沙特石化工程大型設備吊裝施工組織管理與分析

■李敬澤 中國石化集團南京工程有限公司江蘇南京210046

沙特石化工程大型設備吊裝施工組織管理與分析

■李敬澤 中國石化集團南京工程有限公司江蘇南京210046

石化工程大型設備吊裝施工組織管理與分析

2006年，中國石化集團南京工程有限公司（原中國石化集團第二建設公司）緊隨集團公司“走出去”發展戰略，跨出國門，進入沙特開始大型石化工程建設。工程施工項目中大型設備的吊裝施工全部按照國際管理模式進行了“一體化”的組織與管理，為我們大型設備吊裝參與國際競爭與交流提供了平臺。自2006年10月至2009年8月我們先后順利完成了沙特YANSAB聚烯烴項目、12萬t/a丁烯和25萬t/a芳烴抽提（BBTX）項目、沙特卡揚石化70萬t/a乙二醇項目、沙特卡揚石化高空火炬項目等四個海外項目的大型設備吊裝工程。合計使用3600t環軌吊車、1250t履帶式吊車、750t履帶式吊車等百噸級以上起重機械12臺，共計完成50t以上大型設備吊裝141臺，吊裝總重量約32000t，全部施工均實現了零事故目標。

通過四年的辛勤工作，我們成功組織了多個項目的大型吊裝管理與施工，吊裝項目部數次得到業主及各EPC公司的表揚和嘉獎。在EO/EG項目中，吊裝項目部被業主卡揚石化IPMT管理組作為安全施工典型向卡揚石化整個裝置區推廣學習，也是卡揚裝置區現場數百家施工單位中唯一的一個直接受到業主獎勵的施工單位。中國石化吊裝因此在中東吊裝市場占有了一席之地，我們也經歷了學習、了解、深化、分析與研究管理不斷升華的過程。在此對我們四年來的沙特石化工程大型設備吊裝施工組織管理進行總結、分析與提煉，希望對國內同行有所助益。

1 項目組織前期的主要難點及解決措施

在國內大型設備吊裝施工管理中，設備到貨延誤、異常氣候現象、現場交叉作業協調量大等是影響吊裝施工管理的常見因素。與國內施工影響因素比較，沙特大型吊裝的施工組織中，由于吊裝管理環境以及吊裝資源配置環境的不同，更要注重和額外考慮以下影響因素。

圖1 芳烴抽提（BBTX）項目中我HSE人員獲得EPC方頒發的獎狀

1.1 吊裝施工方案的審批

1.1.1 影響因素

按國際工程管理的常規要求，吊裝施工方案的審批程序完成是吊裝施工現場工作得以啟動的必要條件，方案審批后現場的地基處理、特殊工具采購、吊車型號落實等工作的實施才具有可靠性。在沙特執行的各個項目中，管理方對吊裝方案的要求非常嚴謹、細致、不留任何疑點，對受力計算、長度核算等技術細節要求越細致越好。管理方的內部審核程序也非常細致嚴格，一般需要報到其管理方總部相關專家會審后才能最終批復。因此一般方案審核過程需要多次反復澄清答疑，審批時間周期較長，對吊裝現場準備與施工起到了關鍵的制約作用。

1.1.2 解決措施

一是工期安排上為方案審核過程安排一定彈性作業時間；二是盡量提早向對方提供細致、準確、詳實的作業方案，減少中間修改次數與澄清疑點；三是保持專人連續溝通，盡早了解對方的疑問并及時回復；四是通過溝通與實力展示，降低對方對我們能力的擔憂，減少澄清答疑的頻次。

1.1.3 工程實例

以沙特卡揚高空火炬塔架和YANSAB12萬t/a丁烯和25萬t/a芳烴抽提（BBTX）的設備吊裝為例如圖2所示，這兩個項目的EPC為美國FLUOR公司和SHAW公司，考慮到吊裝方案由FLUOR公司SHAW公司審批，其審批部門繁多，審批程序嚴格，為了能夠以最快的速度完成吊裝方案的報批，大型設備吊裝項目部在吊裝方案初稿完成后并沒有通過正式文檔直接上報，而是及時和吊裝工程師溝通，向其介紹我們的吊裝計劃并向其展示模擬吊裝過程，與其共同討論方案存在的問題，并按照其要求修改、細化、完善吊裝方案，最終方案很快完成了審批。

