生產(chǎn)研發(fā)培訓(xùn)基地動力房機電工程施工分析

嚴煜

長三角一體化示范區(qū)新發(fā)展建設(shè)有限公司 上海 201713

河源市委、市政府為了加快實施省委、省政府“雙轉(zhuǎn)移”戰(zhàn)略和落實《珠三角改革發(fā)展規(guī)劃綱要》，實施反傳統(tǒng)發(fā)展路徑、反梯度發(fā)展產(chǎn)業(yè)、反周期經(jīng)濟操作“三反”發(fā)展理念，大力發(fā)展“四新”產(chǎn)業(yè)，與中興通訊股份有限公司簽訂了落戶協(xié)議。中興通訊（河源）生產(chǎn)研發(fā)培訓(xùn)基地工程占地61萬m2，總建筑面積達到30.36萬m2，單體建筑達到29個。由于廠房需求能源種類較多，同時考慮到后續(xù)基地擴大規(guī)模，基地一期工程設(shè)計有A-QG11和A-QG12兩個動力房，本文以A-QG12作為探討對象，對機電工程安裝施工技術(shù)難點展開分析。

1 施工難點分析

A-QG12動力房作為整個基地空調(diào)系統(tǒng)、高低壓配電系統(tǒng)以及壓縮空氣系統(tǒng)三個動力能源的起源點，單層建筑面積為3018.37m2，一層建筑凈高6m，由冷凍冷卻泵房、空壓機房、高低壓配電房及其控制室三個主要部分組成，冷卻塔在屋面安裝，壓縮空氣氣罐在室外安裝。

1.1 冷凍冷卻泵房

冷凍冷卻泵房有1411m2，約占整個泵房面積的46%，安裝有離心式冷水機組10臺、冷凍水泵10臺、冷卻水泵10臺，各類設(shè)備之間及與冷卻塔之間連接的各種規(guī)格的管道，設(shè)備二次配電的橋架、電纜及控制線，還有為了解決泵房通風的軸流風機的后接風管（泵房設(shè)備管道及通風平面布置圖分別見圖1、圖2）?？臻g不足以按照原設(shè)計安裝且給施工帶來了較大難度，具體如下：1）單體設(shè)備較重、體積大，特備是離心式冷水機組單組達到了22T，設(shè)備從卸車到轉(zhuǎn)運再到安裝難度極大，對施工人員及產(chǎn)品安全有著很高的要求；2）管道管徑大，主管管徑為D720以上，最大可達D920，同時管道自重大、安裝高度高、工程量大，受限于施工空間；3）通風風管設(shè)計為2000*1000，對凈高要求較高，特別是3軸處風管與冷凍冷卻水主管位置完全重合，對風管、水管的安裝帶來較大挑戰(zhàn)；4）二次配電室的設(shè)計電纜較大，無法在設(shè)備自有接線盒內(nèi)完成安裝，特別是離心式冷凍機組，采用“心形接法”，電纜加完后相間距離太小，存在較大的用電隱患；5）設(shè)備運行噪音較大，圖紙中僅對各類管道設(shè)計有保溫，并未針對噪音專門設(shè)計解決方案。

圖1 設(shè)備管道平面布置圖

圖2 通風平面布置圖

1.2 冷卻塔安裝

動力房安裝有開式雙曲線冷卻塔15臺，其中1200m3/h10臺、140m3/h5臺，均為散件到場安裝。冷卻塔均在動力房屋面安裝，材料存在垂直運輸。設(shè)備基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)，為方便結(jié)構(gòu)施工，統(tǒng)一高度為2m，冷卻塔雖為分片安裝，施工過程中工作面也是逐漸升高，尤其安裝頂部風扇時，風扇自重較大的情況下還需考慮起重設(shè)備的配合作業(yè)，同時施工面高于2m，屬于高空作業(yè)，隨著施工面的逐漸升高，危險系數(shù)也是隨之上升。

1.3 高低壓配電系統(tǒng)及壓縮空氣系統(tǒng)

A-QG12動力房是整個基地供配電系統(tǒng)的第一級變壓，高壓室上端接市政供電，高低壓配電房內(nèi)設(shè)備數(shù)量較多，單體設(shè)備的重量均在700kg左右，母線橋內(nèi)銅制母線較重，安裝高度達到3m左右。此外配電系統(tǒng)電纜電線較多，容易敷設(shè)遺漏或者敷設(shè)錯誤。

壓縮空氣系統(tǒng)中配合空氣壓縮機的儲氣罐共有2臺，容積設(shè)計為10m3、高度6m、罐體外徑2m、質(zhì)量達到3.2噸。因為是壓力容器，儲氣罐必須整體到貨安裝。

2 動力房機電工程施工分析

2.1 空調(diào)系統(tǒng)

