小议冷冻机房设备安装施工工艺

李永国

摘要：本文结合工程实例，就某工业厂房冷冻机房设备安装施工过程中出现的问题进行了初步的分析，并根据现场实际情况和工艺质量要求制定了相应的解决方案，来满足施工的要求，仅供参考。

关键词：冷冻机房；设备安装；施工方案；吊装技术

S776.06

1工程概况

某厂房PSG-2机电安装工程由3栋建筑物组成。包括生产车间(4层)、行政楼(3层)和食堂(3层)，各栋建筑面积分别约为33000，4500，6500m2，采用框架结构。

该工程由中央空调系统集中对3栋建筑物进行供冷，共设计2座制冷机房分别位于生产车间的屋面。采用6台800USTR离心式制冷机组组成一制冷系统(其中1台为变频机组)，包括：冷却水泵8台，流量650m3∕h，扬程250kPa。冷冻水泵8台。流量500m3∕h。扬程250kPa；工艺冷冻泵和冷却泵各2台；热交换器1台。其中，冷水机组及泵组位于专用制冷机房，6台流量700CMH的不锈钢方形冷却塔位于生产车间屋面，容积为lm3的膨胀水箱置于制冷机房顶部。

2深化设计方案

2．1妥善处理空间的局限性与管道、设备布置的关系，使错综复杂的管道满足标高要求并实现机房整体的美观。

该工程共设2个冷冻机房。每边机房仅30m2，底梁标高3．9m，冷冻主管管径DN500，支管DN150～DN250：冷却主管管径DN600，支管DN300，各约100m，每楼层均设单独的主管引线，管线分支多，管径大且错综复杂，因此合理利用空间显得极其重要。管道布置基本遵循“小管避大管，支管避主管”的原则。尽量避免管道交错。

本深化设计方案采用2个DN800×4．38m集(供)水缸，使冷冻水一方面均匀分配至每个楼层，另一方面又可减少管道交错的现象，达到良好的预期效果。经深化设计后机房管底标高达3．0m以上，支架标高在2．6m以上。达到业主的要求。

2．2熟悉管道与设备之间的流程关系，根据不同系统对机房进行适当分区。合理布置设备的位置。使设备根据系统相对集中。

因该工程每个机房均需容纳3台冷冻机组、4台冷冻水泵、4台冷却水泵和2台工艺冷冻(却)泵、1台热交换器及设备的控制柜等，所以在深化设计时作了以下处理：

(1)将机房分为4个功能区(如图1)，上方为冷冻系统，下方为冷却系统，中间放置冷冻机组，左上角放置工艺冷冻(却)系统，这样处理的优点是冷冻系统和冷却系统管道主管不交错，有利于机房的整体布置，并使操作人员按功能区进行分区管理。

(2)在设备基础的定位方面，除充分了解设备外形尺寸和参数外，还必须考虑管道中管件的安装尺寸。由于施工过程中因深化设计时对设备定位为充分考虑管件尺寸及焊缝位置等，导致焊缝刚好处在设备接口处或管件安装空间不足(特别是大管径)的情形时有发生，从而造成返工而增加工程造价。

3施工中发现的问题及其解决方案

3．1系统停止瞬间冷却塔溢流

冷却泵进水主管管径为DN600，如将主管沿机房地面铺设，则将会影响机房的整体美观及日后操作维护，故笔者在深化设计时将冷却泵进水主管标高提高至与出水管相同，但由于本工程冷冻机房与冷却塔同设在厂房顶层，这将可能出现另一情况，即在冷冻机组及冷却泵停机瞬间，冷却泵进水管因管道高差而使水自重倒灌至冷却塔而溢流，且下次运行时需对冷却系统重新灌水及排气，操作相当不便。

传统的解决方法通常是采用在冷却塔回水支管处增设电动蝶阀，并利用电气联控使其在冷却泵和冷却塔关闭时自动关闭，此方案虽可在某种程度上控制冷却塔溢流的现象，但由于电动蝶阀的关闭仍需一定时间，故在这段时间差内仍会有部分冷却水倒灌至冷却塔而溢出。导致下次重新开机时仍需对冷却泵进水主管重新补水，而且因该工程主管管径和流量都大，故此方案效果并不明显。

基于以上各种原因，笔者建议在冷却塔回水主管上增设止回阀，它反应速度快，在停机瞬间就能立即作出反应和关闭冷却塔回水管，使倒流量减至最少，从经济角度分析采用止回阀的造价与电动蝶阀相比能节省约70%，而在日后维修及使用寿命方面，止回阀也远比电动蝶阀优越(见表1)。

该工程选用了双瓣止回阀，现运行情况良好，达到了预期效果，但在安装时需要注意以下两方面：

①停机后止回阀会因关闭不严密而出现一定的泄漏量，故仍需对冷却泵进水主管进行补水，该工程采用从膨胀水箱引管补水的方法；②开启冷却泵时需要克服开启止回阀的阻力，如阻力太大则可相应调节止回阀阀瓣的弹簧以减小阻力。

