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，業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籌控制計劃的關鍵內容之一。本項目業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承包管理模式”的經驗，創新項目管理模式，將與吊裝和運輸有關的技術和管理資源整合在一起，組成高效率的聯合管理團隊，責任、權力、效益集中在業主手中，形成以業主方為主導的集中管理模式。

2 集中管理模式策劃

2.1 技術路線

在項目建設籌備期間，業主方首先根據基礎設計，全面了解生產工藝路線、生產裝置規模、設備平面布置、設備重量、規格和數量等基本信息（如表2、表3 和表4 所示）；然后，參照以往工程實踐經驗，初步確定主要吊裝工藝技術和關鍵主力吊車規格。

本項目最重的關鍵設備是重量1240t 的加氫裂化反應器;最高的關鍵設備是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

業主方從總體統籌控制計劃、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、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的技術路線和總體方案是：所有超限設備經海運整體到貨；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，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路線決策的因素

項目管理模式體現了業主方的項目建設指導思想和價值取向。業主方在項目策劃時，主要從自身的組織和技術能力、EPC總承包商組織和技術能力、合同界面、費用控制、工作效率和執行力等多方面綜合考慮（如表5 所示），決定創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，其優勢是：

（1）技術和資源：整合業主方和各參建方的技術力量、吊裝經驗和機具資源；

（2）進度和現場管理：加強現場統一指揮的力度，從設備制造、運輸到貨、二次倒運、吊裝、土建、安裝等各個環節綜合協調，統籌兼顧，合理銜接工序，提高工效和執行力，從整體上推進總體進度；

（3）費用：節省管理費，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決策的因素

2.3 組織體系和程序文件

在確定集中管理模式后，業主方建立健全組織體系，成立“大型設備吊裝和運輸聯合管理協調小組”（簡稱“協調小組”），成員由業主、EPC 總承包商、監理、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，業主方擔任組長；業主方內部成員包括：現場統籌調度、計劃、費控、合同、HSE、質量、設備、物資供應、海事、碼頭、保衛、交通、后勤、項目部等有關部門和專業工程師。

“協調小組”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、統籌指揮和協調、方案審查、進度監督、費用審批等工作；其職責并不影響業主方與各參建方的合同范圍及合同執行。

業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》、《碼頭作業管理規定》、《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，經業主批準后，運輸總承包商自行招標確定2 家運輸分包商。業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，按照系數計取總包管理費。

業主方充分發揮市場化競爭機制，公開招標選擇吊裝施工總承包商。業主方對12 家具備大型設備吊裝工程業績的施工單位進行資格預審，重點調查這些單位掌握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主方對吊裝工程管理思路和技術要求的綜合闡述，投標文件是吊裝施工單位對招標文件的全面響應。本項目吊裝招標結果是，各投標人的報價均在業主控制價以下，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 統籌協調和四大控制

3.2.1 工作事項

本項目吊裝和運輸的參建方多，“協調小組”成員多達20 多位，代表了各參建方的權力、責任和利益，業主方必須給予強有力的統一指揮和協調，才能做到步調一致。“協調小組”全面介入現場管理，采取多種方法和措施，做好進度、質量、HSE、費用四大控制，工作事項主要包括：

(1) 統籌協調類，主要包括：

每周召開協調例會；協調設備到貨時間和吊裝時間；協調海事、航道等政府部門；協調陸路運輸道路清障；統籌考慮吊車轉場路線和設備運輸路線，統一修臨時道路；協調土建專業預留基礎和場地處理；協調設備吊裝前，安裝梯子、平臺、管線等附塔構件；協調鋼框架分段、組焊形式和重量；協調設備二次倒運；協調吊車資源調配，出臺吊車租賃指導價；組織現場HSE 聯合檢查；建立運輸和吊裝工程動態跟蹤數據庫；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、吊蓋結構形式，業主或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；審批現場動土作業許可證；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據

本項目吊裝和運輸基本工程量和工作量數據包括：

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（含鋼結構框架和火炬塔架），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鍵的設備，A 塔Φ6600×66950mm；B 塔Φ6600×69200mm，是目前國內千萬噸級煉油裝置中最大、最重的丙烯塔。

丙烯塔內件安裝精度直接影響生產工藝分離效果，塔內件在設備制造廠安裝，以確保內件制造和安裝質量；設備到現場后，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，顯然已經超重。

“協調小組”經過充分調研和研究，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%。“協調小組”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

（丙烯塔吊裝工藝數據：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如表9、表10 所示。

表9 加氫裂化反應器起吊時吊裝參數表

表10 加氫裂化反應器吊裝就位時吊裝參數表

4.3 吊蓋結構有限元計算分析

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要求，“協調小組”要求對所有吊蓋進行受力核算，核算方法為對吊蓋結構進行有限元計算分析。

（吊裝工藝數據：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，節點總數為27063，單元總數為65750，為保證計算結果的準確性，在結構倒角處（易產生應力集中）進行網格細分。

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，在吊裝結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。三個工況計算結果如表11 所示。

綜合分析計算結果，該吊蓋整體應力小，滿足使用條件。

4.4 桅桿吊

業主方從技術、經濟兩方面綜合考慮，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、拆除也納入大型設備吊裝總承包范圍。桅桿吊技術參數如下：

表11 三個工況計算結果

（1）結構型式：500t 級人字架桅桿吊，桅桿長度42m，作業半徑21m；

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

（3）適用的作業空間：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 結束語

業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，沒有發生一例HSE 事故和設備事故；同時，節省大型設備吊裝管理費約4500萬元。“大型設備吊裝和運輸聯合管理協調小組”獲得業主方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創新和管理創新，優秀的工程業績是技術與管理緊密結合的結晶。