LNG核心工藝模塊HVAC風管及其結構支撐的安裝工藝

劉 帆， 孫 偉， 于嘉驥， 吳 彬

(1. 海洋石油工程(青島)有限公司 技術部， 山東 青島 266520；2. 青島黃海學院 智能制造學院， 山東 青島 266427)

0 引 言

液化天然氣(Liquefied Natural Gas， LNG)核心工藝模塊是一個多專業高度集成的建筑體，以結構為主體框架，在有限尺寸空間內集成了機械、配管、舾裝、通風、保溫、電器儀表等大量專業。在工藝布置復雜的狹小空間內安裝大尺寸、大質量設備的作業難度大、安裝精度要求高，施工工序和工藝的合理與否對建造工作有至關重要的影響。受空間限制、材料供貨周期和建造方案及計劃制定等因素影響，各專業在預制安裝施工方面具有自限性特點和專業交叉作業的相互制約特點，對模塊建造工作而言是一個需要關注的難題，研究制定合理的施工工藝對建造工效提升具有積極意義。

1 HVAC系統概述

LNG核心工藝模塊中的暖通空調(Heating and Ventilation Air Condition， HVAC)系統[1]主要由空調設備、風機設備和風管等3大部分組成，其中風管敷設路徑縱橫交錯，通過結構支撐固定在模塊中，結構支撐根據位置和支撐特點不同分為支架和吊架兩大類，如圖1所示。本文以某項目核心工藝模塊HVAC系統為例，探討風管及其結構支撐的安裝施工工藝，對典型的連接形式進行分析，給出合理施工建議，以期減少施工困難，避免不合理施工導致的額外修改工作。

圖1 HVAC系統及結構支撐三維布置圖

2 風管及結構支撐安裝工藝

風管敷設時經過一連串的支、吊架進行支撐固定，如圖2所示。風管與結構支撐的匹配精度要求很高：當風管底面為同標高水平面時，要求底部承力的橫梁上表面標高誤差控制在3 mm之內。同樣對于等高或不等高的限位橫梁，也需在墊片可調范圍內進行精度控制；以上要求若無法滿足，結構支撐將面臨大量的修改工作。

考慮工程界普遍提倡的一體化建造工藝[2]，結構支撐安裝施工的總體建議為在模塊甲板片預制階段將支、吊架完成安裝，檢驗時重點測量橫梁標高，保證精度控制在誤差允許范圍內；考慮施工可行性，支架限位橫梁與立柱采用螺栓連接，吊架橫梁尤其承力橫梁與立柱推薦采用螺栓連接，以盡可能為風管提供充足的安裝空間。

風管安裝施工總體建議為在結構支撐跟隨甲板片完成吊裝總裝后，將風管分段零散倒運至模塊上，倒運過程注意變形和表面保護；風管安裝時單段安裝，先安裝底部有支撐橫梁的管段，再安裝中間懸空管段，可采用倒鏈等臨時懸掛工具；優先安裝精度控制較難的管段，例如彎頭管段、與設備接口相連的管段等，再順次安裝相鄰直管段；注意設置預留調整管段，以備誤差累積造成尺寸變動時進行現場修整用。

圖2 風管與吊、支架支撐

2.1 風管彎頭及支撐安裝

風管安裝難度之一是安裝精度控制，受空調和風機設備的制造精度、風管預制精度等偏差影響，風管就位位置與理論位置的偏差不可避免，尤其在彎頭處風管的就位偏差更大。此處結構支撐若在風管就位前就完成焊接，則待風管就位后，支撐將面臨很大的修改可能性。

為減少修改工作量，此處施工建議為支撐橫梁完全焊接完成，支撐立柱加余量預制點焊在支撐橫梁上，待風管就位后，按照實際位置定位并在風管上焊接不銹鋼包板，而后根據風管最終就位位置修整支撐立柱并完成焊接，加強筋板根據立柱最終位置進行就位焊接，如圖3所示。

