空分制氧項目施工管理和PDCA循環實踐探究

齊 婷，孟慶寶

（1.華潤三九（唐山）藥業有限公司;2.唐山唐鋼氣體有限公司,河北唐山 063000）

引言

為配合河鋼唐鋼退城搬遷需要，滿足河鋼樂亭鋼鐵有限公司建設規劃，唐鋼氣體有限公司一期建設、運營、管理一套6 萬m3/h 制氧機組，本次工程建設采用先進、成熟工藝技術和大型化的技術裝備，完美的自動化檢測控制系統，生產過程采用計算機進行集中控制和調節，并采用智能控制系統，實現生產高度自動化。如何有效降低現場復工率，提高施工效率，達到設計計劃的產出貢獻，將是制氧項目施工管理的關鍵。

1 制氧關鍵設備的生產監造

空分裝置中冷箱內外設備較多，其設備制作質量是裝置順利投產并且穩定運行的基礎，現以6 萬m3/h空分項目為例，冷箱內設備監造包括上下塔、主冷換熱器、粗氬1 塔、粗氬2 塔、精氬塔、高純氧塔、貧氪氙洗滌塔、液氧蒸發器、過冷器等。設備制作過程包括換熱器通道真空釬焊質量、填料填裝過程監督、鋁材脫脂、無損探傷，以及氣壓和水壓試驗現場跟蹤和記錄。由于6 萬m3/h 空分效率的高低，主冷起著至關重要的作用，采用全浸式的主冷由12組換熱器組成，無論換熱器隔板還是鋁制通道封條，原材料要求廠家提供同一批次，真空釬焊一氣呵成。過冷器塔器雖小，其內部通道復雜，進而封頭較多，有一組通道釬焊出問題都會導致空分停車檢修處理，在建造過程中也應十分重視。

2 施工資料和材料管理

施工資料：包括土建資料、設計院設計資料、廠家設備資料、施工確認資料等。

備件材料及設備資料：包括空壓機、氧壓機、氮壓機、汽化泵、循環氬泵、中壓氬泵配件、管道、閥門、電氣儀表變送器等備件材料及設備資料的管理。

在基礎建設時可適當提高機修間的施工安裝進度，如果機修間以鋼結構為主可提前訂購，機修間里面可分區域存放各種管道閥門、精密設備、備件、臨時材料，甲方建立現場施工材料和資料接收管理制度，明確各單位接收和保存責任，把握材料儲存使用的全過程，甲方對施工材料做定期檢查和不定期抽查，特別是在管道安裝期間的涉氧管道[1]。

3 甲方項目人員責任分工

甲方項目部在派駐甲方人員進目標區域責任分工前需對相關管理人員進行系統的培訓，以提高現場管理能力和施工知識儲備，主要內容有土建施工、管道設備安裝、設備調試等，以便有針對性地對各施工階段國家標準和施工過程質量全面把控。每個施工階段需進行不同的專門培訓，做到有的放矢。在現場施工過程中，甲方管理人員參照現有國標和業內工序施工規范進行驗收和督導，保證上下工序以合格質量銜接[2]。

3.1 土建施工期間的分工與責任內容

土建施工期間將主廠房壓縮機基礎、分子篩區域基礎、冷箱基礎、水泵房內基礎、氮水預冷間內部基礎、涼水架以及外網管道支架基礎按區域劃分，項目部派駐甲方管理人員進行現場跟蹤施工進度和質量管理工作，主要內容是：

確定基礎標高，頂部鋼板預埋件、施工過程模板制作、鋼筋用料、水泥澆筑標號，交叉作業時的現場溝通，及時向上級匯報自身區域的施工進度和問題。同時主廠房內部和外部地面硬化需及時確認硬化面積，圖片留證，方便后期與施工方工作量結算。負責冷箱基礎的現場管理人員對其施工順序要嚴格把控，基礎標高、支模綁筋、通風管安放高度、珠光砂混凝土的配比及制作、主塔和粗氬二塔基礎預埋鋼板、螺栓位置等需逐一確認。因為其直接決定將來起來的冷箱工作質量。

