基于BIM技术的模块化建造在大型炼化工程项目建设的应用案例探讨

基于 BIM技术的模块化建造在大型炼化工程项目建设的应用案例探讨

马鹏宇

中石化第四建设有限公司 天津市 300270

摘要：国家在“十四五”规划的时候多次提到了创新发展，创新发展的理念在能源领域尤其是石化行业始终是热门话题，而在炼化工程项目建设领域，更多地看到了技术不断革新发展。

模块建造理念自产生以来便在多个领域特别是炼化工程建设中得到了迅猛发展，与传统建造方法相比，模块建造具有诸多优势，尤其可明显的缩减建设工期，降低项目成本与风险。目前炼油化工工程设计建造模式已经很成熟了，为了达到集约化管理及利益最大化的目的，模块化建造是工程公司的技术革新和发展趋势，同时结合异地工厂化预制、建筑信息模型（BIM）、智能建造和数字化交付等快速，高效的新技术，将持续推动大型炼化工程项目更好、更快、更优质的建设，体现大国制造的工业化水平。

关键词：炼油化工工程；模块化；BIM；智能建造；

一、模块化建造和BIM技术的浅析

模块化建造作为一种先进的工程建设理念，近几年随着信息数字化等多种先进技术的蓬勃发展和与之融合互补，模块化建造也发展到新层次，它的先进在于它大量引入了平行作业，从而大大缩短了工期。模块化就是将独立特殊的个体按不同需求重新选择和组合成模块、模块化建造通过深度预制和组装将大量的设备材料先分部集成为模块，然后整体运输到工程现场用“搭积木”的方式用过起重吊装方式拼装组建，在这个过程中有着统筹法和优选法的思维，将工程建造更多地向平行作业规划，是模块化先进性的体现。模块化建造是以传统建设理念为基础，进行的优化和升级，在先进技术装备高速发展的今天，模块化建造多专业进行了深度集成整合和异地平行作业。模块化建造理念在实践环节像是一个工作平台，将国家先进制造技术、高水平生产加工技术、大数据信息技术和有效管理控制体系汇聚在一起，这个平台的产品就是模块化集成体。大多数模块化建设工程特点就是异地、同步施工、优化施工交叉、机械自动化组装、建造效率高，这其中也经常体现了对于BIM技术理念的应用。

石油化工领域的大型炼化工程项目，主要包含炼油工程、化工工程、储运和公用工程等。建筑信息模型BIM技术是在炼油化工工程建设领域近几年发展比较迅猛的先进信息化管理模式。在炼油化工项目建设过程中采用BIM技术，可以对炼化工程建设领域的发展起到巨大的改进和提升作用。BIM利用数字化和信息化集成将工程技术和设计、采购、施工、进度、投资等建设要素信息整合集成形成工程数据模型的综合管理系统，这个系统可以实现对工程项目建设实体和功能的多维仿真可视化，为建设相关方提供统一的信息数据处理平台，是智能建造的一种方式。BIM技术在施工阶段有着实际有效的应用，也能参与实现后期对投资业主方的数字化交付，甚至有助于目前国内大型炼油化工生产企业的智能工厂建设。近十年，基于BIM技术的模块化建造在大型炼化工程项目建设的应用案例还是较多的，尤其在中国石化国内外的工程建设已经将二者结合的比较好了。

二、模块化建造和BIM技术在大型炼化工程项目建设的应用案例介绍

（一）马来西亚RAPID项目的1500万吨/年常压蒸馏装置

2014年，总投资270亿美元的超大型炼油和化工一体化项目马来西亚RAPID项目开工建设，其中P2包1500万吨/年常压蒸馏装置由中石化的工程企业EPC总承包建设。中石化工程企业在该项目借助BIM技术、智能建造和数字化技术，在整体项目运用专业多维度建模的设计思路，很好体现了中国炼化工程高水平建设技术。项目设计展示中国炼化工程技术过硬实力。中石化工程企业负责常减压蒸馏装置及常压渣油加氢脱硫装置的建设。该常压加热炉是采用全炉整体模块化建造的千吨级加热炉，在国内模块化完成后，通过陆海联运方式将两台国产千吨级模块加热炉运至马拉西亚对接安装，实现了设计、制造、运输、施工、安装、调试的一体化的精确控制和完美配合。与传统现场施工方式相比，全炉整体模块化制造和运输方式能够很好地控制建造质量、工期和成本，为国际项目高效建设提供了有效保障，同时也打造了炼化工程技术的中国名片。

