石油化工施工企業技術創新實踐及啟示

張克志 張鑫 田桂龍

中國石油撫順石化工程建設有限公司 遼寧撫順 113004

石油化工施工企業技術創新實踐及啟示

張克志 張鑫 田桂龍

中國石油撫順石化工程建設有限公司 遼寧撫順 113004

本文從石化煉廠催化裝置檢修改造中的“液壓提升系統倒裝百噸外取熱器管束”技術創新工程實踐案例中,深刻體會到技術創新是施工企業持續發展的動力源泉,是施工企業的核心競爭力。

施工企業技術創新實踐核心競爭力

技術創新是我國建筑施工企業在知識經濟時代面臨的現實選擇,也是企業參與激烈市場競爭、獲得可持續發展的基礎,因此我國建筑施工企業應該把握國際、國內經濟形勢變更的機遇,借鑒國外企業的做法,把握后發優勢,在創新中求得發展。

技術創新是實現“科技是第一生產力”的主要形式和必由之路,是各類企業生存、發展、壯大的基本前提。創新是企業發展的動力,是企業發展的靈魂。創新是高科技企業永恒的主題,沒有創新就沒有高科技企業的生命力。技術創新是一個持續不斷的過程,企業拼接具有核心競爭力的技術可以迅速占領市場。因為一個企業的技術創新,不僅能為企業自身帶來客觀的利潤,而且會涉及到相關的企業,從而形成眾多企業相互競爭的創新浪潮,推動整個社會生產力水平的不斷提高。因此,企業技術創新不僅是加速企業自身發展的活力源泉,而且也是加速整個現代社會經濟技術發展的重要動力。施工企業技術創新應放在極為重要的戰略地位。

技術創新的實質是給商業化的生產系統引入新產品、新工藝等,以期獲得更多的商業利潤,而技術創新的關鍵也是新技術的商業化,即新產品、新工藝的使用能夠產生經濟效益。現代企業技術創新包括五方面的含義：(1)技術創新不是單純的技術概念,而是技術經濟的概念,技術創新是技術經濟活動；(2)技術創新的主體是企業；(3)技術發明是技術專家完成的,技術創新由企業家組織實施；(4)技術創新的動力來源于市場需求；(5)技術創新需要一個系統,并在一定的環境下完成。

建筑業的技術創新又有其特殊性,由于建筑業的技術進步是建立在以項目為載體的新技術開發和應用上的,因此推動建筑業技術進步的創新是以項目為導向的,除了產品形式的新建筑物外,建筑企業的創新大部分屬于工藝技術創新。工藝技術創新是產品生產的變革,不僅包括在生產過程中應用新技術、新工藝、新設備,還包括在生產過程中采用新的組織管理方式。

1 本公司在石化煉廠的技術創新工程實踐

1.1 工程背景

廣西石化公司350萬t/a催化裂化裝置是我國近20年來唯一整體引進的美國UOP工藝包裝置,催化劑藏量1200t,為全亞洲再生能力最大的催化裂化裝置。2013年3月,廣西石化公司在連續運轉30個月后進行首次停工檢修,其中外取熱器管束更換項目是整個廣西石化停工檢修的關鍵核心工程。

圖1 外取熱器設備模擬圖

外取熱器E101A/B共兩臺,分別位于再生器過渡段下方0。和180。方位,殼體上口與再生器對口處標高29250mm,設備本體位于反再框架內部,管束封頭朝下。外取熱器管束重量為98t,管束封頭重15t,封頭螺栓60組總重5t,合計吊裝重量125t,為全國外形尺寸最大、總噸位最重的外取熱器管束,運用

傳統吊裝模式無法滿足施工及現場作業條件的要求。

1.2 工程提出的挑戰

(1)由于設備在反再框架內部,作業面狹窄,垂直吊裝及牽引過程無法使用大型吊車施工. 加之,外取熱器周圍需要保護的設備繁多,作業空間十分有限；

(2)傳統卷揚機的方法需用4臺20t卷揚機施工,而這樣的卷揚機大多已經被廢用,安全無法保證。而新購置費用要在100萬以上,況且隨著桅桿吊裝應用的減少甚至絕跡,該類設備重復利用價值很低；