3．2设备吊装

作为机房设备安装的一个重要环节，该工程根据工期短和安全性要求高的特点，决定选用汽车吊垂直吊装的方案。经现场考察，确定在軸及～轴室外两点将空调冷水机组从首层室外地面吊装到天面，再水平运输到机房就位安装。

(1)吊车的选择

冷水机组外形尺寸为4763（L）×2184（W）×2960（H），净重约14．4t。选定的吊装点轴室外地面在离车间墙身8m处有一排水管正在施工，旁边还有堆放有一些临时材料，其上另有1条临时架空线跨越。但只需将材料清空和移走架空电线，8m以外的场地平整度尚好，且土层密实度较高。天面标高为22．2m，但其外围有5．0m高的装饰梁结构，则实际吊装高度为27．2m。天面装饰梁与外墙相距1．0m，冷水机组按照与外墙平行的方案在天面就位，机组中心与外墙相距约3．0m，考虑到吊车的外形尺寸等因素，确定吊装回转半径为13m，再根据机组高度为2．96m，确定吊机吊臂的竖向高度为36m。根据回转半径、吊臂的竖向扬程、机组重量等参数，对照汽车吊的性能(略)，选用130t汽车吊则可满足要求，它在回转半径13m、地上行程36m的情况下起吊能力为23t。再校核吊臂是否与天面女儿墙相碰撞，经计算得出吊臂在满足机组天面就位条件时与女儿墙相距至少为3．3m，满足要求。另一吊装点轴也采用相同方法分析证明130t吊车能满足吊装要求。(2)吊装机具的选择考虑设备起

吊重量约14．4t，采用4根钢丝绳，将机组4个角位的4个吊装孔作为吊点，吊装孔相距4．5m(L)×1．9m(W)，为了防止钢丝绳与机组的控制箱、马达等部位相碰撞，钢丝绳选定为单根长2．7m。机组重心偏向马达一侧，按照重心靠近马达侧1∕3计算，得出单根钢丝绳受力为12t，安全系数取1．5，选用抗拉强度1470MPa的24钢芯钢丝绳6×7+IWS，承受拉力为30．9t，可满足要求。考虑到钢丝绳受力后的伸长量，靠近马达侧的两根钢丝绳应缩短100mm，才能保证吊装过程中机组的水平，钢丝绳与机组吊耳连接选用15t的起重卸扣。起吊时设置防风绳，以确保设备在垂直提升时的稳定性。

(3)冷冻机组就位对天面结构的影响及处理由于冷冻机组自重较大，故其临时停放点必须位于主梁位置上，且在向机房基础就位的过程中必须加强对楼板的保护，为了使冷冻机组在天面水平运输过程中受力分散，其主要受力点设在主梁和副梁上，不会对楼板造成破坏，故采用以下方案：

①吊装前在天面上标出主梁和副梁、柱的位置，并对沿线的梁和地面进行结构强度校核，经检查可满足要求。

②根据主粱、副粱和柱的位置，在楼面上铺厚12mm的钢板，其上再铺长2．5m的枕木，使机组重量压于枕木上(如图3)，以保证受力分散在主梁和副梁上。

③机组在水平运输过程中尽量平缓，以避免突然冲击对楼板产生附加应力。

3．3大管径管道安装工艺

该工程冷冻机房内设备数量多，管道系统复杂，其布置呈立体树状或网状分布，多条平行排列，所占面积及重量都非常大。对于设备而言，它们在机房层内只需作水平拖动；而对于管道来说，除了水平拖运、组对外，还需作垂直吊装，加上高空作业对大口径管管端组对焊接，所占的施工空间很大。如何让大口径管道在窄小的机房中顺畅穿越和安装，是本大型冷冻机房的安装难点之一，笔者建议应摒弃管道从属于设备的传统认识，采用先安装主管再安装设备的工艺顺序(如图4)，让出机房的全部空间给各主管安装，则管道的组对和吊装就位减少了障碍，工效和质量都有所提高。

3．4设备减震系统的安装

该工程采用减震弹簧系统，由于泵组进水口连接管采用固定支架，使设备减振系统无法达到减震效果，引起噪音并影响泵组的使用寿命，据此采用在支架下端增设弹簧减震器的方法，使连接管与泵组处共振而达到预期效果。

4结束语

综上所述，由于该工程工期紧等因素影响，本深化设计方案仍有许多方面未能考虑周全，如应将工艺冷冻系统与空调冷冻系统独立分设和独立运行，避免因空调系统停止运行而影响正常生产，从而达到预期的效果。

参考文献：

[1]顾顺符，潘秉勤．管道工程安装手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008：45351O～52．

[2]工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）．

[3]现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-98）．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。