電站機電安裝管道工廠化預制技術應用

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關鍵詞:管道工廠化預制;機電安裝;抽水蓄能電站

管道工廠化預制是指通過詳圖設計軟件對管線進行排料和分段軸測圖設計，現場條件受限情況下，在工廠(車間)經過切割、坡口處理、焊接、熱處理、檢驗、標識及防腐等工序，提前制造管道產品的過程。歐、美、日等發達國家管道工廠化預制率已達到90%，我國石油化工行業管道工廠化預制技術也已得到廣泛應用，但水利水電機電安裝工程中管道工廠化預制技術應用尚處于初步發展階段。2018年豐滿水電站全面治理(重建)工程應用管道預制技術，提高了管道制作、安裝工藝水平，成為工程質量控制一大亮點，國家電網新源公司多次組織相關人員對其調研、學習。目前，管道工程正逐步由現場焊接施工向工廠內預制、現場組合安裝的生產方式過渡，管道工廠化預制已成為管道安裝工程的發展趨勢。本文對抽水蓄能電站管道工廠化預制的特點、分類、工作流程等進行分析，并介紹了抽水蓄能電站管道預制工廠的設備配備實例等，以期為管道工廠化預制技術在抽水蓄能電站機電安裝中的應用提供參考。

1抽水蓄能電站管道工程分類及特點

1．1主要分類

抽水蓄能電站管道工程按輸送介質不同，可分為油系統、水系統和氣系統:油系統管路主要用于導軸承、推力軸承及動力機構供排油;水系統管路用于技術供水系統、消防、滲漏及檢修系統的供排水;氣系統主要用于調相壓水系統和檢修用氣的輸送。按施工階段，可分為預埋管路和明管管路:預埋管路是混凝土施工期間安裝的管路，其出口位置必須進行三維測量定點，確保施工質量;明管安裝，既要保證質量又要體現美觀度，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

一是施工環境空氣流通性差。抽水蓄能電站一般為地下式廠房，進廠交通洞長度1．5km左右，機電安裝過程中，永久通風設備未投運，施工區域空氣流通性不佳，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。二是管道工程點多面廣，工期緊，協調工作量大。抽水蓄能電站管道工程涉及消防、通風空調、建筑給排水、技術供水等多個專業，工作范圍遍布地下廠房、開關站以及上下庫，工作區域分散，和其他專業交叉施工多，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。三是焊接質量要求高。管道相當于抽水蓄能機組的血管，其質量要求的重要性不言而喻。抽水蓄能機組管道材質大都為不銹鋼，應采用氬弧焊打底，電弧焊蓋面的焊接工藝;油系統管路對口焊接時，管道內還應充氬氣，打壓完畢后進行酸洗、鈍化，并采用運行相同油料進行循環沖洗;所有的焊縫必須進行PT探傷檢測，額定工作壓力大于8MPa的管路對所有焊縫必須進行UT探傷檢測。

2管道工廠化預制的優點

相對于傳統的管道工程施工方式，工廠化預制優勢明顯，主要有以下幾方面。一是有利于縮短工期。管道工廠化預制由于場地固定，實現了流水線生產，不受施工場地和氣象條件的約束，也不受土建和設備條件的限制，可以實現與土建同步施工，最大限度地縮短施工工期。二是有利于質量控制。采用先進的焊接設備，焊接質量控制更加標準化，保證了焊接質量的穩定性。此外，通過預制安裝管理軟件、BIM和PDSOFTPiping設計軟件以及二維碼技術能夠實現管道預制的精細化管理，確保工廠預制與現場實際的無縫對接，從而提升管道工程的整體質量水平。三是避免惡劣環境對施工人員的影響。工廠化施工，避免了粉塵及噪聲，大幅度改善作業環境，體現了“以人為本”的管理理念，提升了職業滿意度。再者，將大部分的管道焊接工作從洞室內移至工廠，有助于改善洞內的空氣環境，從而減少對職工身體的損傷。

 3管道預制加工廠的分類

目前，根據廠房的移動性能、應用場景以及設備配置，國內的管道預制加工廠主要分為固定工廠型、現場簡易型和移動集裝箱式三類。三類工廠的主要特點及應用場景見表1。固定工廠型一般占地面積較大，建有標準廠房，配備有各種專業管道生產設備，輔助設施齊全，生產能力大，能夠同時承攬多個工程，一般適用于管道安裝量大、市場需求集中且穩定的情況，如大型石油化工園區。現場簡易型一般服務于點狀工程，比如抽水蓄能電站，在工地現場根據管道工程的特點，定制1～2個管道生產流水線，集中加工，該工程完工后，設備可搬運至另一個工程。移動集裝箱式一般服務于線性工程和應急工程，比如石油管線，將切割、坡口、組對、焊接等工序所需的機械設備，分別集成到各自的集裝箱中，形成模塊化單元，設置靈活，不受場地限制。

