小型技改项目中管道专业难点问题及应对措施

2021-08-28王永磊

化工设计 2021年4期

王永磊

中海油石化工程有限公司青岛 266100

随着安全、环保要求的提高,扩能增效需求的增加，石化装置优化升级的技改项目越来越多。所谓技改项目，是在原有装置的基础上做设计修改，与新建装置相比，其复杂性高、未知因素多，设计及施工工作比较繁琐，尤其是一些小型技改项目。近三年来，笔者一直致力于石化装置小型技改项目的相关工作，对设计和施工过程中遇到的问题非常熟悉，总结了一套自己的经验。下面对这些问题及应对措施进行具体阐述。

1 难点问题

1.1 图纸问题

上游工艺专业的条件，具体改造内容可能是增加几条管线或几台阀门等，看似很简单，对管道专业却很复杂，因为需要做的工作很多：查找相关的原有设备或管道平面布置图、管道施工图(ISO图)等。有些情况还需要查找相关的结构专业图纸(结构梁、设备基础位置及大小等)。有时候，查找相关图纸的时间可能约占设计时间的50%，甚至更高。

很多技改项目，由于业主提供的原图纸质量不高，更加重了设计难度。其原因主要有两方面：第一，运行中的项目比较旧，业主方资料室的原有设计资料不全；或者现场多次进行改造，配管情况与图纸不符，更增加了技改项目的难度，相关设计人员只能去现场测量，再将测量数据反映到图纸中。第二，对于新建的项目，设计单位会交付施工图及竣工图。而对于某些技改项目，只有施工图，没有竣工图存档，同时由于设计深度不够，很多施工都是现场实地测量，失去了施工图的价值。且施工过程中会发现很多问题，现场调整配管或增加材料的工程联络单比比皆是。

1.2 碰撞问题

在原有装置中增设设备、管线及阀门等，难免会出现与原有结构梁柱、相关设备或管线等相碰的问题，主要有以下几个方面：

(1)新旧管线之间的冲突

技改项目中，很多修改会涉及到在管廊上增加管线，对那些有预留空间的装置来讲，相对比较容易。但对于如图1所示的管廊，原有管线占满了一层，若有新增管线穿过，按常规设计的话，很难办到。

图1 管线密集的管廊

(2)设备基础之间的冲突

某炼厂苯乙烯装置有一项技改工作：密排泵需增加备用泵。现场与业主对接后，拟将备用泵放置在如图2所示的位置上，与原备用泵相邻。

图2 增加备用泵

但在核对相关图纸时发现，新增基础与原有设备基础冲突。由于现场设备布置比较紧凑，没有其他位置可选。经与土建专业协调，及多次核算，最终的方案是与原有泵基础做成了联合基础。

(3)新管线与仪表桥架等其他设施的冲突

若技改项目中，新增管线需要穿过仪表桥架，如图3所示。

图3 增加部分管线

没有更好的设计方案，只能增加弯头绕过去，降低了美观感。

(4)新增设备与地上管线之间的冲突

某炼厂乙苯装置P115AB目前选用磁力泵，开工阶段，操作不平稳，容易造成磁力泵损坏，影响整个开工进度，改造将增加一台离心泵P115C，提高抗干扰能力，理想的设计位置应与AB泵并排放置，但现场实际情况是AB泵的南边为调节阀组。最后根据现场实际情况，选择放置在如图4所示的空地上，不仅美观上不如人意，也增加了新增泵出入口管线配管的设计难度。

图4 增加设备的位置示意图

诸如此类碰撞问题的存在，直接导致只能寻找折中的方案，一方面延长了设计工期，另一方面无法做到从全局的角度解决问题，影响了新增设计的设计质量和装置的美观程度。

(5)新增设备与地下管线之间的冲突

某气分装置新增一台鼓风机，其基础与地下DN250的消防水线冲突。由于现场实际情况，设备位置无法调整，只能调整原有管线，施工方将消防水管在斜管位置处整体往左移动，避开鼓风机基础，如图5所示。

图5 平面位置图

1.3 业主方审查问题

技术改造的业主参与到项目的整个设计周期，业主方一般通过图纸审查的方式进行方案控制和进度控制。

首先，就管道专业图纸而言，一方面，审查图纸不及时，致使返回意见滞后，延长了设计工期；另一方面主客观干扰因素太多，设计方很难完全按照设计规定独立做设计。

其次，接收的上游工艺专业条件常常不是最终版，最终版条件和初版相比会有调整，造成设计修改。

有时候和施工进度也有关系，考虑到检修时间较短，有些工序来不及施工，装置就要开车；基于这个因素，业主方可能会取消一部分流程，使得一部分图纸需要设计方修改。

1.4 为下游专业提条件问题

与管道专业打交道的下游专业较多，如仪表、土建及水电等，需要给他们提设计条件，比如：增加一个电动阀，如图6所示。

图6 更换紧急切断阀

可能涉及到结构专业平台加固，仪表专业电缆设置等，需提出电动阀的位置条件及平台荷载条件。管道专业需查找相关结构图纸，并计算支点处荷载。由于平台加固不同于新建，下游专业在设计后期可能需要管道专业多次调整和确认。