圖2 沙特西部YANSAB聚烯烴項目650t反應器吊裝

1.2 吊裝資源的準備

相較中國而言，沙特大型特殊吊裝資源相對較少，特殊大型吊車（例如1000t以上吊車）的租賃因其數量少必須提前約定，特殊吊裝機具（例如特殊平衡梁與鋼絲繩等）因缺少本地制造必須進行國際采購。以上制約因素造成吊裝施工的組織必須未雨綢繆。例如，我們在EOEG使用的3600t環梁吊車，提前1年就與瑪姆特公司溝通聯系，提前4個月與對方簽訂了租賃合同。聚烯烴項目租賃沙特本地的1250t吊車，我們也基本是提前6個月與對方溝通，提前2個月簽訂使用合同。卡延火炬塔架使用的三只400t級框架式平衡梁采購，我們也是提前5個月進行技術交流和價格對比，并提前3個月與供貨方簽訂采購合同。

1.3 吊裝施工現場管理標準

在已經完成的四套大型石化裝置的吊裝工程中，EPC管理方主要是來自歐美的一些知名承包商，如美國的SHAW公司、FLUOR公司,以及荷蘭AKERKVAERNER公司，每個單位對現場吊裝的管理各有不同，但是都無一例外地要求施工單位必須遵守國際行業標準（如ASME標準）、管理方企業的內部標準及相關實施程序，EPC吊裝工程師作為現場的權威，嚴格按照標準對吊裝施工的人員資質、機具、技術方案及現場吊裝施工等各個環節進行逐項審查，一切照章辦事，有一項不符合立即停止整頓。同時，在每次吊車改變工況后，必須重新進行TUV檢測。

對此，一方面我們要認真學習并嚴格執行相關吊裝施工規范，堅決克服走捷徑等僥幸心理，嚴格現場作業紀律，避免因違章施工導致的停工影響；另一方面，在與管理方接觸過程中講究方法與策略，加強與對方的溝通；第三方面，每次在工期安排上要考慮到吊車、機具檢測的時間，作為吊裝施工的一部分納入網絡計劃中。

2 施工與進度管理體會

做好組織，保證進度是項目組織的基礎。大型設備吊裝因其特殊性，在項目組織與項目進度管理中更是有著舉足輕重的關系。通過四年來我們對沙特項目中大型設備吊裝的組織管理，我們體會到在國際項目的管理中對各項計劃的嚴謹性與嚴肅性必須給予高度的重視。

（1）在吊裝施工組織中必須著眼于一盤棋，從整個裝置施工大局出發。同時，大型設備吊裝工作必須早介入早準備，以免后期吊裝施工時處于被動地位。

（2）加強與設備制造公司之間的聯系，掌握好設備出廠時間及狀態；吊裝設備的重量以及吊耳位置及類型要提前確認。通過對大型設備重量的提前確認，可以對項目使用大型吊車進一步精確規劃，同時可以更加精確地編制設備DRESSUP計劃。

圖3 組對配重

（3）加強與安裝單位的溝通，將需要預留的安裝工作提前通知施工單位，避免安裝單位不必要的返工。

（4）大型索具采購的提前進行。大型設備吊裝索具，尤其是特種和訂制索具的采購價格都是很昂貴的，同時采購及生產周期比較長。因此需要的索具一旦確定下來，就應當盡快采購，以免耽誤施工。

（5）組織制定施工進度網絡計劃及勞動力計劃，并根據施工進度要求，對生產內容提出具體要求，并對各個大型機具的進場時間做詳細的安排，并根據現場實際情況，制定月計劃和周計劃，對整個施工生產進行控制管理。

3 安全與文明施工的控制

在國際項目施工中安全是至高無上的標準，“安全第一”要百分之百落實到各個施工環節當中。如前所述，我們在安全與文明施工工作中取得了突出成績，除了我們在全體項目員工中培養較強的自身安全意識外，更與項目部的嚴格管理以及制定的一整套科學完善的安全長效監管制度是緊密分不開的。我們重點在以下幾個方面做好安全管理工作：