(3)設備倒裝,在被抽出時,由于吊裝時重心在吊點上方,造成管束上部向一側傾斜。

2.2 解決方案

2.2.1 液壓提升系統取代卷揚機

經過現場考察、主要參數核算、風險評價辨識與控制措施分析,我們認為：液壓提升系統比卷揚機輕便、安全、安裝精度高。在國內外,采用液壓提升技術進行大型結構件的吊裝與下放已有許多成功的案例,其技術也得到了不斷的完善與發展,如北京西客站1800t鋼門樓的提升、上海大劇院5800t屋頂鋼結構的提升、虎門大橋450t鋼箱梁的提升,再到近年的廣東、廣西、湖南、湖北、山東等地的火電廠汽包、煙囪鋼內筒的提升,深圳、東莞火電廠余熱模塊的提升等工程施工安全順利地完成,給工程項目帶來了良好的經濟效益與社會效益。

圖2 千斤頂安裝簡圖

圖3 液壓提升系統帶載下降程序

本工程選擇液壓提升技術進行設備的下放與吊裝施工,有著良好的技術及施工經驗保障,對設備結構安全、順利的下放與吊裝定能收到很好的效益。采用國內石油煉化行業應用罕見的液壓提升系統主吊,配合卷揚機、滾排、滑輪組地面滑移以及大型吊車裝卸運輸的新型吊裝工藝方法。

由于液壓提升系統吊裝技術在石化檢修安裝行業應用尚屬首次,業主要求對整個過程進行力學核算,并提請專家組討論。于是,我們提出吊裝方案,與撫順挖掘機有限公司研究所合作,對構件和吊點進行有限元受力分析核算。經過業主同意的專家組討論一致通過。

2.2.2 二次導向吊裝系統制作

二次導向吊裝系統即可有效防止吊裝過程中管束發生偏轉,增加吊裝穩定性,同時也是為管束下放到底部時實現自由旋轉將吊點上移的必要條件。

圖4 三維模擬圖

圖5 抱箍實物圖

2.3 施工技術措施及施工過程

2.3.1 底排制作

制作運輸管束進入裝置框架的專用設施一套,包括鞍座、高位鞍座及底排,底排鋪設在框架間地面上沿西向東方向設置的滾杠上。

圖6 底排布置圖

圖7 底排制作實物圖

2.3.2 液壓千斤頂承重托架的安裝

在原承重設備彈簧支架安裝位置的外側用δ=34的鋼板加固延長,形成液壓千斤頂的托架。

2.3.3 安裝牽引裝置

在排子前方設置一套H10×3D牽引滑車組,在排子后方設置一套H10×3D溜尾滑車組,牽引及溜尾跑繩通過10t導向滑車后各上5t卷揚機。

圖8 液壓千斤頂承重托架安裝圖

圖9 液壓千斤頂承重托架實物圖

圖10 牽引系統布置圖

2.3.4 安裝液壓提升設備

用吊車或手提胡蘆分別將四臺提升千斤頂及液壓泵站吊裝到工作平臺上的安裝位置,并按照1#、2#、3#、4#位置分別擺正使其對正、固定；將鋼絞線穿到固定端夾持器內并固定好；連接好液壓提升系統的各相關油管及控制線纜。

2.3.5 管束抽出

下放施工時各千斤頂及主控泵站處必需有專人負責觀察各部件的動作情況,確保下放施工安全、順利的進行與完成。如圖12、圖13所示。

2.3.6 抱箍安裝

結構下放6.5m左右,需安裝抱箍吊裝系統。

2.3.7 二次吊裝系統吊點懸掛

當抱箍及鏈接圓鋼全部安裝完成后,選擇2、4號千斤頂,采用手動下放方式卸載,松開這兩臺千斤頂的鋼絞線,此時狀態為1、3號吊耳受力,為負荷最大狀態。將固定端夾持器移到抱箍吊耳上；調整2、4號千斤頂的鋼絞線,逐漸使其載荷增加至松開前的力值,再次形成4點吊裝狀態。如圖16所示。

