EPC/PC 管理模式在港口煤炭裝卸系統中的應用

閆偉，楊照東

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002）

0 引言

港口裝卸工藝和碼頭、堆場的規劃、設計、施工及運營，是個復雜的系統工程。港口裝卸工藝系統是港口物流系統和港口運營的核心技術，碼頭的設計、建設、改造、資源整合等都是圍繞港口裝卸工藝進行[1]，并具有專業化、大型化、高效化發展趨勢[2]。

EPC（Engineering Procurement Construction）模式是一種設計施工總承包全過程的承包模式，項目總承包商在約定的范圍內完成設計、采購和施工。這種模式減少了建設單位的組織協調工作量，有利于控制工程造價，縮短建設周期。

國投湄洲灣煤炭碼頭一期工程的設計、采購、施工總承包（EPC）和二期起步工程的采購、施工總承包（PC）管理中，設計方和施工方組成團隊，水工、土建和機電安裝等各專業密切合作，發揮總承包管理優勢，保證工程順利進行。

1 項目簡介

1.1 工程概況

國投湄洲灣煤炭碼頭工程位于莆田市南部忠門半島秀嶼區東埔鎮，是落實國家“北煤南運”戰略的重大支撐項目，總體規劃為大型煤炭集配中心，設計煤炭卸船能力5 000萬t，煤炭裝船能力3 000萬t，項目一次規劃，分期實施。

在一期工程EPC管理和二期起步工程PC管理中，總承包單位認真策劃，專業協作，合理實施，交付業主使用。建成后，國投湄洲灣煤炭碼頭具備1 500萬t/a卸船能力、490萬t/a裝船能力、后方130萬t堆存量大型堆場等配套設施，見圖1。

圖1 碼頭及堆場平面布置圖Fig.1 Quay and yard layout plan

1.2 裝卸系統

湄洲灣碼頭煤炭裝卸系統包括了煤炭卸船、裝船、向湄洲灣電廠供煤、鐵路裝車、汽車裝車等多個子系統，見表1。

表1 裝卸系統組成Table 1 Constitution of loading and unloading system

卸船系統、裝船系統單條皮帶機額定輸送能力3 600 t/h，向電廠供煤皮帶機系統額定輸送能力800 t/h，裝卸系統主要設備和相關設施的技術指標見表2。裝卸系統根據現場條件布置并預留一定的發展空間和拓展功能，堆場及碼頭系統工藝圖見圖2。

表2 裝卸系統主要設備（設施）技術指標Table 2 Technical index of main equipments(facilities)of loading and unloading system

圖2 堆場及碼頭系統工藝圖Fig.2 Quay and yard system flow diagram

1.3 自然條件及水文條件

湄洲灣地處我國東南沿海，常年受熱帶氣旋影響。對于迎風面積大的各系統設備，設計階段須做好“防臺風、防突風、防風暴潮、防雷擊”的設備防護功能和措施。

工程海域最大潮差達7.59 m，且常有風暴潮產生，臺風增減水幅度一般在-1.0～1.50 m之間。必須做好設備的電氣防護措施；設備安裝期間，要求場地地勢高，平整堅實，排水通暢；采用整機上岸工藝的卸船機，必須考慮潮汐和水深對駁船的影響。

2 設計與采購

2.1 設計階段

EPC/PC管理模式，減少建設單位人員投入，快速籌建，縮短建設周期，及早投產實現經濟和社會效益。對于設計和施工方，則承擔更多責任和義務[3]，必須確?！敖昏€匙”時達到預定的功能和效果。

實施EPC/PC管理模式時，設計和施工緊密結合，充分利用技術和管理優勢，實現技術與現場協調，保證項目的系統性、完善性、經濟性。散貨裝卸系統由不同設備協調配合完成散貨的裝卸、運輸、堆放，項目之初，首先調研了國內港口設備使用情況，再通過方案分析比選，確定了堆、取料機分開布置的方式，保證系統流程合理，技術匹配。

港口散貨裝卸設備生產基本國產化，但由于功能復雜，構配件繁多，專業性較強，作為工程項目的重要組成，需要做好各系統設備的統籌管理，設計、制造、安裝、調試都必須充分考慮設備的系統性與成套性[4]；碼頭和基礎設施的特點對系統設備安裝和使用也有較大影響，比如，要求整機上岸的碼頭設備，除現場條件允許外，還要考慮設備生產廠的碼頭裝船條件、運輸船舶選擇、船期安排等。

為實現項目管理目標，明確設備接口和邊界條件，協調設計、總包方、使用、制造商等各方工作，及時處理技術問題，完善系統，安排召開系統設備設計聯絡會，分A、B、C三階段進行。

