空调设备阀组预制在电子工业厂房中的应用

空调设备阀组预制在电子工业厂房中的应用

陈伟

南通市中南建工设备安装有限公司 陈伟  226100

摘要：本文根据公司在北京集成电路标准厂房（二期）项目无尘室空调水系统施工的实际工程实例，阐述了大型电子洁净厂房洁净空调系统及DCC干式表冷器阀组工厂预制化、模块化装配施工理念，通过BIM技术进行虚拟建造，将组合式空调机组、新风机组、DCC干式盘管阀组管段进行分解，形成模块化设计图纸进行场外预制加工，再将预制好的阀组管段运至厂房洁净区内进行装配，减少了洁净管制区内焊接的工作量，既提高了阀组的安装效率，又提高了工程质量，还减少了对洁净区的影响，缩短了空调系统的整体施工周期，是建筑机电工程工业化发展的必然趋势。

关键字：阀组模块化；工厂化预制；缩短工期

1、工程概况

       集成电路标准厂房（二期）项目无尘室工程位于北京市通州区，集成电路标准厂房（二期）项目，该洁净厂房地下1层，地上4层，属于高层丙类厂房，建筑高度31.6米，占地面积38000平方米，建筑面积143000平方米，钢筋混凝土框架结构。本工程的空调水系统包括LHWS/R 低温热水系统、MCHWS/R 中温冷水系统、LCHWR 低温冷水系统、HHWS/R 高温热水系统，以上系统管道、管件、阀门、软接、仪表等管路附件及管道支吊架系统安装。以及3FTRUSS层DCC检修平台上DCC设备及框架安装、DCC管道主管、配管及管路附件安装。

2、空调水系统概况

     本工程的空调水系统包括LHWS/R 低温热水系统（6℃/13℃），中文冷冻水（12℃/19℃）。中温冷冻水用于循环空调系统（AHU）/新风空调系统（NMAU）的表冷段/洁净新风空调的一级表冷以及DCC干式盘管。低温冷冻水用于洁净新风空调的二级表冷段。以上空调水系统的冷源都在能源中心大楼，通过DN800/DN700的管道经过室外管架输送到本厂房2层西北角，分支后分别往下输送到B1F，往上输送到4F。

通过对空调设备水管接管阀组大样图进行分析发现，不管是AHU,MAU，还是DCC干式盘管，管线中的阀门多、管线复杂，安装及焊接工作量巨大，而且这些都存在大量的重复的，标准的模块，如下图所示。

     再通过对本工程的空调设备接管阀组进行规格和数量的清点，可以分析得出本工程存在大量的重复的，批量化的阀组模块。如果这些阀组按地下室，1-4层分层平铺施工，这些阀组全按传统的施工方式在施工现场进行切割和焊接，非常的分散，不仅要受现场场地的限制，交叉施工的干扰，洁净区管控的要求，以及现场安全文明管理的约束（动火作业，看护），将会耗费大量人力和时间，对本工程3个月的工期造成非常巨大的困难。空调设备阀组数量统计如下表。

经过项目部的施工策划分析，结合合同工期以及现场机电总包单位，项目总包单位对现场的管控要求，决定对这些阀组在场外进行工厂化预制。用施工流水线的协作方式让阀组分段切割、预制后再运输至现场制定位置，再进行阀组的组装，形成流水作业，减少现场安全文明施工的限制和干扰，可以大大加快阀组的生产加工进度，大大缩减施工时间，而且以满足合同工期的要求。

3、预制策划思路

施工现场只负责空调水立管和水平管的安装，场外加工厂对阀组管段进行预制。预制需要提前考虑阀组在机房内及DCC平台上的安装空间和运输通道的通过能力，合理拆分管段，确保运输方便，拼装快捷省力。通过BIM技术对阀组及前后接管进行建模，再对模型进行合理的拆分。将阀组管段所需的三通，弯头，变径，蝶阀，电动阀等运输到场外加工厂，保证运输和吊装都很方便。

4、阀组BIM工厂预制化操作流程

（1）施工准备

策划空调水管阀组预制，制定阀组管段预制方案，以实现工厂化预制和流水线操作。搭建场外预制加工场，选择高效的切割、加工工具、配置电动叉车、选择高效的焊接设备和焊接工艺，实现高效、便捷的运输和吊装方案。

（2）阀门及管件信息收集

由于阀门是甲供，供货周期要一个月，我们提前与甲方沟通，拿到已选型确定的蝶阀、电动阀的产品手册，确定蝶阀和电动阀的精确尺寸，为BIM建模建族做准备，确保模型的准确性和预制的精度。