（1）堅持“安全第一，施工第二”原則，施工永遠為安全讓步。

（2）嚴格執行班前會和作業票制度。通過每天的班前會，作業人員明白了當天的工作任務以及執行任務中的危險隱患，真正做到心中有數，早發現、早排除；同時對當天的作業任務以書面形式下達，并且每個作業人員簽字確認。

（3）強化安全動態管理。主要是現場施工作業中的安全管理。安全管理人員在現場施工監督中發現安全隱患，立即停止施工，并按照要求及時關閉和通報教育。

圖4 使用管板式吊耳吊裝1150t反應器

（4）加強安全和技術交底工作，通過吊裝前的技術交流加強職工的安全意識。

（5）加強作業人員的PPE（個人勞保配備）及吊裝現場的安全防護（警示牌、警戒繩）。

（6）確保人員、機具、車輛資質的齊全及有效，同時嚴格人、機、料的準入制度，寧缺毋濫。

（7）施工中，定期對索具、車輛進行檢查維修，發現安全隱患及時整改。

（8）規范大型設備吊裝起吊程序，吊裝前嚴格確認設備重量，起吊時及時核對設備重量，吊裝過程必須嚴格按照審批完的吊裝方案執行。

（9）現場吊裝完成后做到“工完、料盡、場地清”。

（10）完善各類安全管理臺賬。

（11）每周召開周安全大會，總結匯報上周安全情況，并安排下周工作。

（12）完善安全培訓制度。幾年來，吊裝項目部累計完成人員入場安全培訓337人次，專項安全培訓38次。

4 技術質量管理

在技術質量管理方面我們以“全面控制、持續創新、至誠服務、顧客滿意”為方針，爭取全部項目符合規范標準，達到吊裝一次成功。人員進點后，沙特項目部出臺了一系列的規章制度，建立了項目管理目標和管理人員崗位責任制，建立了技術質量管理體系。沙特項目共編制各大型項目施工組織設計4份，設備吊裝方案141套，地基處理方案12份，過程方案變更9份，作為各項目大型設備吊裝的CM管理主體組織審查批準施工單位單臺設備吊裝方案220次以上，主持召開技術交底大會22次，現場進行地耐力測試8次。通過嚴謹的技術管理我們取得了以下主要成績：

（1）地基處理方案及吊裝方案安全可靠，保證了吊裝施工的一次性成功。

（2）通過優化吊裝技術方案降低成本，具體事例：

在卡揚EO/EG項目環氧乙烷精制塔的吊裝中，通過自有索具拼接方法完成設備吊裝，直接減少了一組大型索具的采購成本；

BBTX項目中超細長設備吊裝“兩車三點”吊裝工法的應用，減少了一臺吊車的使用費用；

火炬項目中依靠自有索具解決塔架吊裝偏心問題，節省液壓缸采購成本。

（3）熟悉并掌握了國際大型設備吊裝方案編制要求、技術管理要點以及管理程序。

（4）培養了一批國際工程吊裝專業技術人才。

（5）BBTX項目中超細長設備吊裝中，創新采用“兩車三點”的吊裝工藝，經過提煉申報成為公司以及中石化集團公司吊裝施工工法。

5 各項目在執行中遇到的主要問題的解決措施和典型案例介紹

5.1 聚烯烴項目鋁鎂料倉吊裝中的難點及解決措施

聚烯烴項目中鋁鎂料倉共57臺，其中54臺分布在PHU裝置，另外3臺分布在PE裝置。

5.1.1 鋁鎂料倉吊裝的難點

在組織實施57臺鋁鎂料倉的吊裝中，我們遇到了如下困難：

（1）鋁鎂料倉體積大、重量輕，其吊裝受風力影響巨大，當地風速變化無常，導致吊裝無法按計劃正常進行，嚴重影響工期；

（2）鋁鎂料倉需要跨過安裝好的鋼結構貫穿到設備基礎上，安裝空間極其狹小，僅有200mm的余量，設備稍有晃動，料倉支架棱角就會碰撞擠壓設備，對設備造成損壞；

（3）安裝人員高空作業中難以很好地控制體積龐大的鋁鎂料倉，安全隱患多；

（4）PE裝置區內三臺料倉的吊耳位置在其頂部平臺下方，平臺的直徑大于吊耳的外邊緣，吊裝必須使用平衡梁將繩扣支撐開，避免起吊時刮到平臺邊緣，根據廠方提供的技術要求，吊耳板撐開角度必須控制在15°以內。