2.1.1 冷凍冷卻系統(tǒng)

此處冷凍冷卻系統(tǒng)以冷凍冷卻泵房內(nèi)系統(tǒng)展開分析，同時針對前文提及的泵房空間狹小、設(shè)備管道工程量大、施工空間局促、高空作業(yè)多等問題進行解決。在準備階段，為了節(jié)約工程時間，在審圖的同時BIM團隊開始對動力房進行土建建模工作，對系統(tǒng)中各規(guī)格型號的設(shè)備材料品牌進行遴選以及招采。審圖完成后，機電建模是整個冷凍冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵，使得管線在僅有的空間內(nèi)滿足規(guī)范標準及圖紙要求，指導(dǎo)工序的安排、控制材料的使用計劃、為建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)留標出詳細位置[1]。

解決了空間布局的難題后，本著“先設(shè)備、后管道、最后配電”的原則，優(yōu)先進行設(shè)備安裝。核心設(shè)備離心式冷水機組選用開利19XRV-380V（見圖3），單臺設(shè)備達到22噸，設(shè)備的吊運需提前編制吊裝方案，技術(shù)部門經(jīng)過現(xiàn)場查勘，最終確定“吊車+叉車+手拉滑輪組”的吊運方案。吊車根據(jù)站位臂長及吊車曲線表選擇了100T吊車，叉車選用50T，葫蘆選擇組合手拉葫蘆。設(shè)備吊運之前的準備工作為：1）四支獨立底座無法使用叉車轉(zhuǎn)運，這是此次吊運工作最突出的難題，技術(shù)部門根據(jù)材料承載特性，使用16#槽鋼及10mm鋼板制作網(wǎng)格型運輸?shù)鬃?）設(shè)備基礎(chǔ)職期間采用16#槽鋼及鋼板搭建平臺，使得所有基礎(chǔ)形成一個整體，方便設(shè)備在平臺上能夠運輸順利。設(shè)備拆箱后起吊，落地后將運輸?shù)鬃c設(shè)備采用螺栓連接固定，叉車將設(shè)備運至平臺，為了避免基礎(chǔ)與設(shè)備摩擦過大造成損壞，提前準備好鐵質(zhì)實心滾棍，水平方向通過手拉滑輪組進行平移，就位后通過手拉垂直方向滑輪組將設(shè)備提升，拆除運輸?shù)鬃缶臀?。冷凍冷卻水泵單重較低，卸車后以液壓小車倒運，手拉滑輪就位安裝。

圖3 開利 19XRV-380V

2.1.2 冷卻塔

冷卻塔為散件安裝，單件質(zhì)量不大，為了確保安裝質(zhì)量，采購時由廠家專業(yè)隊伍安裝；但安裝工作面均屬于高空作業(yè)，故仍要求施工單位編制專項安裝方案，施工過程中安排安全員全程旁站，按照施工方案檢查安全保障措施，直至設(shè)備安裝完成[2]。

2.1.3 系統(tǒng)管道安裝

管道的下料及安裝要做到一次成型不返工，對BIM綜合管線建模的要求較高。安裝時要秉持“先主管后支管、先內(nèi)后外、先高后矮、先水平后垂直”，管道支架以過梁處固定支架優(yōu)先放線安裝，同時也起到管道定位的作用。依靠滑輪組進行垂直提升，管道安裝支架，焊接處搭設(shè)腳手架，焊接工作要做好高空防護及動火防護，完成后末端法蘭處安裝盲板，進行氣密性實驗，達標后進行水壓實驗，均符合要求后統(tǒng)一進行保溫施工。而減振降噪的主要措施如下：1）設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)置橡膠減振墊；2）設(shè)備與管道之間設(shè)置橡膠軟連接；3）管道支架采用阻尼彈簧支架，固定支架設(shè)置枕木。

2.2 壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣系統(tǒng)在動力房內(nèi)總共包括空氣壓縮機、空壓機配套冷卻水系統(tǒng)、控制屏以及儲氣罐四個主要部分組成，空壓機房空間較大、設(shè)備較少，均為常規(guī)性工作，主要是室外的10m3儲氣罐屬于特種設(shè)備，需整體吊裝，同時安裝時需注意以下幾點：1）基礎(chǔ)圖紙深化時需注意地腳螺栓方向，儲氣罐為三腳獨立支撐，結(jié)合進出管方向；2）安裝時機的選擇，儲氣罐安裝側(cè)為綜合管網(wǎng)進入動力房的主要進口，設(shè)備安裝應(yīng)選在綜合管網(wǎng)施工基本完成的時候；3）屬地特檢所告知報建工作要提前，特種設(shè)備需保證到場后及時安裝[3]。

2.3 高低壓配電系統(tǒng)

