術(shù)在抽水蓄能電站機(jī)電安裝中的應(yīng)用提供參考。

1抽水蓄能電站管道工程分類及特點(diǎn)

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(dǎo)軸承、推力軸承及動(dòng)力機(jī)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(yù)埋管路和明管管路:預(yù)埋管路是混凝土施工期間安裝的管路，其出口位置必須進(jìn)行三維測(cè)量定點(diǎn)，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(diǎn)

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(jìn)廠交通洞長(zhǎng)度1．5km左右，機(jī)電安裝過程中，永久通風(fēng)設(shè)備未投運(yùn)，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(diǎn)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(fēng)空調(diào)、建筑給排水、技術(shù)供水等多個(gè)專業(yè)，工作范圍遍布地下廠房、開關(guān)站以及上下庫(kù)，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(dāng)于抽水蓄能機(jī)組的血管，其質(zhì)量要求的重要性不言而喻。抽水蓄能機(jī)組管道材質(zhì)大都為不銹鋼，應(yīng)采用氬弧焊打底，電弧焊蓋面的焊接工藝;油系統(tǒng)管路對(duì)口焊接時(shí)，管道內(nèi)還應(yīng)充氬氣，打壓完畢后進(jìn)行酸洗、鈍化，并采用運(yùn)行相同油料進(jìn)行循環(huán)沖洗;所有的焊縫必須進(jìn)行PT探傷檢測(cè)，額定工作壓力大于8MPa的管路對(duì)所有焊縫必須進(jìn)行UT探傷檢測(cè)。

2管道工廠化預(yù)制的優(yōu)點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)的管道工程施工方式，工廠化預(yù)制優(yōu)勢(shì)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(yù)制由于場(chǎng)地固定，實(shí)現(xiàn)了流水線生產(chǎn)，不受施工場(chǎng)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(shí)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(jìn)的焊接設(shè)備，焊接質(zhì)量控制更加標(biāo)準(zhǔn)化，保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。此外，通過預(yù)制安裝管理軟件、BIM和PDSOFTPiping設(shè)計(jì)軟件以及二維碼技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)管道預(yù)制的精細(xì)化管理，確保工廠預(yù)制與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的無(wú)縫對(duì)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(duì)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(duì)職工身體的損傷。

 3管道預(yù)制加工廠的分類

目前，根據(jù)廠房的移動(dòng)性能、應(yīng)用場(chǎng)景以及設(shè)備配置，國(guó)內(nèi)的管道預(yù)制加工廠主要分為固定工廠型、現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易型和移動(dòng)集裝箱式三類。三類工廠的主要特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景見表1。固定工廠型一般占地面積較大，建有標(biāo)準(zhǔn)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(shí)承攬多個(gè)工程，一般適用于管道安裝量大、市場(chǎng)需求集中且穩(wěn)定的情況，如大型石油化工園區(qū)?，F(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易型一般服務(wù)于點(diǎn)狀工程，比如抽水蓄能電站，在工地現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)管道工程的特點(diǎn)，定制1～2個(gè)管道生產(chǎn)流水線，集中加工，該工程完工后，設(shè)備可搬運(yùn)至另一個(gè)工程。移動(dòng)集裝箱式一般服務(wù)于線性工程和應(yīng)急工程，比如石油管線，將切割、坡口、組對(duì)、焊接等工序所需的機(jī)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(chǎng)地限制。