1.5 管道应力计算问题

如果在已经服役的温度较高管线上添加管线，需要进行详细应力计算。设计人员不能任意地破坏原有管线受力情况，同时还要保证新接管线的安全。为获得准确的计算结果，一般选择将原有管线也模拟出来，与现有管线同时进行分析，直到原有管线第一个固定支架或设备口结束。对于末端的固定支架，还需要分析技改前后固定支架受力是否增加，增加幅度大不大，如果太大，需要核算原有固定支架能否承受得住；对于设备口，还需要校核设备口荷载是否超出允许值。

原有管线不能调整是新加管线分析和设计的最大难点，如何通过调整新增管线，使其增加给原有管线的受力达到最低，这是技改工作一直追求的目标。

1.6 管道试压问题

施工规范要求：管道安装完毕、热处理和无损检测合格后，应进行压力试验。压力试验的前提是要做试压包，需要盲板隔离，但对于在原有管线上新增支管的项目，总有一段管线无法与原管线隔开，如试压的话，必须与原有管线一起试压，有时很难做到。施工单位只能采用替代措施：焊缝100%检测、柔性分析以及泄漏试验等[1]，但应提前经设计单位及建设单位同意。

1.7 执行标准不一致问题

某炼厂2020年10月技改项目施工过程中发现：

(1)新增分水罐液位计管口法兰执行标准不一致：新增设备液位计管口法兰是石化标准，密封面为凸面法兰，而利旧的配对法兰是欧系标准，密封面为凹凸面，如图7所示。

图7 更换的分水罐

为不影响施工，重新进行了采购。

(2)新增分水罐的出入口管嘴法兰标准都为美标，而原有管线配对法兰标准都为机械标准(JB)，如图8所示。

图8 原有管线法兰与新增设备配对

考虑到新增罐为常压罐，结合相关设计规范，两个标准在低压条件下，可以进行配合使用，现场进行了打磨安装。

该装置运行了几十年，原管道执行标准比较旧，技改设计时执行新的标准，导致现场出现施工问题。

1.8 工期紧张问题

不管是设计方，还是施工方，都会承受着时间紧、任务重的双重压力。对设计院来讲，很多时候，业主方要求完成时间比较苛刻，等到管道专业拿到设计条件时设计时间已相当紧张。对施工方来讲，停工检修有时仅一个多月，按图完成施工时间已很紧张，更何况，现场施工调整的情况比较多，与设计院来回沟通又耽误额外时间。

1.9 设计时应考虑的施工可行性问题

例如，某装置需要增加一个除臭设备(撬块3500×2500×4000mm)，如图10所示，拟放置在图9所示管廊和框架之间的空地上，空间充裕，管线配管也没问题。

图9 新增撬装设备的位置

图10 设计模型

但如何将撬块吊装进来，是一个很棘手的施工问题。吊车进不来，叉车载重量又不够，若吊车站位放置在装置外面的通道上，吊车的计算载荷将远远大于设备本身的荷载。现场估算，需要40t左右的吊车。考虑到装置施工期间需要新增一台卧式容器，所需起重机额定荷载大于40t，施工期间，可以借用。所以，三方最终确定了设计及吊装方案。

1.10 业主参与问题

对于一般技改项目，都需要提前和业主沟通，业主方会提出一些意见。此外，初版设计图纸在业主方审查，甚至多次审查以后，业主一般也会现场提出一些意见。这也是技改项目与新建装置在设计过程中较大的区别之一。

1.11 规范更新问题

随着项目的规范化、标准化，规范更新也越来越频繁，因此装置新建时实行的是一版规范，等到技术改造时就有可能是另一版新规范，这就给设计、施工方带来一定的隐患。设计、施工过程中不能完全按照原项目的统一规定去执行，必须将新规范中的新增条款加进去，进而增加不少工作量。例如，市场监管总局关于特种设备行政许可有关事项的公告(国家市场监督管理总局公告2019年第3号)中，压力管道取消了GC3，即除了GC1之外，其余都是GC2。对原有GC3管道的焊缝检验等级提高了要求，设计、施工单位在技改项目中应给予重视。