（二）福建古雷炼化一体化项目的百万吨级乙烯装置

2020年，总投资约280亿元的福建古雷炼化一体化项目在建设过程中也实现了装置整体模块化施工。该项目的乙烯装置的整体模块化建设的乙烯裂解炉在运输抵达现场后按照提前准备的借口进行安装就位，相比国内传统建造方式大幅度缩短了工期，是大规模整体乙烯裂解炉模块化建设的一次成功的升级试验。一般来说乙烯裂解炉的设计布置紧凑，具有钢结构工程量大、管道设备等装配复杂，高度、体积、重量在炼化工程项目中都是首屈一指的。该项目乙烯装置共有8台乙烯裂解炉，在建设过程中，在预制场地集中模块化建造3台裂解炉，施工现场采取间隔建造5台裂解炉，这样既保证了现场传统建造和预制厂模块化建造的施工作业面，又使得8台裂解炉同步平行建造加快了施工速度。3台模块化裂解炉在运输采用SPMT（自行式液压平板车）装卸和顶升就位。精准设计、精心组织、统筹安排、良好管控体现了国内炼化工程建设企业大规模整体模块化建设能力。

进入21世纪，在国内炼化工程多个项目的建设中的裂解炉等炉体模块化建设能力发展迅速，随着项目建设的经验不断积累，模块化整体建设的规模越来越大，借助新技术、新工艺、新材料、新装备的不断升级换代更新，单体模块化的重量已达千吨级，因为更多新技术的加入融合使得模块化建造理念得以更加全面的发展和实施。

三、模块化建造和BIM技术现状浅析

模块化技术优势主要有提高施工效率、降低安全风险、降低综合成本、提高工程实体。在国内多个成功实施模块化建造的工程项目中可以看出：有效的管控机制，通过考核评价引导激励模块化建设参建各方的内在动力是有效地手段；专业化组织和有效工作机制是模块化建设的主体，通过多层次的计划、实施、检查、行动实现循环管控，即“PDCA”管理确保模块化能够持续有效推进；符合项目综合因素的合理设计，模块化建设基础和实施前提重在优秀的设计，从模块的设计分解、重新组合要兼顾充分集中、接口顺畅和相对独立易拆分并具有足够稳定性；物资装备保障到位，采购是模块化建设保障，以模块为核心将设计技术条件、图纸交付和物资装备计划是深度融合。

基于BIM技术的模块化建造在大型炼化工程项目是一个长期可研究的课题，目前石化行业的项目应用案例逐渐增多，模块化建造理念很多研究主要从设计、施工等角度去分析，缺少从业主（投资方）角度的分析研究，从建设单位管理角度还有形成完整的概念，对于建设其经济效益、安全质量和长期战略的思路还有不够清晰，主要还是处于实际施工建造操作阶段，对于前期设计理念和全周期管理理念还不够成熟，而且信息化发展有待进一步提高。

四、模块化建造和BIM技术未来发展探讨

BIM技术等智能建造和模块化建设对大型炼化工程项目的建设速度、管理方式、建造技术等方面提供了新的思路和新的要求，这也为工程建设水平不断革新发展提供新的动力。模块化建造和BIM技术未来会向大规模、多专业综合和标准化全面发展，随着国家装备制造先进发展，模块化将向更大更重发展，从外形向内功的多专业综合深度发展，建设各环节中也将产生更多的行业乃至国家标准。这让我们看到了希望和前景，BIM技术、数字化交付和智能建造等新理念和新技术将在与模块化建造深度融合发展中将会创出更大更广阔的新天地。

参考文献

[1]石章雄,马宁,郝丰.模块化对海外油气工程项目投资影响分析[J].天然气与石油,2020,38(04):119-124.

[2]费佳音.铁塔类工程项目模块化建设与管理模式研究[D].上海交通大学,2018.

4 / 4