生产研发培训基地动力房机电工程施工分析

严煜

长三角一体化示范区新发展建设有限公司 上海 201713

河源市委、市政府为了加快实施省委、省政府“双转移”战略和落实《珠三角改革发展规划纲要》，实施反传统发展路径、反梯度发展产业、反周期经济操作“三反”发展理念，大力发展“四新”产业，与中兴通讯股份有限公司签订了落户协议。中兴通讯（河源）生产研发培训基地工程占地61万m2，总建筑面积达到30.36万m2，单体建筑达到29个。由于厂房需求能源种类较多，同时考虑到后续基地扩大规模，基地一期工程设计有A-QG11和A-QG12两个动力房，本文以A-QG12作为探讨对象，对机电工程安装施工技术难点展开分析。

1 施工难点分析

A-QG12动力房作为整个基地空调系统、高低压配电系统以及压缩空气系统三个动力能源的起源点，单层建筑面积为3018.37m2，一层建筑净高6m，由冷冻冷却泵房、空压机房、高低压配电房及其控制室三个主要部分组成，冷却塔在屋面安装，压缩空气气罐在室外安装。

1.1 冷冻冷却泵房

冷冻冷却泵房有1411m2，约占整个泵房面积的46%，安装有离心式冷水机组10台、冷冻水泵10台、冷却水泵10台，各类设备之间及与冷却塔之间连接的各种规格的管道，设备二次配电的桥架、电缆及控制线，还有为了解决泵房通风的轴流风机的后接风管（泵房设备管道及通风平面布置图分别见图1、图2）。空间不足以按照原设计安装且给施工带来了较大难度，具体如下：1）单体设备较重、体积大，特备是离心式冷水机组单组达到了22T，设备从卸车到转运再到安装难度极大，对施工人员及产品安全有着很高的要求；2）管道管径大，主管管径为D720以上，最大可达D920，同时管道自重大、安装高度高、工程量大，受限于施工空间；3）通风风管设计为2000*1000，对净高要求较高，特别是3轴处风管与冷冻冷却水主管位置完全重合，对风管、水管的安装带来较大挑战；4）二次配电室的设计电缆较大，无法在设备自有接线盒内完成安装，特别是离心式冷冻机组，采用“心形接法”，电缆加完后相间距离太小，存在较大的用电隐患；5）设备运行噪音较大，图纸中仅对各类管道设计有保温，并未针对噪音专门设计解决方案。

图1 设备管道平面布置图

图2 通风平面布置图

1.2 冷却塔安装

动力房安装有开式双曲线冷却塔15台，其中1200m3/h10台、140m3/h5台，均为散件到场安装。冷却塔均在动力房屋面安装，材料存在垂直运输。设备基础采用条形基础，为方便结构施工，统一高度为2m，冷却塔虽为分片安装，施工过程中工作面也是逐渐升高，尤其安装顶部风扇时，风扇自重较大的情况下还需考虑起重设备的配合作业，同时施工面高于2m，属于高空作业，随着施工面的逐渐升高，危险系数也是随之上升。

1.3 高低压配电系统及压缩空气系统

A-QG12动力房是整个基地供配电系统的第一级变压，高压室上端接市政供电，高低压配电房内设备数量较多，单体设备的重量均在700kg左右，母线桥内铜制母线较重，安装高度达到3m左右。此外配电系统电缆电线较多，容易敷设遗漏或者敷设错误。

压缩空气系统中配合空气压缩机的储气罐共有2台，容积设计为10m3、高度6m、罐体外径2m、质量达到3.2吨。因为是压力容器，储气罐必须整体到货安装。

2 动力房机电工程施工分析

2.1 空调系统

2.1.1 冷冻冷却系统

此处冷冻冷却系统以冷冻冷却泵房内系统展开分析，同时针对前文提及的泵房空间狭小、设备管道工程量大、施工空间局促、高空作业多等问题进行解决。在准备阶段，为了节约工程时间，在审图的同时BIM团队开始对动力房进行土建建模工作，对系统中各规格型号的设备材料品牌进行遴选以及招采。审图完成后，机电建模是整个冷冻冷却系统的关键，使得管线在仅有的空间内满足规范标准及图纸要求，指导工序的安排、控制材料的使用计划、为建筑结构的预留标出详细位置[1]。

解决了空间布局的难题后，本着“先设备、后管道、最后配电”的原则，优先进行设备安装。核心设备离心式冷水机组选用开利19XRV-380V（见图3），单台设备达到22吨，设备的吊运需提前编制吊装方案，技术部门经过现场查勘，最终确定“吊车+叉车+手拉滑轮组”的吊运方案。吊车根据站位臂长及吊车曲线表选择了100T吊车，叉车选用50T，葫芦选择组合手拉葫芦。设备吊运之前的准备工作为：1）四支独立底座无法使用叉车转运，这是此次吊运工作最突出的难题，技术部门根据材料承载特性，使用16#槽钢及10mm钢板制作网格型运输底座；2）设备基础职期间采用16#槽钢及钢板搭建平台，使得所有基础形成一个整体，方便设备在平台上能够运输顺利。设备拆箱后起吊，落地后将运输底座与设备采用螺栓连接固定，叉车将设备运至平台，为了避免基础与设备摩擦过大造成损坏，提前准备好铁质实心滚棍，水平方向通过手拉滑轮组进行平移，就位后通过手拉垂直方向滑轮组将设备提升，拆除运输底座后就位。冷冻冷却水泵单重较低，卸车后以液压小车倒运，手拉滑轮就位安装。

