刘 健 张本强
（中国石油工程建设公司，北京，100001）
【摘 要】本文结合某石化装置的管廊设计和国外某油田井场模块化管廊设计，对管廊的模块化设计方法进行论述，通过对管廊上管道布置、电缆槽盒通道布置、管廊模块极限尺寸确定及管廊模块运输等方面的比较研究，阐述了影响管廊模块化设计的诸多因素，并对管廊模块化设计的步骤与方法进行探讨。
【关键词】管廊；模块化设计；模块运输尺寸
一、前言
近年来石油化工装置和油田地面工程的大型化趋势越来越明显，装置内管廊也变得越来越重要，管廊是装置内各分区间管道和电缆的枢纽，为装置提供原料、能量和动力。处理后的物流也通过管廊输出装置到其他地方。从设计角度，管廊的合理布置和优化设计能体现整个装置的设计水平，直接影响到装置的操作性和美观。现代化的管廊要考虑安全性、操作性、占地面积等诸多因素。一般情况下，管廊上敷设工艺管道、公用工程管道、电缆槽架（包括仪表电缆槽架）和电缆通道。为了充分利用空间，在管廊下部可以布置泵、小型设备、蒸汽分配管、伴热站、服务站等。在管廊上部可以布置空冷器和集中布置安全阀。管廊的布置必须精心策划，协调好各专业，通过不同方案对比优化，做到工艺流程合理、费用较低。以某石化厂180万吨/年柴油改质制芳烃装置为例，主干道两侧是两条主管廊，管廊在装置中间连接两侧各工艺单元，管廊顶部布置空冷器、安全阀等设施。
二、管廊模块的优化设计
管廊主要由钢结构、管道、电气仪表电缆槽盒和电缆通道组成。
管廊钢结构模块
管廊钢结构决定了模块的外形尺寸，主要受运输限制。以某油砂项目的井场管廊为例，管廊总长度超过150米，考虑模块化方法，将每个井场的管廊分成5个模块，每个模块分为主模块和散件运输模块（即楼梯模块）。每个主模块的宽度为6米、高5.5米、长30米，每个模块包括钢结构、管道、保温、电缆桥架、劳动保护设施等。
模块的运输
从模块设计的角度而言，总是希望模块越大越好；从模块运输的角度而言，总是希望模块越小越轻。这矛盾的两方面最终需要在模块制造厂至项目现场的切实可行的运输方式中找到最佳平衡点，所以，在进行模块设计之前必须首先确定模块的运输方案，进而确定模块大小和重量。模块的运输方案包括运输方式和运输线路的确定，运输方式主要有陆路运输和水路运输两种。其中，陆路运输主要包括火车运输和汽车运输，水路运输主要是指使用船舶在海上运输。运输方式和运输路线决定了模块极限尺寸。以土库曼斯坦天然气处理厂项目为例，受限于不同运输途径国以及土库曼斯坦的运输条件、官方运输条例规定，将模块按大小和重量分成三种类型：
模块的种类和划分方法，每个公司，甚至每个项目都不同。加拿大公司常规的做法，一般按照尺寸和重量划分为四种类型，详见下表。
表1加拿大模块划分
如果项目在北美地区，管廊模块（Pipe Rack Module）宜设计成小于7.3（高）x7.3（宽）x36.6（长）的中型模块，超过这个尺寸的模块应再分割成较小的模块。
管廊电缆槽架及电缆通道的布置
一般情况下，电缆槽架和仪表槽架与公用工程管道布置在一层或分开在另一层布置，这要取决于槽架的大小，需与仪表和电气专业协调。
各处照明接线盘、电伴热控制器（给管廊上管道伴热）、仪表接线盒（用于装置内仪表）都被安装在电缆通道处。一般来说在管廊高处安装的做法会增加成本。然而，把这些放置在电缆通道处使它们可以在模块组装场安装完，减少了现场用工。另外，一个好处是缩短了电伴热控制器到伴热管道的距离。
三、管廊界区阀平台模块的优化设计
进出装置处管道上的阀门称为界区阀。在装置边界处应设置操作平台，平台位于管道的上方，以方便操作界区阀和盲板，许多小口径管道也可使用。例如，放空管、排凝管、冲洗接头、取样口及管廊上仪表的基座等。界区大平台提供了360°可操作空间，并提供了一些临时存放工具和材料的空间。对于多层管廊，由于层高不够操作空间，尽可能将相邻两层的管道合并成一层布置，以便设置平台。装置内进出管廊管线上的界区阀门由于管线大小的差异难免高低不一，这样就会造成平台设置时的困难。
总之一切以安全操作，方便维护（更换、拆除螺栓有操作空间）为前提。管廊界区阀平台模块宜设计成尺寸小于7.3（高）x7.3（宽）x10（长）的中型模块，适合在内陆地区使用卡车运输。
四、结束语
模块化方法是传统设计、施工方法的一种替代方法。项目团队必须懂得运输和吊装对模块尺寸和极限重量的影响。模块化管廊在国际上得到了广泛的应用，三维设计软件使管廊的模块化设计更直观方便。模块化管廊是设计、预制与施工完美的结合，标准的模块化管廊，可以减少重复设计，对项目总成本的降低非常有利。
此外，管廊的模块化方法，应在概念设计阶段充分考虑模块化的影响因素。在项目投资、运输、制造成本等方面需要仔细的核算。模块尺寸不宜过大，超过这个尺寸的模块应再分割成较小的模块，否则会增加运输和施工难度。
参考文献：
[1]《模块化技术在油田地面建设中的应用》 谢海涛 《油气田地面工程》2013.09
[2]《石油化工装置工艺管道安装设计手册》第1篇 设计与计算(第4版) 张德姜 王怀义 刘绍叶主编 中国石化出版社 2009.9
论文作者:刘健,张本强
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/13
标签：模块论文; 装置论文; 管道论文; 电缆论文; 尺寸论文; 方法论文; 项目论文; 《工程建设标准化》2016年4月总第209期论文;