森松重工模块化之路

2019-04-16 11:20:55 admin 130

 模块最早的概念出现在程序设计中,又称构件,是能够单独命名并独立完成一定功能的程序语句的集合。而在工业装置中,特别是在石油天然气、石化、化工和制药等领域,模块化建造并没有一个标准的定义,甚至在业主的AVL(Approved Vendor List 合格供应商名录)里面,这个条目也很少见到。在EPC公司,把他归类为Construction的一种形式。在提供工艺单元的专有技术公司,它则是一种提供整体化建造的解决方案。那么,我们要怎样理解这种已经在很多项目上得到广泛应用的建造形式呢?

 

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模块的概念

 

所谓的模块,就是将建造系统分解成一些结构和功能独立的标准单元,然后按照特定的建造需求将标准单元进行组合。在模块建造厂将成套设备、撬块、容器、机泵、管道、阀门、仪表、电气等建造安装在同一结构框架内,整体运输到现场进行安装的装置。模块化建造技术已在油气、石化、化工及制药等领域中得到成功应用,该技术有效地缩短施工工期、降低了建造成本和现场风险、实现了资源优化利用、质量大幅提升并且更加安全环保。中国的模块化建造,现在也向着两个方向发展,一个方向是充分利用场地资源向巨型模块发展,单体模块的重量可以达到几千吨甚至上万吨。这种巨型的模块受到场地和运输的限制,大多数情况下,项目的现场和模块建造场地都在海边。另一个方向是充分的利用模块化工厂的设计能力向整厂模块化的方向发展。把整个工厂根据运输条件的限制分拆成若干个小的模块,运输到项目场地后,再像积木一样把整个工厂搭建起来。

 

在海洋石油工程(青岛)有限公司建造的新喀里多尼亚镍矿大型模块集成化冶炼工厂项目、澳大利亚Gorgon项目管廊模块、Ichthys项目管廊模块、以及俄罗斯Yamal项目工艺处理模块等都是模块巨型化的典型。而在上海森松压力容器有限公司完成的宝洁、联合利华、花王及三菱化学等多个整体化模块工厂的建造,也开创了模块在化工及制药领域的典范。
 

智能设计
 
 
 
 
 
 

















随着我国各种领域项目的不断深人开展,模块化建造技术取得了迅速发展。近年来,由于环保和建设成本控制的原因,国外一些著名的大型工程纷纷采用模块化建造。我国由于技术工人数量和成本优势、大型建造场地的设施齐全、起点高、可选择性多,基础设备配套完善,在工厂模块化建设方面,优势逐渐显现,竞争能力大幅提高。越来越多的模块化建造的工程项目都落户在中国进行模块化的建造。

 

与传统建造方法相比,模块建造具有诸多优势,尤其可明显的缩减建设工期,降低项目成本与风险。在模块化建造项目中需要综合考量设计条件、采购条件、运输吊装条件及工程造价之间的关系,应该充分利用EPC模式的优势。在工程工艺条件十分成熟的今天,在能源革命的当代,为了达到集约化管理及利益最大化的目的,模块化建造是国外许多业主和工程公司的必然选择与发展趋势。

 

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模块化的优势和劣势

 

优势:

  • 缩短施工工期(Schedule):可以和现场的基础设施的建造并行;

  • 降低了建造成本(Cost):海外大多数国家的现场建造成本要远远高于在中国的模块化建造的成本;

  • 降低了风险(Risk):特别是财务风险和现场施工的风险;

  • 更加安全环保(HSE):在模块化的车间内进行的建造,当然比现场的建造更安全、环保;

  • 质量的保证(Quality):模块化建造工厂,有一整套实施多年的质量保障体系,相对于项目现场临时抱佛脚的状态,当然会好上很多;

  • 生产效率高,制造的气候环境好,资源有保证;

  • 费用、计划控制相对准确。

     

 

劣势:

  • 模块尺寸易受船运、道路运输尺寸及吊装能力的限制;

  • 连接界面较多;

  • 当模块受到运输的限制,不得不切割成适合道路运输的单体时,增加量临时支撑及用于连接的法兰,当然也增加了原材料的花费。

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模块的种类

 

以功能划分:

  • PAR Pre-Assembled Rack就是我们常说的管廊模块。由于需求量大,建造难度小,已经在很多的领域有了应用。缺点是占用的空间和重量比过大导致运输成本相对较大;