圖3 風管彎頭處支撐連接

2.2 口字形槽鋼框架與風管安裝

口字形槽鋼框架設計作用為圍住豎向風管，限制風管水平移動，在風管上焊接角鋼法蘭，使其坐落在槽鋼上起豎向支撐作用，如圖4所示。

圖4 口字形槽鋼框架與風管連接示例

由于風管是分段預制的，每段風管兩端的法蘭接口尺寸大于風管本身截面尺寸，此處結構支撐安裝施工需考慮工序問題，同時兼顧風管安裝偏差帶來的影響，推薦施工工序如下：第1步安裝1號槽鋼，坐落在吊架橫梁上，采用焊接或螺栓連接；第2步安裝風管段(2號)；第3步安裝3號槽鋼，坐落在吊架橫梁上，推薦采用螺栓連接或焊接(視施工空間而定)；最后安裝2根4號槽鋼，采用螺栓連接1號和3號槽鋼。如圖5所示。

圖5 口字形槽鋼框架位置施工工序示例

2.3 風管預留管段施工方法

風管截面尺寸較大，管壁較薄，在施工過程中易變形，安裝偏差較大，且風管連接處受法蘭墊片影響會有累積誤差，尤其在彎頭轉向位置，三維方向定位精度控制有很大難度。為避免此類潛在問題，推薦采用風管段預留的施工做法。

圖6所示為水平風管推薦施工次序：空調機出來的①風管段—1#風管彎頭—②風管段—2#風管彎頭—③風管段從2#風管彎頭向1#風管彎頭敷設安裝，最終預留余量管段作為現場調整管段。此工序盡最大可能避免了安裝誤差等不利因素帶來的修改。

圖6 水平預留管段施工示例

如圖7所示豎向風管，上部風管彎頭處安裝精度控制較難，下部風管段因口字形槽鋼框架處螺栓連接，對風管安裝精度要求非常高，該處推薦安裝施工工序：上部①風管段—風管彎頭—風閘—②風管段-中間預留段。

圖7 豎向預留管段施工示例

3 結構支撐修改推薦做法

結構支撐具有嚴格的精度控制要求，風管法蘭螺栓連接處對精度有很高的要求，而風管穿墻、穿甲板等特殊位置對精度也有很高的要求，通風系統的安裝定位精度控制難度很大，所有的精度要求疊加后形成的匹配性問題造成誤差累積，從而引發不可避免的修改問題。

基于修改成本、工期等因素，HVAC系統安裝過程中出現的精度問題，往往無法由系統自身完成調整或修改，此時從結構支撐方面入手進行修改成為最合理的選擇。

結構支撐修改原則：

(1) 首先測量結構支撐是否達到理論定位要求；

(2) 在結構支撐沒有問題的前提下，優先調整風管定位；

(3) 當風管無法進一步調整時，對結構支撐梁進行修改。

結構支撐修改盡可能產生最小的動火和補漆工作，綜合考慮難度、成本、工期等因素來確定最終實施方案。以水平走向的風管安裝為例，當風管就位后，支撐上下橫梁與風管之間若存在間隙，推薦修改方案如下：當承重橫梁與風管間隙小于12 mm時，采用1～2層EPDM橡膠墊片進行調節[3]；當間隙超過12 mm且不大于40 mm時，采用橫梁上焊接鋼板的方式進行調節，如圖8所示；當間隙大于40 mm時，采用橫梁上焊接加高梁的方式進行調節，如圖9所示。

圖8 橫梁上焊接鋼墊板

圖9 橫梁上焊接加高梁

4 總 結

本文剖析了某LNG項目核心工藝模塊HVAC系統的風管和結構支撐的特點，從減少修改工作量、提高施工工效等方面考慮，對風管及其結構支撐的安裝施工進行了探討，提出安裝精度控制、結構支撐連接推薦做法，針對彎頭風管段和口字型槽鋼框架支撐2種特殊位置的連接特點，給出合理的風管和支撐安裝順序，提出的風管預留管段施工方法能夠很好地提高和改善風管安裝精度，最后對不可避免的結構支撐修改給出了合理化建議。本研究內容對LNG核心工藝模塊的建造，尤其對HVAC風管和其結構支撐的預制、安裝施工具有一定的借鑒和指導意義。