圖11 液壓千斤頂設置位置示意圖

圖12 抽出瞬間1

圖13 抽出瞬間2

圖14 抱箍安裝1

圖15 抱箍安裝2

圖16 二次吊裝系統設置完成狀態

2.3.8 管束下放

再次選擇四臺千斤頂,并執行自動下放功能,同時利用牽引系統將底排移至管束正下方,底排高位鞍座方向向西(管束90。方向),繼續進行管束下放,利用牽引系統將底排牽引到外取熱器管束正下方,使外取熱器管束垂直投影的中心線與底排軸線重合,以保證轉軸吊耳與高位鞍座U型槽準確、順利咬合。

2.3.9 管束放倒

管束放倒過程要求液壓系統下放速度必須大于或等于牽引系統牽引速度。同時根據鋼絞線最大允許偏轉角度和液壓系統安裝高度,計算出鋼絞線末端最大允許位移,并在地面以外取熱器投影中心為起點,向西設

置標識線,并設專人進行監測,用控制鋼絞線末端的位移的方式來實現控制鋼絞繩的偏轉角度的目的。

圖17 管束繼續下放過程

圖18 管束轉軸吊耳與高位鞍座咬合過程

圖19 管束放倒過程1

圖20 管束放倒過程2

繼續下放管束,直至轉軸吊耳與高位鞍座U型槽距離200mm時暫時停止,仔細觀察管軸吊耳是否可以順利進入槽內,如有偏差,調整底排位置進行找正,然后再次緩慢下降,直至管軸吊耳進入U型槽內。管軸吊耳進入U型槽后,應繼續以手動方式卸載至每臺千斤頂300kN,以保證底排與滾杠之間有足夠正壓力。

2.3.10 管束移出

管束及底排順利水平擺正后,需要由西側砼柱出口,進入檢修通道后裝車運輸。在底排尾部設置滾杠,啟動西側牽引系統向西牽引,同時啟動東側牽引系統配合控制運行速度,并使底排軸線逐漸與通道軸線接近并重合,并最終從框架內移出。如圖21所示。

圖21 管束從通道移出

2.3.11 新舊外取熱器芯子的吊裝和運輸

管束外移完成后需要使用500t吊車與100t吊車配合將管束從底排上移下,需要更換的管束使用同樣使用500t吊車吊裝及100t吊車配合吊裝就位。

2.3.12 管束回裝及實踐中遇到的最大變更

管束回裝過程應與拆卸管束過程逆向。但是,在回裝過程中遇到了重大方案變更。原來業主制造備用新管束只有一臺。為了能夠實現一備二,管箱處比原設備多出一個接管,并且2根接管互成90o。結果,原來的滑移通道過于狹窄,增加一個大接管后寬度不夠,進不去。

圖22 新管束回裝

我們給出的解決方案有二個：

方案一：割掉封堵其中一個接管。

方案二：改從北面框架拆掉一根橫梁后進入。滾排滑移系統作廢,帶有高位鞍座的底排只用作靜態承重支座,改用500t吊車抬送的方法使管束翻轉豎直。

方案一(割斷接管封堵的方案)被設備制造廠否絕了。原因是高壓容器開孔補強接管長度不能變。所以,只能采用方案二。

3 技術創新帶來的效益

3.1 經濟效益

該工法節省了大量人力物力。與傳統使用卷揚機吊裝的方法相比,該工法可節約起重工10人,節省機具材料費6萬元、省去四臺主卷揚機必備的地錨措施費10萬元。因新技術創新,在結算中無可參考定額,此項工程比傳統工法結算多出80萬元。3.2 工期效益

同時利用先進的液壓提升系統保證了吊裝過程的穩定性,加快了施工進度。詳見表1。

表1 卷揚機與液壓系統吊裝工期對比

3.3 社會效益

該施工方法由我公司獨立研發,為全國首創,并因地制宜,設計巧妙,融合多種吊裝技術,是吊裝技術方面的一次創新。本工法靠、便于操作,在不影響主體框架結構的前提下,利用多手段吊裝方案解決了大型設備吊裝、更換的難題。適用于大型設備在較復雜工況下的倒轉工藝。經過改良,該功法可適用于框架內提升管反應器的拆除更換、塔式設備分段安裝以及常壓儲罐的倒裝施工。