5.1.2 解決措施

圖5 聚烯烴項目鋁鎂料倉吊裝

針對以上問題，聚烯烴大型設備吊裝項目部專門召開了研討會，起重、司機、吊裝管理人員共商對策，制定了一套科學可行的料倉吊裝方法：

（1）首先和當地氣象部門聯系了解天氣情況，靈活變更吊裝計劃；

（2）吸取經驗綜合沙特氣候變化摸清風速規律，一般風速在下午16點以后會逐步減弱；

（3）根據吊裝條件采取安全措施，設備就位時給設備尾部增加溜繩數量，控制設備擺動；

（4）司機起重信號溝通配合默契，設備到位時吊裝人員站在安全位置穩住設備減少設備擺動，安裝人員特別是在安裝好的料倉頂部平臺上控制料倉的擺動效果最好。

（5）為了準確無誤地將吊耳的支撐角控制在15°以內，我們現場模擬后，再利用電腦CAD軟件按比例繪圖，按照圖示進行計算長度、角度等技術參數。

5.2 聚烯烴項目R6301反應器吊裝異常情況的緊急處理

5.2.1 情況概述

PP裝置R-6301反應器吊裝重635t，高50m，設備主吊車為1250t履帶吊車，尾吊車為750t履帶吊車，設備吊耳為管板式，采用卸扣和鋼絲繩連接。2007年6月4日上午8點設備正式起吊，在吊裝過程，出現異常噪音現象，且吊車和設備有明顯的顫動，在現場總指揮下達停止吊裝命令后，啟動應急預案,具體措施如下：

（1）停止起吊把設備放回原處；

（2）成立專業檢查小組查找具體原因及所采取相應措施；

（3）原因不找到，問題解決不了就停止吊裝工作。

5.2.2 原因確定

經過專業小組仔細排查研究，最終找到了吊耳和繩扣不同步而產生巨響的初步原因：

（1）管扳式吊耳的主吊板和外面的安全擋板，焊接粗糙沒有經過打磨處理；

（2）主吊耳板和側面的安全擋板間隙小、距離不均勻；

（3）平衡梁尺寸大于吊耳之間距離0.22m，使得繩扣與主吊耳不在同一垂直線上。

5.2.3 處理措施

針對以上原因專業檢查組研究對策迅速采取有效合理措施：

（1）用專業打磨工具打磨焊接粗糙點；

（2）主吊扳和安全擋板注入潤滑油減少鋼板之間的摩擦力。

經過處理，解決了以上問題，經二次吊裝后異常現象排除。

5.3 BBTX項目超細長設備吊裝中遇到的問題及應對措施

BBTX項目共有6臺設備的吊裝任務，均為超細長設備，其中C-3501丁烯塔設備總長度88m，塔體直徑僅為2.5m，塔體壁厚20mm，重量140t。為了減少吊裝過程中設備變形量，首次采用了二組主吊、一組溜尾合計三組吊耳吊裝方式。

5.3.1 主要問題

該方案審批與吊裝施工過程中遇到如下問題：

（1）EPC單位SHAW對新型吊裝方案存在較大疑問與擔憂，造成方案審批存在困難；

（2）吊裝中整個吊裝系統處于動態平衡狀態，主吊車、尾吊車受力復雜，主吊吊車操作控制要求較高；

（3）摘鉤時，因主吊在滑輪兩側繩索長度不同，滑輪兩側存在重量差，應對繩索進行有效控制，防止竄動或高空墜落。

5.3.2 解決措施

圖6 超細長設備吊裝

（1）在吊裝方案的報審過程中，針對EPC美國SHAW公司吊裝工程師的懷疑與擔憂，我們通過多次積極溝通并進行了現場的模擬演示，最終消除了其擔憂與顧慮，經過反復磋商最終完成了方案編制與審核。在設備安全順利吊裝就位后，SHAW公司對吊裝施工予以了充分肯定，并向參與人員頒發了起重安全許可證。

