生產研發培訓基地動力房機電工程施工分析

嚴煜

長三角一體化示范區新發展建設有限公司 上海 201713

河源市委、市政府為了加快實施省委、省政府“雙轉移”戰略和落實《珠三角改革發展規劃綱要》，實施反傳統發展路徑、反梯度發展產業、反周期經濟操作“三反”發展理念，大力發展“四新”產業，與中興通訊股份有限公司簽訂了落戶協議。中興通訊（河源）生產研發培訓基地工程占地61萬m2，總建筑面積達到30.36萬m2，單體建筑達到29個。由于廠房需求能源種類較多，同時考慮到后續基地擴大規模，基地一期工程設計有A-QG11和A-QG12兩個動力房，本文以A-QG12作為探討對象，對機電工程安裝施工技術難點展開分析。

1 施工難點分析

A-QG12動力房作為整個基地空調系統、高低壓配電系統以及壓縮空氣系統三個動力能源的起源點，單層建筑面積為3018.37m2，一層建筑凈高6m，由冷凍冷卻泵房、空壓機房、高低壓配電房及其控制室三個主要部分組成，冷卻塔在屋面安裝，壓縮空氣氣罐在室外安裝。

1.1 冷凍冷卻泵房

冷凍冷卻泵房有1411m2，約占整個泵房面積的46%，安裝有離心式冷水機組10臺、冷凍水泵10臺、冷卻水泵10臺，各類設備之間及與冷卻塔之間連接的各種規格的管道，設備二次配電的橋架、電纜及控制線，還有為了解決泵房通風的軸流風機的后接風管（泵房設備管道及通風平面布置圖分別見圖1、圖2）。空間不足以按照原設計安裝且給施工帶來了較大難度，具體如下：1）單體設備較重、體積大，特備是離心式冷水機組單組達到了22T，設備從卸車到轉運再到安裝難度極大，對施工人員及產品安全有著很高的要求；2）管道管徑大，主管管徑為D720以上，最大可達D920，同時管道自重大、安裝高度高、工程量大，受限于施工空間；3）通風風管設計為2000*1000，對凈高要求較高，特別是3軸處風管與冷凍冷卻水主管位置完全重合，對風管、水管的安裝帶來較大挑戰；4）二次配電室的設計電纜較大，無法在設備自有接線盒內完成安裝，特別是離心式冷凍機組，采用“心形接法”，電纜加完后相間距離太小，存在較大的用電隱患；5）設備運行噪音較大，圖紙中僅對各類管道設計有保溫，并未針對噪音專門設計解決方案。

圖1 設備管道平面布置圖

圖2 通風平面布置圖

1.2 冷卻塔安裝

動力房安裝有開式雙曲線冷卻塔15臺，其中1200m3/h10臺、140m3/h5臺，均為散件到場安裝。冷卻塔均在動力房屋面安裝，材料存在垂直運輸。設備基礎采用條形基礎，為方便結構施工，統一高度為2m，冷卻塔雖為分片安裝，施工過程中工作面也是逐漸升高，尤其安裝頂部風扇時，風扇自重較大的情況下還需考慮起重設備的配合作業，同時施工面高于2m，屬于高空作業，隨著施工面的逐漸升高，危險系數也是隨之上升。

1.3 高低壓配電系統及壓縮空氣系統

A-QG12動力房是整個基地供配電系統的第一級變壓，高壓室上端接市政供電，高低壓配電房內設備數量較多，單體設備的重量均在700kg左右，母線橋內銅制母線較重，安裝高度達到3m左右。此外配電系統電纜電線較多，容易敷設遺漏或者敷設錯誤。