图3 开利 19XRV-380V

2.1.2 冷却塔

冷却塔为散件安装，单件质量不大，为了确保安装质量，采购时由厂家专业队伍安装；但安装工作面均属于高空作业，故仍要求施工单位编制专项安装方案，施工过程中安排安全员全程旁站，按照施工方案检查安全保障措施，直至设备安装完成[2]。

2.1.3 系统管道安装

管道的下料及安装要做到一次成型不返工，对BIM综合管线建模的要求较高。安装时要秉持“先主管后支管、先内后外、先高后矮、先水平后垂直”，管道支架以过梁处固定支架优先放线安装，同时也起到管道定位的作用。依靠滑轮组进行垂直提升，管道安装支架，焊接处搭设脚手架，焊接工作要做好高空防护及动火防护，完成后末端法兰处安装盲板，进行气密性实验，达标后进行水压实验，均符合要求后统一进行保温施工。而减振降噪的主要措施如下：1）设备基础设置橡胶减振垫；2）设备与管道之间设置橡胶软连接；3）管道支架采用阻尼弹簧支架，固定支架设置枕木。

2.2 压缩空气系统

压缩空气系统在动力房内总共包括空气压缩机、空压机配套冷却水系统、控制屏以及储气罐四个主要部分组成，空压机房空间较大、设备较少，均为常规性工作，主要是室外的10m3储气罐属于特种设备，需整体吊装，同时安装时需注意以下几点：1）基础图纸深化时需注意地脚螺栓方向，储气罐为三脚独立支撑，结合进出管方向；2）安装时机的选择，储气罐安装侧为综合管网进入动力房的主要进口，设备安装应选在综合管网施工基本完成的时候；3）属地特检所告知报建工作要提前，特种设备需保证到场后及时安装[3]。

2.3 高低压配电系统

高低压配电房内盘柜安装需按照顺序，首先按照厂家提供的设备尺寸制作底座，高压柜采用10#槽钢、低压柜采用8#槽钢。盘柜在货车上开箱，根据设备平面布置图，以进口为参照，按照由里到外的顺序卸货安装，盘柜与底座及盘间采用螺栓固定。

配电系统内电缆繁多，在敷设时需做好电缆标签，标明起终点、规格型号、电缆编号，提高电缆敷设效率，加快校线速度，确保施工工期。

接地系统是整个供配电系统及设备运行安全可靠的保障。高低压配电房内等电位环网扁钢需与预埋接地体可靠焊接；设备底座及电缆沟内桥架需与预埋接地体可靠焊接；设备外壳需与基础内预留接地体采用黄绿接地软线连接；三相五线制中地线两端与柜体及设备接线盒内接地端可靠连接。

3 基于BIM的施工优化方案

3.1 冷冻水供回水管道优化

动力房最先一版图纸中空调冷冻水系统设计如下：空调回主管以两根D720口径进入冷冻机房后接冷冻机组，以5台为一组接一根主管，机组处理完成后接D720连通管接入冷冻水泵，仍是5台为一组接一根管道，冷冻水泵同方向安装，10台水泵进出管道安装方向一致，冷冻水泵出口仍以5台为一组，共用一根D720管道，作为空调供水管主管从动力房接出。BIM团队在建模过程发现，冷冻水设计3组D720管道，加之冷却水系统管道众多，即便上下错层，也无法在原有结构内完整布置开原有设计管道，团队在优化时与设计院及时沟通，从末端入手优化管道，最终将供回水主管由2根D720管道改为一根D920,减少了室外管道数量与隐患点，回水管道进入动力房，开三通后变径D720分两路接入冷冻机组，原有连通管大小不变，冷冻水泵出口两根D720管道改为D920，两排冷冻水泵错开方向安装，这样出口D325接D920管道时可错开位置，D920管道从回水主管处出动力房，优化方案在不影响末端空调设备使用的前提下，不仅让管道在动力房内合理布置（冷冻冷却泵及其管道模型剖面图见图4），同时也节约了材料、成本以及工期。

图4 冷冻冷血泵及其管道模型剖面

3.2 冷冻机房预埋件优化

此项优化主要是针对大型设备的安装及检修更换，前文离心泵组的安装中提及，设备最后采用组合手拉滑轮安装，滑轮的挂钩便是需要提前考虑的。BIM团队在土建建模时，便给10台离心式冷冻机组上方结构内设置了两个挂钩，确保提升的平稳性，同时跟设计院建议将冷冻机房区域的屋面钢筋做加密处理。

3.3 通风风管优化

动力房通风系统最为重要的是冷冻冷却泵房及高低压配电房内通风设施，由于涉及事故排风，风量设计均达到12次/时，风管尺寸较大，设计要求风管均在梁下安装，对净高要求更高。BIM团队在建模过程中发现冷冻冷却泵房3轴/E～F跨处风管与冷水管道标高存在冲突，低压配电房5～6轴/A～C跨处风管与母线桥标高也存在冲突，最终提出在确保风管风量保持不变的前提下，减少净高，同时加宽面积，最终解决标高冲突的问题。

4 结束语

通过全文对生产研发培训基地项目动力房机电工程施工加以分析总结，发现动力房虽然占地面积小，但作为整个项目的能源发起点，施工难度及复杂程度较高。BIM技术的应用在项目的统筹到施工等各个阶段均起到了指导作用，保证了系统具有良好性能的同时，降低了施工成本，增加了经济效益。动力能源系统不仅在厂房中有所体现，在商场、会展中心、高端住宅等项目中均有涉及，因此动力房机电工程可作为一个课题做进一步探析，推动同类型机电安装工程能够再上一个新的台阶。