液壓提升系統首次在石油化工企業檢維修施工中得到應

用,為替代傳統的卷揚機施工方法進行有益的探索。該工法解決了大型設備在復雜工況下無法使用大型起重機械的技術難題,開創了同類設備吊裝領域的新技術應用路線。

4 從工程實踐獲得的啟示

通過本次工程的技術創新實踐,我認為施工企業的技術創新應從以下幾方面考慮：

首先,施工企業需要強化創新意識,使“技術創新的主體”的觀念深入人心。充分發揮企業技術中心的職能。在企業運行過程中,技術中心需制定系統的技術創新戰略和實施計劃,構建完善的技術中心組織機構及研究、開發和試驗條件。一方面領導和組織在建項目的技術攻關,突出加強有針對性的先進適用施工技術的開發和應用,提高常規作業的技術含量,提升施工企業的服務質量。同時系統總結和完善企業技術標準體系,擴大企業的技術積累,使技術創新更能夠適應企業發展的需要。另一方面主動跟蹤國際施工技術發展動態,引進或自主開發具有國際水平或國內領先優勢的技術成果,形成具有競爭優勢的服務能力、自主知識產權或核心技術。

其次,要充分發揮企業在技術創新的決策主體、投入主體、利益主體和風險承擔主體,這樣不僅能為企業技術進步、經濟發展、創造新的生產力提供充分的施展舞臺,也對企業運營過程的各方面提出更高的要求,促使企業不斷進步。本次工程的業主方(廣西石化公司)既是決策主體,方案的實施由業主拍板同意；又是投入主體,方案批準后業主同意承擔液壓提升系統的購置費；當然,在降低安全風險的前提下,減少主卷揚機所需專用地錨對環境的破壞、減少人工、材料的浪費,節省一倍的工期實現提前開工投產,業主也是最大的利益獲得者。施工方由于打破常規、采用新的工法,在行業定額中沒有規定,因此,也獲得了協議談判的機會,并最終實現比傳統工法結算翻倍的收益。最主要的是,企業技術實力和品牌形象得到提升。

第三,深入技術創新管理,必須加大對研發資源的投入,在財力、人力等方面保障技術創新工作的順利進行。加大技術創新經費投入,研究開發經費實行封閉式管理,此外,在一些新型結構和技術難度較大的工程中,應爭取業主和地方的立項和資金支持。當然,選準一些帶有普遍性和方向性的課題,爭取政府或社會的立項和資金支持,也是一條不可忽視的籌資渠道。在保證財力資源投入的同時,也要加大技術創新人才資源的投入,一方面建立技術創新的激勵機制,在企業內營造尊重知識和人才的創新氛圍,激發職工的創新愿望和熱情,建立以公開、競爭、擇優為導向,有利于優秀人才脫穎而出、充分施展才能的選拔任用機制及不拘一格發現人才的機制,真正打破論資排輩的框框。可以通過收入與企業貢獻掛鉤,加大對有突出技術創新貢獻的人員獎勵力度提高技術創新人員的智力回報,最大限度地發揮其創新力量；另一方面,加強培訓力度,不斷擴充科技人員的研究領域,改善其知識結構,使之成為既有技術專長,又有市場眼光的新型創新人才。

最后,通過加強合作拓寬技術創新源。我國建筑施工企業相對規模比較小,單個企業無法像跨國工程建設集團一樣獨自承攬覆蓋產業鏈上、中、下游的重大技術創新巨大風險,因此“產學研”合作模式對提高我國工程建設企業創新能力是比較合適的路徑。因此,我國建筑施工企業可以加強與研究院所、高等學校開展多種形式的合作交流,充分發揮我國眾多高等院校和科研機構的優勢,形成以企業為中心,高等院校和科研院所廣泛參與、利益共享、風險共擔的科學化、制度化、規范化的產學研聯合機制。

TE682

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1672-9323(2016)05-0080-05

2016-04-26)