壓縮空氣系統中配合空氣壓縮機的儲氣罐共有2臺，容積設計為10m3、高度6m、罐體外徑2m、質量達到3.2噸。因為是壓力容器，儲氣罐必須整體到貨安裝。

2 動力房機電工程施工分析

2.1 空調系統

2.1.1 冷凍冷卻系統

此處冷凍冷卻系統以冷凍冷卻泵房內系統展開分析，同時針對前文提及的泵房空間狹小、設備管道工程量大、施工空間局促、高空作業多等問題進行解決。在準備階段，為了節約工程時間，在審圖的同時BIM團隊開始對動力房進行土建建模工作，對系統中各規格型號的設備材料品牌進行遴選以及招采。審圖完成后，機電建模是整個冷凍冷卻系統的關鍵，使得管線在僅有的空間內滿足規范標準及圖紙要求，指導工序的安排、控制材料的使用計劃、為建筑結構的預留標出詳細位置[1]。

解決了空間布局的難題后，本著“先設備、后管道、最后配電”的原則，優先進行設備安裝。核心設備離心式冷水機組選用開利19XRV-380V（見圖3），單臺設備達到22噸，設備的吊運需提前編制吊裝方案，技術部門經過現場查勘，最終確定“吊車+叉車+手拉滑輪組”的吊運方案。吊車根據站位臂長及吊車曲線表選擇了100T吊車，叉車選用50T，葫蘆選擇組合手拉葫蘆。設備吊運之前的準備工作為：1）四支獨立底座無法使用叉車轉運，這是此次吊運工作最突出的難題，技術部門根據材料承載特性，使用16#槽鋼及10mm鋼板制作網格型運輸底座；2）設備基礎職期間采用16#槽鋼及鋼板搭建平臺，使得所有基礎形成一個整體，方便設備在平臺上能夠運輸順利。設備拆箱后起吊，落地后將運輸底座與設備采用螺栓連接固定，叉車將設備運至平臺，為了避免基礎與設備摩擦過大造成損壞，提前準備好鐵質實心滾棍，水平方向通過手拉滑輪組進行平移，就位后通過手拉垂直方向滑輪組將設備提升，拆除運輸底座后就位。冷凍冷卻水泵單重較低，卸車后以液壓小車倒運，手拉滑輪就位安裝。

圖3 開利 19XRV-380V

2.1.2 冷卻塔

冷卻塔為散件安裝，單件質量不大，為了確保安裝質量，采購時由廠家專業隊伍安裝；但安裝工作面均屬于高空作業，故仍要求施工單位編制專項安裝方案，施工過程中安排安全員全程旁站，按照施工方案檢查安全保障措施，直至設備安裝完成[2]。

2.1.3 系統管道安裝

管道的下料及安裝要做到一次成型不返工，對BIM綜合管線建模的要求較高。安裝時要秉持“先主管后支管、先內后外、先高后矮、先水平后垂直”，管道支架以過梁處固定支架優先放線安裝，同時也起到管道定位的作用。依靠滑輪組進行垂直提升，管道安裝支架，焊接處搭設腳手架，焊接工作要做好高空防護及動火防護，完成后末端法蘭處安裝盲板，進行氣密性實驗，達標后進行水壓實驗，均符合要求后統一進行保溫施工。而減振降噪的主要措施如下：1）設備基礎設置橡膠減振墊；2）設備與管道之間設置橡膠軟連接；3）管道支架采用阻尼彈簧支架，固定支架設置枕木。

2.2 壓縮空氣系統

壓縮空氣系統在動力房內總共包括空氣壓縮機、空壓機配套冷卻水系統、控制屏以及儲氣罐四個主要部分組成，空壓機房空間較大、設備較少，均為常規性工作，主要是室外的10m3儲氣罐屬于特種設備，需整體吊裝，同時安裝時需注意以下幾點：1）基礎圖紙深化時需注意地腳螺栓方向，儲氣罐為三腳獨立支撐，結合進出管方向；2）安裝時機的選擇，儲氣罐安裝側為綜合管網進入動力房的主要進口，設備安裝應選在綜合管網施工基本完成的時候；3）屬地特檢所告知報建工作要提前，特種設備需保證到場后及時安裝[3]。