3.2 設備安裝期間的責任區域

設備安裝期間的安裝質量直接影響到投產后后期的穩定運行，所以可將全場設備安裝劃分為多個區域，建立設備命名規則，包括泵、分子篩、壓縮機等，電氣儀表走線打號命名規則一致。甲方的技術管理人員按區域進行協調管理，包括分子篩空分區域、氮水預冷間與水泵房區域、外網管道與調壓站區域、主廠房設備與管道區域、氧氮氬儲槽汽化與充車區域。

派駐甲方管理人員工作內容主要是：確定管道焊接方式(全廠介質管道氬弧焊打底，固定口氬氣保護焊接)、涉氧管道的脫脂、坡口打磨度數、防腐措施、閥門安裝方向和閥號確認、現場安全閥安裝位置和開口方向等等，要求安裝公司嚴格按照施工設計要求施工，積極配合三方檢驗。

調壓站和分子篩區域的閥門方向需特別重視，為了將來生產緊急情況和漏氣考慮會有閥門安裝方向與設計圖不一致，此情況需與設計人員現場溝通走進行現場圖紙變更手續。例如，6 萬m3/h 空分配套項目分子篩區域空氣進出口和污氮進出口采用歐賓羅斯三桿閥，其優點就在于當其開啟時，閥門系統對閥門兩側的最大壓差進行了限制，當高壓差氣流意外沖擊時分子篩床層可以得到有效保護，確保空分純化區域運行安全。而在生產中當空壓機緊急故障停止運行時會出現氣流反頂情況出現，這時分子篩出口和污氮進口處閥門將會漏氣嚴重，將此四個三桿閥安裝方向與介質方向相反可解決此問題。

3.3 設備調試時期的人員分工

進行設備調試和打壓試漏吹掃階段，首先建立全場儀表氣系統，項目部專業技術人員需提前準備負責區域調試方案，進行會審，由項目部發起，確認后方可實施。

當全廠管網形成，三大機就位，儲槽汽化系統建立，各區域DCS 控制系統形成，儀控、電氣、工藝可進行一次線和二次線控制聯鎖調試，調試期間，需建立調試臺賬，將與后續生產運行有出入的邏輯改動留痕。動力介質管網工藝組進行打壓試漏，動力來源為儲槽汽化系統，三大機水冷卻器、油冷卻器等全廠水系統的沖洗、預膜，機組壓力、流量、溫度以及振動等關鍵參數記錄表需工藝人員提前準備；三大機油路循環及油質檢測等靜設備設備組跟進；同時三大機和打壓汽化所需的汽化泵聯鎖調試、點位號確認、變送器調整、閥門定位器校正、導壓管吹掃合格確認，DCS室內AI、AO、DI、DO 控制線消缺由儀控組負責。外網吹掃完畢后進行空壓機試車，空分純化區域、冷箱區域以及產品氣到三大機入口吹掃等等。

3.4 調試階段PDCA循環的應用

調試階段是一個多工種、多部門配合的過程，重在人員分配和調動，把握方向和時間節點，制定網絡時間圖，建立調試軍令狀制度，每天根據現場情況，會前下達調試目標，準確運用PDCA 循環，見圖1。對調試結果進行跟蹤。以氮氣管網打壓吹掃小循環為例[3]。

圖1 現場調試三個PDCA循環

3.4.1 PDCA循環的第一階段（plan）

氮氣管網由兩路煉鋼高壓、兩路鐵前低壓、一路冷軋高純氮氣管網組成。氣源來源于氮氣汽化系統，作為第一階段，需要對氮氣外網管道、汽化系統管道和廠房壓縮機出口前管道進行全面了解，由于汽化系統以后的五路管道相互可聯通，吹掃時工序較為復雜，制定可行性打壓吹掃計劃和具體實施方法。