4管道預制加工工作流程

預制及驗收工作流程:二次詳圖設計→設計交底→排料、領料、下料→坡口加工→組對點焊→點焊檢驗→焊接→外觀檢驗→無損檢測→標識→記錄→封堵、存放→移交安裝。流程說明:①預制加工廠負責人根據設計提供的管道施工圖進行二次詳圖設計，并報工程技術科審核確認。將詳圖信息(詳圖號、管段、焊口、支架等)錄入計算機數據庫，作為預制管道管理依據。②預制加工廠負責人根據二次詳圖設計制定月(季)度預制計劃和進料計劃，并向物資裝備科提供進料計劃，作為進料、領料參考資料。③預制加工廠負責人按技術方案和焊接工藝對預制操作進行技術交底，并按預制計劃發放詳圖。④預制加工廠負責人按預制計劃和詳圖進行排料，到管段原材庫領料，并安排下料。⑤坡口加工操作員操控鋸床和切割機進行管段的切割、坡口加工及打磨。⑥機械組對操作員進行管段的組對工作，組對后由焊工進行點焊。⑦自動焊接操作員操控懸臂式管道自動焊機，按設計詳圖進行焊接。⑧由質檢員進行外觀檢查和無損檢測，完成的合格焊口由預制加工負責人錄入計算機，并在詳圖上進行標識。無損檢測結果由質檢員錄入電腦，定期檢查探傷比例完成情況并向預制加工廠負責人匯報進展狀況。需返修時，由質檢員通知相關作業人員實施返修、確認、報批、復驗、登記等工作。⑨管段預制整體完成后，由預制加工廠負責人在計算機中做出特殊標記，并通知質檢員進行整體檢查。⑩質檢員檢驗合格后，報總工程師、監理進行抽查檢驗，全部檢驗合格后，附二維碼標識，存放于成品庫［2］。

5管道預制加工廠的選型

管道預制加工廠的選型與項目類型(點狀或線性等)、投資限制、管道特點、工藝要求、焊接工作量等密切相關。項目屬“點狀工程”還是“線性工程”，是一次性投資還是逐步擴能，決定了管道預制工廠的類型;管道特點及工藝要求決定了自動焊接設備的性能參數;焊接工程量決定了設備及成產線的數量。管道預制加工廠選型決策魚刺圖如圖1所示［3］。

6實例分析

(1)平面布置及設備配置。以某抽水蓄能電站管道預制加工廠為例，介紹管道預制設備的選型及流水線布置。該電站總裝機容量1800MW，安裝6臺單機容量300MW的單級混流可逆式水泵水輪機組，總工期58個月。管道預制加工廠房采用輕型鋼結構，長66m，寬15m，高8m，內部設置原材料存放區、管道加工區和辦公區、成品堆放區和小管徑管道加工區。工廠采用封閉車間配備照明、消防、通風、采暖、圍欄、起吊裝備，確保加工廠內條件符合施工要求。工廠設備配置見表2［4］。(2)需要解決的重難點問題。①設計單位沒有對電站進行BIM三維建模，進行管道預制時，需要自行建模，施工單位需要組建專業的BIM團隊，做好軸測圖設計。②相比石油化工與建筑機電，水電站管路異形管多、型號繁多，難以批量生產。此外，水電站預埋管路較多，為防止誤差累積，管道預制時需要考慮預埋管頭的實際位置、尺寸。管道預制要做好與現場的銜接，避免“閉門造車”。做好兩次現場檢查，一次是三維建模前，仔細檢查現場與圖紙的出入，確保建模的準確性;另一次是管道預制前，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鑒于管路復雜，電站管路難以像建筑機電安裝一樣實現現場“零焊接”，安裝過程中，需要設置“湊合節”現場施焊。“湊合節”位置的選擇，既要便于制造、安裝、運輸和美觀，還要考慮現場的施焊條件［5－6］。

參考文獻:

［1］梅祖彥．抽水蓄能發電技術［M］．北京:機械工業出版社，2000:30－76．

［2］中華人民共和國工業和信息化部．管道工廠化預制技術規范:HG/T21641—2013［S］．北京:中國計劃出版社，2013:1－10．

［3］祝俊斐，張靜芬．管道工廠化預制及應用實例［J］．化工生產與技術，2015(4):57－60．

［4］武思進，池志超．工業管道安裝工廠化預制技術的應用［J］．安裝，2014(9):36－38．

［5］賀廣利．管道工廠化預制的前景與瓶頸［J］．安裝，2015(1):16－17．

［6］薛新銘，譚克林，胡春林．BIM技術在管道預制加工中的應用［J］．安裝，2016(5):59－61．

作者：李明 陳大森 姚鎮勇 單位：中國安能集團第二工程局有限公司