系統設備三階段設計會按采制樣系統、裝船機、卸船機、堆料機、取料機和皮帶機等分別召開，并組織供電系統、通信系統、控制系統等相關專業設計交底會和協調會。

2.2 系統優化

2.2.1 皮帶機工藝改進

BC12皮帶機為雙向供料，并預留了為遠期增設調配煤裝置的2條皮帶機供料功能，因此在T32轉接塔內，BC12皮帶機需向5個工位供料。原設計采用了通過皮帶機溜槽三通、中間皮帶機等分流方式，轉接塔設中間皮帶機工作層，煤流落差大，工藝復雜。經分析和論證，將T32轉接塔內BC12皮帶機尾部改為電動伸縮頭，可為5個工位的皮帶機直接供料，不再需要中間皮帶機。通過改進，提高了工藝流程切換的靈活性，減少物料提升高度，有利于節能[5]；降低落料點高度，減少揚塵。見圖3。

圖3 皮帶機伸縮頭主要結構和工藝圖Fig.3 Main constitution of belt conveyor adjustable head and flow diagram

2.2.2 廊道和裝船機改進

碼頭廊道施工和皮帶機安裝作業位于裝船機下方，作業面狹窄，為保證施工整體連續性，提高該部位作業效率，將碼頭廊道鋼筋混凝土結構改為鋼結構，加快了施工速度。

裝船機溜筒內壁原為耐磨襯板，改為整體耐磨不銹鋼，減少維修更換頻率，方便檢修，避免耐磨襯板脫離。

裝船機溜筒工作照明采用具有壽命長、耗電少、透霧能力強的高壓鈉燈，在粉塵密集時便于觀察裝船情況。

裝船機溜筒出料口處噴淋系統增加噴頭，提高抑塵能力，達到環保效果。

碼頭端部設置裝船機溜筒檢修支架和平臺，方便溜筒檢修，減少高空墜落風險。

2.3 與土建協調配合

妥善處理港口裝卸系統設備各專業的接口和銜接工作，做好系統設備與相關土建工程的協調和配合工作。

明確責任，相互溝通協助，做好碼頭和堆場供電、通信、控制、給水、消防、環保等專業的安裝工程管理。機電安裝技術人員與土建技術人員相結合，加強專業之間接口管理，確保構配件進場時間滿足施工進度；專業技術人員跟蹤工程進度，確保軌道、錨錠、預埋件、預埋管線、預留孔洞安裝正確，避免遺漏。

2.4 制造過程監造

制定各設備的監造計劃，加強人員培訓，控制港口裝卸設備設計、制造、安裝進度，適應工程總體安排。

確定監造重點，發現問題及時整改，溝通協調設計和制造廠之間的技術工作。

2.5 配套件選擇

設備制造質量是由零部件質量、組裝裝配質量和安裝質量決定的。煤炭裝卸系統設備品種繁多，不同品牌的設備組合，必須保證良好的兼容性。本項目分期實施，要關注不同階段實施的系統間的兼容性。如通訊系統中不同品牌設備的信號輸入輸出兼容性差，不同電氣柜體進出線口的布置不統一，都會給現場安裝、使用和維護帶來不便，在設計初期就需要關注和考慮。

3 主要設備安裝

3.1 卸船機

卸船機安裝可采用散件運輸現場拼裝工藝，也可采用整機運輸，起重船整機吊裝或整機滾裝上岸工藝[6]。本工程碼頭面狹小，并且碼頭引橋長1 076.4 m，引橋路面面層正在施工，處于施工關鍵線路上；還有皮帶機、電氣安裝工程在引橋上同時進行，選擇采用卸船機整機滾裝上岸工藝解決了交通和場地緊張問題。

卸船機在制造廠內散件組裝，電氣設備、柜體、線路安裝完畢并調試，完成涂裝后，4臺卸船機整體裝船，海運至卸船碼頭，采取旋轉中平衡梁90°，逐臺滾裝上岸。

滾裝卸船上岸過程中，由2臺卷揚機配備滑輪組牽引，另設2臺卷揚機控制滾裝過程滑移速度并起制動保護作用。

3.2 裝船機

3 600 t/h裝船機，在工廠內加工、組裝，海運至現場裝船碼頭，現場組拼安裝和調試。

構件運輸前，落實現場條件。檢查核對設錨碇位置，預留碼頭面85 m長度的安裝場地，落實供電電源、吊裝船舶、起重機等設備。

測量記錄安裝段軌道面的軌道平行度、軌道頂面水平度、兩軌同斷面高低差。

主體部分以行走臺車、門座架、回轉架、塔架、配重架、懸臂、拉桿、機房、溜筒的次序安裝。尾車以行走臺車、門架、尾車皮帶機、電氣室、消防和環保系統的次序安裝。

裝船機主體安裝完成后，再進行該部位碼頭鋼結構廊道施工和皮帶機安裝調試。

3.3 斗輪取料機與堆料機

斗輪取料機與堆料機主體結構在車間加工制造，組拼成適合運輸的單元體，運輸至安裝堆場的軌道兩側。根據安裝工藝流程、部件先后次序、大小、長短、輕重，制定安裝場地的平面布置。