高低壓配電房內(nèi)盤柜安裝需按照順序，首先按照廠家提供的設(shè)備尺寸制作底座，高壓柜采用10#槽鋼、低壓柜采用8#槽鋼。盤柜在貨車上開箱，根據(jù)設(shè)備平面布置圖，以進口為參照，按照由里到外的順序卸貨安裝，盤柜與底座及盤間采用螺栓固定。

配電系統(tǒng)內(nèi)電纜繁多，在敷設(shè)時需做好電纜標簽，標明起終點、規(guī)格型號、電纜編號，提高電纜敷設(shè)效率，加快校線速度，確保施工工期。

接地系統(tǒng)是整個供配電系統(tǒng)及設(shè)備運行安全可靠的保障。高低壓配電房內(nèi)等電位環(huán)網(wǎng)扁鋼需與預(yù)埋接地體可靠焊接；設(shè)備底座及電纜溝內(nèi)橋架需與預(yù)埋接地體可靠焊接；設(shè)備外殼需與基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)留接地體采用黃綠接地軟線連接；三相五線制中地線兩端與柜體及設(shè)備接線盒內(nèi)接地端可靠連接。

3 基于BIM的施工優(yōu)化方案

3.1 冷凍水供回水管道優(yōu)化

動力房最先一版圖紙中空調(diào)冷凍水系統(tǒng)設(shè)計如下：空調(diào)回主管以兩根D720口徑進入冷凍機房后接冷凍機組，以5臺為一組接一根主管，機組處理完成后接D720連通管接入冷凍水泵，仍是5臺為一組接一根管道，冷凍水泵同方向安裝，10臺水泵進出管道安裝方向一致，冷凍水泵出口仍以5臺為一組，共用一根D720管道，作為空調(diào)供水管主管從動力房接出。BIM團隊在建模過程發(fā)現(xiàn)，冷凍水設(shè)計3組D720管道，加之冷卻水系統(tǒng)管道眾多，即便上下錯層，也無法在原有結(jié)構(gòu)內(nèi)完整布置開原有設(shè)計管道，團隊在優(yōu)化時與設(shè)計院及時溝通，從末端入手優(yōu)化管道，最終將供回水主管由2根D720管道改為一根D920,減少了室外管道數(shù)量與隱患點，回水管道進入動力房，開三通后變徑D720分兩路接入冷凍機組，原有連通管大小不變，冷凍水泵出口兩根D720管道改為D920，兩排冷凍水泵錯開方向安裝，這樣出口D325接D920管道時可錯開位置，D920管道從回水主管處出動力房，優(yōu)化方案在不影響末端空調(diào)設(shè)備使用的前提下，不僅讓管道在動力房內(nèi)合理布置（冷凍冷卻泵及其管道模型剖面圖見圖4），同時也節(jié)約了材料、成本以及工期。

圖4 冷凍冷血泵及其管道模型剖面

3.2 冷凍機房預(yù)埋件優(yōu)化

此項優(yōu)化主要是針對大型設(shè)備的安裝及檢修更換，前文離心泵組的安裝中提及，設(shè)備最后采用組合手拉滑輪安裝，滑輪的掛鉤便是需要提前考慮的。BIM團隊在土建建模時，便給10臺離心式冷凍機組上方結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置了兩個掛鉤，確保提升的平穩(wěn)性，同時跟設(shè)計院建議將冷凍機房區(qū)域的屋面鋼筋做加密處理。

3.3 通風風管優(yōu)化

動力房通風系統(tǒng)最為重要的是冷凍冷卻泵房及高低壓配電房內(nèi)通風設(shè)施，由于涉及事故排風，風量設(shè)計均達到12次/時，風管尺寸較大，設(shè)計要求風管均在梁下安裝，對凈高要求更高。BIM團隊在建模過程中發(fā)現(xiàn)冷凍冷卻泵房3軸/E～F跨處風管與冷水管道標高存在沖突，低壓配電房5～6軸/A～C跨處風管與母線橋標高也存在沖突，最終提出在確保風管風量保持不變的前提下，減少凈高，同時加寬面積，最終解決標高沖突的問題。

4 結(jié)束語

通過全文對生產(chǎn)研發(fā)培訓(xùn)基地項目動力房機電工程施工加以分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)動力房雖然占地面積小，但作為整個項目的能源發(fā)起點，施工難度及復(fù)雜程度較高。BIM技術(shù)的應(yīng)用在項目的統(tǒng)籌到施工等各個階段均起到了指導(dǎo)作用，保證了系統(tǒng)具有良好性能的同時，降低了施工成本，增加了經(jīng)濟效益。動力能源系統(tǒng)不僅在廠房中有所體現(xiàn)，在商場、會展中心、高端住宅等項目中均有涉及，因此動力房機電工程可作為一個課題做進一步探析，推動同類型機電安裝工程能夠再上一個新的臺階。