2.3 高低壓配電系統

高低壓配電房內盤柜安裝需按照順序，首先按照廠家提供的設備尺寸制作底座，高壓柜采用10#槽鋼、低壓柜采用8#槽鋼。盤柜在貨車上開箱，根據設備平面布置圖，以進口為參照，按照由里到外的順序卸貨安裝，盤柜與底座及盤間采用螺栓固定。

配電系統內電纜繁多，在敷設時需做好電纜標簽，標明起終點、規格型號、電纜編號，提高電纜敷設效率，加快校線速度，確保施工工期。

接地系統是整個供配電系統及設備運行安全可靠的保障。高低壓配電房內等電位環網扁鋼需與預埋接地體可靠焊接；設備底座及電纜溝內橋架需與預埋接地體可靠焊接；設備外殼需與基礎內預留接地體采用黃綠接地軟線連接；三相五線制中地線兩端與柜體及設備接線盒內接地端可靠連接。

3 基于BIM的施工優化方案

3.1 冷凍水供回水管道優化

動力房最先一版圖紙中空調冷凍水系統設計如下：空調回主管以兩根D720口徑進入冷凍機房后接冷凍機組，以5臺為一組接一根主管，機組處理完成后接D720連通管接入冷凍水泵，仍是5臺為一組接一根管道，冷凍水泵同方向安裝，10臺水泵進出管道安裝方向一致，冷凍水泵出口仍以5臺為一組，共用一根D720管道，作為空調供水管主管從動力房接出。BIM團隊在建模過程發現，冷凍水設計3組D720管道，加之冷卻水系統管道眾多，即便上下錯層，也無法在原有結構內完整布置開原有設計管道，團隊在優化時與設計院及時溝通，從末端入手優化管道，最終將供回水主管由2根D720管道改為一根D920,減少了室外管道數量與隱患點，回水管道進入動力房，開三通后變徑D720分兩路接入冷凍機組，原有連通管大小不變，冷凍水泵出口兩根D720管道改為D920，兩排冷凍水泵錯開方向安裝，這樣出口D325接D920管道時可錯開位置，D920管道從回水主管處出動力房，優化方案在不影響末端空調設備使用的前提下，不僅讓管道在動力房內合理布置（冷凍冷卻泵及其管道模型剖面圖見圖4），同時也節約了材料、成本以及工期。

圖4 冷凍冷血泵及其管道模型剖面

3.2 冷凍機房預埋件優化

此項優化主要是針對大型設備的安裝及檢修更換，前文離心泵組的安裝中提及，設備最后采用組合手拉滑輪安裝，滑輪的掛鉤便是需要提前考慮的。BIM團隊在土建建模時，便給10臺離心式冷凍機組上方結構內設置了兩個掛鉤，確保提升的平穩性，同時跟設計院建議將冷凍機房區域的屋面鋼筋做加密處理。

3.3 通風風管優化

動力房通風系統最為重要的是冷凍冷卻泵房及高低壓配電房內通風設施，由于涉及事故排風，風量設計均達到12次/時，風管尺寸較大，設計要求風管均在梁下安裝，對凈高要求更高。BIM團隊在建模過程中發現冷凍冷卻泵房3軸/E～F跨處風管與冷水管道標高存在沖突，低壓配電房5～6軸/A～C跨處風管與母線橋標高也存在沖突，最終提出在確保風管風量保持不變的前提下，減少凈高，同時加寬面積，最終解決標高沖突的問題。

4 結束語

通過全文對生產研發培訓基地項目動力房機電工程施工加以分析總結，發現動力房雖然占地面積小，但作為整個項目的能源發起點，施工難度及復雜程度較高。BIM技術的應用在項目的統籌到施工等各個階段均起到了指導作用，保證了系統具有良好性能的同時，降低了施工成本，增加了經濟效益。動力能源系統不僅在廠房中有所體現，在商場、會展中心、高端住宅等項目中均有涉及，因此動力房機電工程可作為一個課題做進一步探析，推動同類型機電安裝工程能夠再上一個新的臺階。