模块化技术在冶金矿山E—House上的应用.pdf

第 3 4卷 第 5期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 1 3企 1 O 月 模块化技术在冶金矿山 E H o u s e 上的应用 王建群， 李大浪， 黄恒平 ， 杨怀东， 胡根华 中国瑞林工程技术有限公司， 江西南昌 3 3 0 0 3 1 [ 摘 要 ] 冶金矿 山工程 中需要大量的电气房 E H o u s e ， 某冶金矿 山工程采用先进 的模块化技术理念， 利 用 中国某港1 3 模块建造基地建造该项 目所需的所有电气房． 并在模块建造基地 完成模块的整体制造安装和设 备 的调试， 然后 经 陆路 、 海 陆运 输转 运至现 场， 很 好地 解 决 了电气设备 安装 需要 大量现 场人 工 时的 问题， 使 电气 房 实现 集成化 、 模 块 化。 提 高 了产品 品质 。 [ 关键词] 模块化技术 ； E Ho u s e ； 模块划分 ； 主体结构； 空调布置； 模块运输加 固 中图分类号 T F 0 8 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 3 4 5 2 0 1 3 0 5 0 0 3 8 0 3 Appl i c a t i o n o f M o du l ar i z e Te c hn o l og y on E Ho us e o f M e t al l u r g y a n d M i ne WANG J i a n - q u n ； L I Da - l a n g ； HUANG He n g - p i n g ； YANG Hu a i - d o n g ； HU Ge n - h u a C h i n a N e ri n E n g i n e e ri n g C o ． ， L t d ． ， N a n c h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 3 1 ， C h i n a A b s t r a c t A l a r g e a m o u n t o f e l e c t ri c a l h o u s e s E - Ho u s e a r e r e q u i r e d i n t h e e n g i n e e r i n g o f me t a l l u r g y a n d mi n e ． A m e t a l l u r g y a n d m i n e p r o j e c t a d o p t e d a d v a n c e d t e c h n i c a l c o n c e p t of m o d u l a r i z a t i o n ， e s t a b l i s h e d a l l t h e E- H o u s e r e q u i r e d f o r t h i s p r o j e e t a t a mo d u l a r c o n s t r u c t i o n b a s e l o c a t e d i n a p o r t of Ch i n a ，a n d fi n i s h e d t h e i n t e g r a l i n s t all a t i o n a n d e q u i p me n t c o mmi s s i o n i n g ，t h e n t r a n s p o r t e d t o s i t e b y l a n d a n d s e a ， wh i c h h a s g r e a t l y s o l v e d t h e p r o b l e m o f l a b o r c o n s u mp t i o n t o r e a l i z e i n t e g r a t i o n o f E Ho u s e a n d i mp r o v e p r o d u c t q u a l i t y ． Ke y w o r d s m o d u l a r i z e t e c h n o l o g y ； E- H o u s e ； m o d u l e d i v i s i o n ； ma j o r s t ruc t u r e ； a r r a n g e me n t o f a i r c o n d i t i o n e r ； r e i n l b r c e m e n t d u r i n g mo d u l e t r a n s p o rta t i o n 1 工程概况 某铁矿工程位于澳大利亚西北部 ， 距西澳首 府 P e r t h约 1 2 0 0 k m。 该工程包括采矿场 、 选矿厂和海 水淡化、 码头等设施， 是典型的冶金矿山工程。 