  • PAU Pre-Assembled Unit就是我们常说的工艺模块,这是最直接的一种模块形式,被大范围的使用;

  • PU Package Unit主要是指专有工艺包的产品。在P&ID中的表示常常是一个‘黑盒子’,可以由多个模块组成;

  • VAU Vendor Assembled Unit 这个也是工艺包的产品,和PU的区别是它经常是由一个模块组成的;

  • 其他的分类还包括DV(Dressed Vessel)和Hook Up。

 

以尺寸划分:

  • Truckable Modules(车载模块):这是根据运输条件的限制,把一个大型的模块分割成许多可以用车载运输的小型模块,在现场组装。缺点是界限太多;

  • Super Modules(大型模块):一般是指超过2000吨的模块,相互连接的界面减少,运输条件许可的各大场地均可建造,环境可控。对项目场地的运输条件限制较多。

     

 

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需要模块化建造的区域

 

  • 发达地区;高度发达的地区由于高额的人工成本使投资者开始考虑在低成本国家进行模块化建造来降低成本。特别在油价低迷时期,各大公司纷纷压缩项目预算,越来越多的业主开始采用这种建造模式;

  • 不发达地区;由于当地资源极其不配套,使业主们不得不采用模块化建造的模式,这在非洲及南美洲等地更加明显;

  • 极度寒冷地区:由于施工周期很短,有些地区只有2-3个月。为了加快进度,业主们不得不采用模块化建造的方式。例如俄罗斯的Yamal LNG项目;

  • 沿海地区;由于运输及其便利,使得一些巨型模块可以在一些低成本的国家建造,然后运输至项目现场。其中最为明显的是澳大利亚的一系列LNG工程项目及矿山项目;

  • 海上作业平台:由于海上施工的不便利性,使得海上平台,包括FPSO以及FLNG等不得不采用模块化建造的模式。这也是工业领域模块化开始的地方;

  • 政治不稳定地区:由于政治的不稳定(工会强势,罢工频发地区),现场施工的危险极大增加。而模块是降低这种危险的唯一解决途径;

  • 工艺保密的装置:有些业主为了自己的工艺不外泄而采用了模块化建造,他们自己来完善基础设计并和建造单位一起来做详细设计,这样极大地保护了自己的知识产权,也使一些化工设备的建造直接跳过了EPC公司,变成了业主+制造厂的新一代的项目执行组合。它要求业主有一定的工程能力而制造厂也要有相应的详细设计能力。

 

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一带一路带动中国模块化建造产业

 

随着一带一路的发展,越来越多的中国企业特别是工程公司开始涉足海外的项目。由于这些中国企业海外的工程经验不足,对海外项目的所在地政策法规不是特别了解,使得他们希望在现场的建造工作越少越好,其余的工作改在国内的模块厂进行建造,然后运输到现场直接组装,极大地加快了工程进度,也在质量上,安全性上有了很大的提升。特别是避免了一些由于对当地政策法规的缺乏了解而造成的不必要的风险损失。

 

 

 

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价格比对模式Cost Modeling

 

一般来讲,在中国国内建造工艺模块的建造费用大概是在2000-3000美金/吨,而在中东、欧美地区的现场建造费用大概是5000-8000美元/吨,从中国运输到上述地区的运费大概是500-1000美元/吨,总体来讲,每吨大概节省2000-4000美元/吨不等。

 

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模块建造的技术需求

 

模块化项目建造每个环节之间的关联度要远高于传统的项目 建造,所以工程设计依然是项目执行的最关键的环节,是实现模块化施工的前提条件之一。 模块化建造对设计方面的要求较传统建造提高了一个级别。设计方案、设计水平、设计质量及设计进度是整个设计周期中必须要控制的关键点。设计水平与质量的不足将直接制约模块建造的工期与质量。 因建造中各模块内部空间非常紧凑,需要逐层施工。设计进度必须要早于建造进度,最好在建造前就定型,这样才能减少后期的改动,并可提前启动场地、材料、人员等的准备与动员。

 

设计中模块的划分应减少异形模块的数量,尽量将外连管线等置于框架之内。因异形模块在计量运输费用的时候是以长宽高的最大尺寸来计算,相比较于规则形状模块会亏损很大的运输体积,从而增大了运输费用。并且异形由于重心偏向,在吊装时容易出现问题。

总之,世界范围内的模块化建造已经形成了一种趋势,抓住这个机遇,是制造业重新崛起的一个契机。


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