3.4.2 PDCA循環的第二階段（do）

實施階段是整個循環的核心部分，實施過程中需要認真執行打壓吹掃計劃和具體實施措施，重點在以下幾個方面：

(1)在現場實施過程中，出現五路打壓吹掃的順序問題，通過技術人員的會審交流后科學地更改，提高do環節的工作效率。

(2)在每路管道打壓階段，嚴格執行管道設計壓力，選擇合適的就地取壓點，圖片留存，方便報檢。

(3)吹掃過程中的吊車等重型機械的位置進行確認，既方便短節、閥門拆卸和安裝又能提高機械使用率，降低吹掃成本。

(4)打壓結束開始吹掃期間，需選擇安全合理的泄壓位置，保證吹掃壓力和吹掃時間。同時吹掃結束進行打靶試驗時，選擇合理安全檢測點。

3.4.3 PDCA循環的第三階段（check）

針對do 階段的實施情況，通過吹掃方案和設計要求對管道吹掃的順序、耐壓試驗、泄漏試驗壓力標準進行檢查，將現場打壓吹掃工作按照方案進行監控。

(1)打壓吹掃過程按照管道試驗壓力、吹掃時間、氣體流速、打靶方式、吹掃路線嚴格記錄，及時匯總分析。

(2)現場五路打壓吹掃路線施工過程的合理性、重型設備使用位置交叉線的匯總、吹掃點和最終確定的打靶點位置。

(3)跟蹤階段發現人員安全違規問題、設備以及管道焊接等存在的問題集中現場處理，使do 階段順行。

3.4.4 PDCA循環的第四階段（action）

根據氮氣管網吹掃過程的檢查結果，形成調試打壓吹掃初期的實施順序。在此順序的經驗基礎之上，對前期的plan、do、check 階段發現的問題進行總結，氧氣調壓站管網和冷箱產品管道吹掃方案根據上一個PDCA 閉環管理經驗進行完善，這將提高下一階段的PDCA閉環的起點高度。

4 特殊期間的安全管控

新冠疫情期間復工復產現場管控，包括三方面內容：

首先，復工復產前根據工程的規模及開工后人員返崗實際情況，配置相應數量的體溫檢測儀、消毒液、酒精、一次性醫用口罩等防護用品，并建立防疫物資儲備使用臺賬，保障防疫物資充足到位。

設置疫情防控安全專員一名，由其落實日常防控、現場每天兩遍消毒、項目復工開工前的物資排查和復工準備工作。對施工現場實行封閉式管理，建立用工實名制度，詳細備案工人流動信息。施工進出通道設立人員體溫檢測點，對進入現場的人員進行體溫測量，并對人員和車輛登記造冊，如有發燒、咳嗽等疑似癥狀就地安排在現場隔離區。

將相關疫情防控知識納入每日進場和班前會教育，在工地人員頻繁進出位置張貼疫情防控宣傳海報，同時通過網絡會議方式組織會議，減少人員聚集。建立疫情防控每日報告制度，項目從復工之日起，每天向開發區政府主管部門報告當天疫情防控情況。加強工地值班值守，嚴格執行24 h 值班制度，及時了解掌握工地有關情況，出現疫情按要求及時處理和上報。

5 結語

在空分行業的高速發展背景下，空分裝置施工規范化、科學化、自動化將是必然趨勢。唐鋼氣體有限公司6 萬m3/h制氧機組以“高產、優質、低耗、清潔”作為設計目標，將現場施工管理和PDCA 循環實踐相結合，基于PDCA 循環理論的邏輯性和實用性，在制氧項目現場產生了良好的耦合聯動效應，有效降低工程投資和生產運營成本，在接下來的2套4 萬m3/h制氧機組的快速籌建中也得到了良好的驗證。