4管道預(yù)制加工工作流程

預(yù)制及驗(yàn)收工作流程:二次詳圖設(shè)計(jì)→設(shè)計(jì)交底→排料、領(lǐng)料、下料→坡口加工→組對(duì)點(diǎn)焊→點(diǎn)焊檢驗(yàn)→焊接→外觀檢驗(yàn)→無(wú)損檢測(cè)→標(biāo)識(shí)→記錄→封堵、存放→移交安裝。流程說明:①預(yù)制加工廠負(fù)責(zé)人根據(jù)設(shè)計(jì)提供的管道施工圖進(jìn)行二次詳圖設(shè)計(jì)，并報(bào)工程技術(shù)科審核確認(rèn)。將詳圖信息(詳圖號(hào)、管段、焊口、支架等)錄入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，作為預(yù)制管道管理依據(jù)。②預(yù)制加工廠負(fù)責(zé)人根據(jù)二次詳圖設(shè)計(jì)制定月(季)度預(yù)制計(jì)劃和進(jìn)料計(jì)劃，并向物資裝備科提供進(jìn)料計(jì)劃，作為進(jìn)料、領(lǐng)料參考資料。③預(yù)制加工廠負(fù)責(zé)人按技術(shù)方案和焊接工藝對(duì)預(yù)制操作進(jìn)行技術(shù)交底，并按預(yù)制計(jì)劃發(fā)放詳圖。④預(yù)制加工廠負(fù)責(zé)人按預(yù)制計(jì)劃和詳圖進(jìn)行排料，到管段原材庫(kù)領(lǐng)料，并安排下料。⑤坡口加工操作員操控鋸床和切割機(jī)進(jìn)行管段的切割、坡口加工及打磨。⑥機(jī)械組對(duì)操作員進(jìn)行管段的組對(duì)工作，組對(duì)后由焊工進(jìn)行點(diǎn)焊。⑦自動(dòng)焊接操作員操控懸臂式管道自動(dòng)焊機(jī)，按設(shè)計(jì)詳圖進(jìn)行焊接。⑧由質(zhì)檢員進(jìn)行外觀檢查和無(wú)損檢測(cè)，完成的合格焊口由預(yù)制加工負(fù)責(zé)人錄入計(jì)算機(jī)，并在詳圖上進(jìn)行標(biāo)識(shí)。無(wú)損檢測(cè)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(yù)制加工廠負(fù)責(zé)人匯報(bào)進(jìn)展?fàn)顩r。需返修時(shí)，由質(zhì)檢員通知相關(guān)作業(yè)人員實(shí)施返修、確認(rèn)、報(bào)批、復(fù)驗(yàn)、登記等工作。⑨管段預(yù)制整體完成后，由預(yù)制加工廠負(fù)責(zé)人在計(jì)算機(jī)中做出特殊標(biāo)記，并通知質(zhì)檢員進(jìn)行整體檢查。⑩質(zhì)檢員檢驗(yàn)合格后，報(bào)總工程師、監(jiān)理進(jìn)行抽查檢驗(yàn)，全部檢驗(yàn)合格后，附二維碼標(biāo)識(shí)，存放于成品庫(kù)［2］。

5管道預(yù)制加工廠的選型

管道預(yù)制加工廠的選型與項(xiàng)目類型(點(diǎn)狀或線性等)、投資限制、管道特點(diǎn)、工藝要求、焊接工作量等密切相關(guān)。項(xiàng)目屬“點(diǎn)狀工程”還是“線性工程”，是一次性投資還是逐步擴(kuò)能，決定了管道預(yù)制工廠的類型;管道特點(diǎn)及工藝要求決定了自動(dòng)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(yù)制加工廠選型決策魚刺圖如圖1所示［3］。

6實(shí)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(yù)制加工廠為例，介紹管道預(yù)制設(shè)備的選型及流水線布置。該電站總裝機(jī)容量1800MW，安裝6臺(tái)單機(jī)容量300MW的單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)組，總工期58個(gè)月。管道預(yù)制加工廠房采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)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(fēng)、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(diǎn)問題。①設(shè)計(jì)單位沒有對(duì)電站進(jìn)行BIM三維建模，進(jìn)行管道預(yù)制時(shí)，需要自行建模，施工單位需要組建專業(yè)的BIM團(tuán)隊(duì)，做好軸測(cè)圖設(shè)計(jì)。②相比石油化工與建筑機(jī)電，水電站管路異形管多、型號(hào)繁多，難以批量生產(chǎn)。此外，水電站預(yù)埋管路較多，為防止誤差累積，管道預(yù)制時(shí)需要考慮預(yù)埋管頭的實(shí)際位置、尺寸。管道預(yù)制要做好與現(xiàn)場(chǎng)的銜接，避免“閉門造車”。做好兩次現(xiàn)場(chǎng)檢查，一次是三維建模前，仔細(xì)檢查現(xiàn)場(chǎng)與圖紙的出入，確保建模的準(zhǔn)確性;另一次是管道預(yù)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(fù)雜，電站管路難以像建筑機(jī)電安裝一樣實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)“零焊接”，安裝過程中，需要設(shè)置“湊合節(jié)”現(xiàn)場(chǎng)施焊。“湊合節(jié)”位置的選擇，既要便于制造、安裝、運(yùn)輸和美觀，還要考慮現(xiàn)場(chǎng)的施焊條件［5－6］。

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