（2）主吊車、溜尾吊車在設備起吊過程中受力變化過程的研究。考慮到三個吊點吊裝有別于傳統的雙吊點吊裝，其主、尾吊車受力并不是成規律性變化，受力情況比較復雜。因此，吊裝技術人員通過理論力學計算，結合統計學原理繪制出設備在不同起吊角度時兩臺吊車的受力變化圖，并準確得出兩臺吊車在設備起吊過程中各自的最大受力情況，根據這一計算結果來合理選擇主、尾吊點的鋼絲繩索具，確保安全的吊裝。

（3）主吊受力和溜尾受力相互制約，主吊受力控制溜尾受力，溜尾受力影響主吊受力。主吊系統的復雜化致使主吊受力變化復雜化，不便掌握；溜尾受力便于掌握，卻時刻受主吊受力變化的牽制而變化；因此主吊受力的復雜變化完全可以通過溜尾受力的變化反映。為控制好溜尾受力變化以正確如實反映主吊受力的變化，主吊吊車在實際作業當中將同時完成多項動作，這樣對吊車操作員的專業素質和吊車操作經驗有較高的要求。

（4）設備就位后摘鉤的過程控制。因為丁烯塔吊裝有兩對主吊耳，因為它們之間的上下位置相隔25m，當設備完全豎立后，貫穿于800t級平衡梁滑輪兩側的主吊鋼絲繩長度不相等，導致了兩側鋼絲繩重量不相等，當主吊車回鉤時由于平衡梁滑輪兩側鋼絲繩重量不相等，因此，平衡梁滑輪重的一側鋼絲繩有向下的趨勢，輕的一側鋼絲繩受到重的一側鋼絲繩牽拉，也順勢向上，這樣一來就無法安全摘鉤。因此在吊裝前我們利用直徑15mm的鋼絲繩作為溜繩系掛在上部主吊點的鋼絲繩套上，當設備就位摘鉤時，為了防止繩套突然下滑，特安排地面人員用導鏈來控制溜繩力量，以步進方式釋放溜繩，最終安全順利摘鉤。5.4卡揚EO/EG項目洗滌塔吊裝的程序控制

沙特卡揚石化EO/EG裝置中1700t洗滌塔吊裝不僅創造了中國石化單臺設備重量吊裝新紀錄，同時也是我們公司首次使用3600t吊車進行吊裝作業。為了保證洗滌塔吊裝的順利實施，我們編制制定了詳細施工作業程序，根據作業程序提出每項作業過程技術管理要點，并進行全面交底，現將洗滌塔吊裝流程與技術管理要點簡述如下：

(1)仔細檢查：確保設備支座、導鏈等所有用于固定洗滌塔擺放的設施全部拆卸；主吊、尾吊索具連接并與吊車吊鉤掛好，并檢查繩索和卸扣在吊耳位置旋轉有無障礙和損傷；檢查設備本體附件是否有松動而導致物體墜落；利用經緯儀檢查吊耳、索具、吊鉤是否在一條直線上，最大偏差控制在300mm內；

(2)業主方SK代表檢查并簽署吊裝許可；

(3)雙車起鉤抬升設備將設備支座移開；

(4)設備起升后吊裝工程師及時檢查設備重量并檢查車況；

(5)溜尾吊車按照指定方位緩慢向前移動，與此同時主吊車緩慢起鉤，設備緩緩抬頭；

(6)洗滌塔豎直過程中，吊車指揮密切注視設備、索具、吊車扒桿之間安全距離以及車身在旋轉過程中有無障礙；

圖7 東部卡揚70萬t/a乙二醇EOEG項目吊裝

(7)洗滌塔吊至基礎地腳螺栓上方時暫停吊裝；

(8)吊裝主管負責控制洗滌塔的回落；

(9)洗滌塔就位/摘鉤。

本次洗滌塔吊裝從編制報審方案到組織施工，人員分工明確、職責劃分清晰，過程控制準確，每個步驟穩步推進，各個環節考慮得詳實周全，最終取得了洗滌塔吊裝的勝利。

5.5 沙特卡揚高空火炬塔架吊裝難點及解決措施

卡揚石化高空火炬塔架吊裝主要任務是完成該裝置內123m高的火炬鋼結構塔架吊裝，按照要求標高36m以下塔架在地面直接組對安裝，以上塔架共分7段進行吊裝，塔架總重695t，主吊車為我公司自有750t履帶吊車。吊裝項目部自09年5月7日完成第一段塔架吊裝，5月23日完成最后一段塔架吊裝，共計使用15d時間完成全部吊裝任務，創造了世界同類火炬塔架吊裝的工期最短紀錄。