安裝前應檢查軌道安裝精度，并且在整個安裝調試周期內也要定期監測軌道沉降。

現場安裝采用構件散拼就地組裝、分塊吊裝工藝，由下至上、由機械到電氣控制的安裝流程。安裝過程中嚴格控制安裝精度，避免累計誤差導致設備整體精度下降。

3.4 皮帶機

結合土建和廊道進度，對皮帶機基礎進行復測，標出轉接塔內各設備及皮帶機的中心線。

皮帶機結構安裝包括棧橋、桁架、頭架、尾架、拉緊臺架、中間架支腿、中間架、縱梁等。零部件在工廠內加工和組拼、焊接，在現場螺栓連接和焊接連接成整體。

皮帶機安裝除按施工規范和質量標準要求外，注重對噪聲、振動和皮帶跑偏等方面的控制。皮帶機上托輥在軸線水平方向偏差對皮帶跑偏影響很大，各相鄰托輥間的高差是皮帶機產生振動和噪聲的原因之一，也影響托輥使用壽命。托輥的安裝精度由皮帶機上托輥架決定，施工中，把中間架槽鋼上平面的位置和標高作為關鍵控制點。

驅動裝置的電機、偶合器、減速器、制動器和底座在車間裝配成一體并調試，現場吊裝就位。彈性柱銷齒式聯軸器是連接驅動裝置和滾筒的關鍵部件，直接影響設備使用狀況，主要控制其回轉軸線同心度和角偏差。

轉運站內的伸縮頭體積和重量較大，構配件較多，結構復雜，構件吊裝空間受限。車體在工廠分2段制作，并試拼裝，分段運輸安裝。將車體漏斗與車體螺栓連接固定，并安裝密封裝置。

皮帶機附屬設施包括吊掛托輥梁、吊掛托輥架、托輥組、改向滾筒、夾軌器、導向裝置、防翻裝置等，按由里到外的次序，先安裝空間狹窄部位和封閉部位的構件，依次緊固螺栓。

驅動裝置與行走車之間采用齒輪齒條傳動，安裝時要確保整個行程中嚙合良好。

3.5 采制樣系統

采制樣系統采用“二級破碎、二級縮分、全自動包裝”的設計，工藝處于國內先進水平，自動化程度較高[7]。采樣工藝圖見圖4。

圖4 采樣工藝圖Fig.4 Sampling flow diagram

采制樣間位于煤炭輸送皮帶機廊道下方，設備位于主體鋼結構框架之內。各設備由低到高的次序安裝就位，依次為：

1）地面機械設備（皮帶運輸機、全自動包裝機、空壓機）安裝；

2）二層平臺設備（三級皮帶機、二級縮分器、應急三通）安裝；

3）三層平臺機械設備（一級縮分器、二級給料機、破碎機）安裝；

4）四層平臺機械設備（破碎機、初級皮帶機、除鐵器）安裝、落料槽安裝。

采樣頭、斗式提升機相對獨立，安裝時注意保證各接口連接平順。

機械設備安裝就位后，安裝電氣、控制系統、火災自動報警系統、消防控制和監控設備。

3.6 皮帶秤

皮帶秤為電子式、自動及連續型的皮帶稱重設備，具有一整套支撐結構和稱重平臺，同時還對物料流進行測量、計算、記錄、顯示、信號發送。裝船碼頭皮帶秤配置機械式循環鏈碼校驗裝置，標定點為額定荷載的20%、50%和80%。

4 系統調試與試運轉

試運轉分為單機試運轉、系統無負荷試運轉和系統重載試運轉3個階段。

本工程煤炭裝卸系統經過各個階段試運轉檢驗，達到設計要求，滿足規范規定；供電、通信、控制、給排水、消防、環保等系統通過專業驗收，具備運營條件。

5 結語

EPC/PC管理模式中，總承包單位要重視項目前期調研和策劃，關注用戶，充分了解現場人文環境、自然環境和氣象條件，預見運營中可能存在問題，完善方案；設計和施工緊密結合，利用團隊優勢和經驗，注重細節，合理安排，加強工程前期控制，優化系統性能。

通過項目實施，帶動項目系統設備管理水平的提高，為今后拓展市場、實施散貨裝卸系統項目管理提供了經驗。