（2）利用REVIT软件对空调水阀组进行建模，根据阀门和三通，变径，弯头等实际选型尺寸1:1绘制BIM模型族，并存入族库中，以便不同的管径调用不同的族。结合空调机房的阀组安装位置和安装空间，接管方向，DCC平台的高度等现场实际数据调整阀组BIM模型，确保BIM模型与实物模型尺寸完全一致。

（3）在revit软件中对阀组进行拆分，确定每段管段的实际长度，并结合下料尺寸偏差、坡口打磨加工损耗等对管段拆分尺寸进行修正。

（4）由于空调水管采用热镀锌钢管，根据《GB50236-2011现场设备、工业管道焊接工程施工规范》相关要求，焊接组对前及焊接前，应将坡口及内外侧表面不小于20mm范围内的杂质、污物、毛刺和镀锌层等清理干净，并不得有裂纹、夹层等缺陷要求。同时由于镀锌层熔点低，焊接时产生浓烟和夹渣，会对焊缝造成质量隐患，需要在焊接前对热镀锌钢管焊缝内外两侧进行镀锌层打磨，打磨长度≥20mm。大于DN65的热镀锌钢管用砂带机进行镀锌层打磨，小于DN65的管道采用电磨进行打磨。砂带机与管道是面接触，接触面的角度可以达到120度，打磨镀锌层的速度远快于角磨机的线接触的打磨速度和质量。大于DN65的管道内壁的镀锌层打磨采用砂带千叶轮进行。小于DN65镀锌钢管内壁只能采用电磨头进行打磨。管道内外壁镀锌层打磨结束后就进行焊缝坡口的加工。

（5）在场外加工厂内对阀组进行预制，为快速对管段 进行定位，我们采用钢板加角钢的组合，形成DN250、DN200、DN150、DN125、DN100、DN80、DN65不同管径的阀组固定磨具，只需要将对应的管段放上去，卡到位，就能保证管段之间是垂直的，这样能大大缩短管道组对的调整时间，能最大程度的加快阀组预制进度。组对后就用氩弧焊对阀组管段进行焊接。

（6）每一批阀组管段焊接完成后，就通过卡车将阀组运输至施工现场，通过监理和业主的验收后运输到空调机房及DCC检修平台等指定的位置，等待与空调水立管的对接安装。在运输过程中应对预制管段采取固定措施,避免预制管段在运输过程中来回晃动。对仪表，阀门阀件采取保护措施，避免其运输过程中的损坏。

（7）为保证DCC平台及空调机房的洁净度管控，空调阀组与立管的对接采用氩弧焊打底和氩弧焊盖面，确保焊缝满足要求，并粘贴施焊标签，做到焊缝的可追溯性。在阀组拼装过程中，用红外线等措施对阀组水平和垂直管段进行找平找正，需要采用临时支架对阀组管段进行临时固定，用电动葫芦进行提升操作，确保阀组管段间距满足原设计的整体尺寸要求。

（8）预制阀组管段与BIM模型的对比

（9）阀组试压合格后，需对焊缝进行防腐处理，底层刷环氧富锌漆，表面再刷银粉漆。

5、阀组预制的总结

       通过对本工程160组阀组的工厂化预制，将原来分散在各个楼层不同区域的分散式切割焊接工作集中到场外加工厂进行预制，不受现场总包单位安全文明施工的管理约束，不需要每天开动火证，不需要每处加工施焊的部位都安排专人进行看护以及一系列配套的防火和灭火措施，大大节约空调水施工的看护人员数量，只需要在加工厂内集中设置灭火措施和看护即可，节约大量的人工使用。减少了在洁净区施工焊接工作，减少了焊接除尘设备的投入，不需要每焊完一个阀组转移一个地方，搬运一次焊接设备和防护设备，提高了设备的使用效率，减少了焊接设备多次搬运的人工投入。在加工厂内从切割下料，镀锌层和坡口打磨、管段组对，焊接等都采取流水作业，每个工人只做单一的工作，越做越熟练。而且同一管径规格的一批阀组还可以批量下料，效率越来越高。阀组焊接量大，场外预制减少了厂房内现场各项专项检查对施工进度的影响，场外预制比现场分散的焊接生产效率提供1.5～2倍，节约工期2倍以上，经济效果非常显著。

     在工业厂房领域，基于BIM技术的预制装配式施工技术应用。将会引发新一轮的机电安装技术革命，在工业厂房机电施工工期不断被压缩的情况下，将会逐步扩大机电管线预制的范围和深度，逐步减少对施工现场施工条件的依赖，大大减少安装施工时间，提高安装效率。我们要不断地尝试和创新，将机电预制技术逐步从阀组到主干线管段，到二次配管范围，减少现场的高空作业及焊接工作量，提高施工质量，减少安全隐患，优化施工流程，创造更优的经济效益，树立工业厂房尤其是洁净机电安装领域的品牌。