5.5.1 吊裝難點

在高空塔架吊裝過程中，我們遇到了難點如下：

(1)火炬塔架幾何尺寸大，且高空對口，吊裝穩定性難度大；

(2)段面連接處采取多法蘭對口方式，且每片框架都存在偏重問題，必須保證吊裝的水平度，并嚴格控制吊裝變形量。

5.5.2 解決措施

(1)為了解決火炬塔架尺寸大而發生的各種變形，從而影響對接就位，吊裝項目部采用了1根400t級及2根200t級合計3根平衡梁，形成組合式平衡梁，基本保證各主吊繩垂直手里，減少框架變形量。同時在鋼結構中心部位再增設二個吊裝點，吊帶纏繞中心大梁后連接10t倒鏈，再于鋼絲繩連接從平衡梁兩側直接掛于吊鉤上，一方面便于中心柱的找正就位，同時也通過增加中心吊裝力減少框架變形。

(2)框架偏心問題的解決。通過技術核算，準確計算出每段框架的偏心距離。根據計算結果，采取了不同的吊裝千斤繩搭配方式，并進行了電腦以及實物模擬試驗，在實際吊裝過程框架上平面水平度均控制在安裝要求的技術數據以內。

圖8 火炬塔架吊裝

6 項目執行的體會

通過各個項目的實踐和各個層次管理方溝通交流，我們深深體會到做好國外項目大型設備吊裝的技術管理，首先要做到端正態度、認真學習、精益求精。通過與國際知名公司的合作，我們要認真學習領會其技術管理方面的標準、規范、理念，融會貫通，并反映在編制的方案中。對吊裝施工方案，必須嚴謹細致，對每一點受力，每一處技術尺寸都要進行精確核算。二是要積極與管理方溝通，正確對待審核中對方提出的疑問。在每次方案提交后，對對方提出的疑問或建議，應及時自行審核、核算，如果沒有問題應及時與對方溝通解釋。如果存在問題或瑕疵，應及時整改。應慎重對待對方的建議，并應在修改后的方案中予以采納和體現。三是要以積極合作的態度，主動與安裝單位協商。大型設備的順利吊裝并完成就位，需要吊裝與安裝單位的統一規劃、步驟一致、分工明確，大型框架的吊裝尤其如此。正是由于我們吊裝人員與安裝人員的良好合作，卡延火炬塔架的安裝創造了其同類安裝最短工期記錄。四是要持續的進行方案優化與技術創新。在與國際吊裝公司合作過程中，我們要善于觀察學習對方所采取的一些新工藝、新技術、新工具，分析其優勢，掌握該項技術工藝的使用要點，并在我們的方案中靈活運用。例如，GHHL公司目前廣泛使用的液壓油缸調整設備水平度的方法，調整的準確度非常高，也非常可靠。這與國內比較常用的通過改變繩索長度調整水平度的工藝比較，具有顯著的技術優勢。五是國際化復合型管理人才短缺是我們做大做強國際大型設備吊裝的瓶頸。在海外施工中國際化的施工需要國際化的人才，必須擁有既懂技術又掌握國際工程管理知識的復合型人才才能站穩市場，而我們目前的管理力量還不能滿足所承擔的任務的需要。

總之，通過四年的實踐，我們在大型設備吊裝施工中已經邁出堅實的第一步，也創出了中國人在國際工程建設市場進行大型設備吊裝的信譽。在新的項目執行中我們將面臨更多的考驗，我堅信有我們堅忍不拔，勤奮好學的實干精神，定會把中國人從事大型設備吊裝事業推向世界更加廣闊的領域。

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1672-9323（2010）03-0057-05

2010-02-11）