选矿 厂包括破碎 、 磨矿 、 筛分分级 、 洗矿、 选别等几个或全 部作业 ， 其主要车间有粗碎 、 中间矿堆 、 磨矿、 砾石破 碎 、 浮选 、 精矿脱水和石灰乳化 ， 以及配套的公辅设 施如电力配电房ll1 。其中， 电气房 E H o u s e 共 2 1 个， 总建筑面积约为 6 0 0 0 m 2 ， E Ho u s e最长为 5 5 m， 最 宽为 1 3 ． 5 i n ， 最重的是 3 6 0 t ， 平均重量 2 2 0 t ， 平均 高度是 7 ． 5 in。 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 0 6 基金项目 中国中冶重大科技专项项目0 0 1 2 0 1 2 0 0 5 。 作者简介 2 E 建群 1 9 7 9 -- ， 男 ， 工程师， 主要从事结构设计工作。 鉴于项 目所在地资源紧张 、 人工费用昂贵 、 项 目 工期紧等特性 ， 本工程提 出一种先进 的模块化技术 理念 充分利用国内资源优势 ， 将所有 电气房在中国 某港 口模块建造基地翻 建造 ， 并在模块建造基地完成 模块 的整体制造安装和设备 的调试 ， 然后从基地直 接上海船 ， 经海洋运输和到港后陆路转运至现场， 整 体吊装就位 ， 最后完成与基础对接。 2 电气房的模块划分及优化 所谓 E Ho u s e ， 中文直译为“ 电气房” ， 是采用钢 结构全封闭、 恒温恒湿、 防水 、 防尘 、 能够抗飓风的建 筑。电气房 E Ho u s e内的主要设备是电气柜和空调 第 5划 模块化技术在冶金矿 山 E - H o u s e 的应用 ． 3 9． 系统。电气柜包括高压柜 、 中压柜 、 低压柜 、 变频柜 、 通 讯柜 、 U P S柜 、 照明柜 、 空调柜 、 消防柜 、 T业 电视控 制柜 、 C P U柜等， 是整个冶金矿山的动力控制中心 。 按照功能的划分将整个 电气房划分为两大功能 模块 1 满足地基承载力要求的基础模块 ， 每个柱下 独立 石 j l j 模块子模块可以通过工厂预制 ， 然后经运 输至现场 ， 最后完成 吊装就位 ； 2 上部主体钢结构 、 电气机 、 空蒯系统 以及平台 、 楼梯 、 栏杆等维护构件 的组合模块。 为 r 极大限度地利用空间， 实现模块的最优化 ， 设计分 j I】 从平面和立面布 置人手进行空间优化 E H e模块的平面布置优化主要体现在电气柜合理 的紧凑布置 立面布置优化主要体现在取消传统的 E H o u e窄调设备层 ，屋面梁下设置空调 吊架 吊挂 室 内 ， 犀顶采用宅调支架固定室外空凋。 模块室 内电气柜及室内外空调的布置 见图 l 。 图 1模块室 内电气柜 3 模块的主体结构设计 3 ． 1 结构体系和计算模型 E H c e模块化建筑为底部带架空层 的单层钢 框架结构。为满 足模块结构在运输环境及现场飓风 条件下的安全性能， 并加强结构整体的侧向刚度， 电 气房主体结构采 钢框架支撑体系。 设计采用通用 有限元 分析软件 S A P 2 0 0 0对模块进行 l一维空 间计 算 ， 对模块进行运输 、 吊装强度和变形验算 ， 并按照 澳洲钢结构规范13 1A S 4 1 0 0 1 9 9 8要求选取钢结构构 件 ， 再转换为中同标7 停型材J J Ⅱ 丁安装。 3 ． 2 荷载工况及荷载组合 本 1 程所有 E H o u s e 计算 的荷载取值及荷载组 合均严格按照澳洲荷载规范I IA S ／ N Z S 1 1 7 0 要求。 1 永久荷载。电气柜及空调等设备荷载按 电气 及空渊 业提 资条件选用 。楼面恒载取 1 ． 0 k N ／ m 2 ， 犀面恒载 0 ． 5 k N ／ m 2 ， 结构 自重由程序 自动计算。 2 1 可变荷载。平台操作活荷载取 1 0 k N ／ m 2 ， 屋面 活荷载取为 0 ． 5 k N ／ m 2 ； 楼梯活荷载取 4 k N ／ m2 ， 走道 活荷载取 2 ． 5 k N ／ mz ； 风荷载巾极 限风速 8 8 m ／ s 用 于结构的强度计算 ， 正常使用风速 5 3 m ／ s ； 温度衙 载考虑 5 o o c Y t ‘ 温和降温。 3 1 荷载组合。 分析计算主要采用了以下 3种荷载 组合 f 1 1 ． 2恒 1 ． 5活 f 用于强度计算 ； 2 1 ． 2恒 O ． 6 活 1 ． 0极限风 用于强度计算 ； 3 1 ． 0恒1 ． 0活 1 ． 0 正常使用风佣 于变形计算1 、 3 ． 3 边界条件 根据模块在不同时期 的T作状态 ，边界约束条 件大致町分为 2种情况 1 海洋运输 及现场受力均采 用所有柱脚刚接； 2 1 模块陆地运输时 ， 平板轴线 车穿 过 E H o u s e 底部架空层 ， 通过液压装置将模块顶起 ， E H o u s e的柱脚处于凌空状态。考虑到运输模块通过 拉索与平板车同定 ， 轴线车轮胎受压时有一定初 始 变形 ， 故假定架空层的梁底与平板车接触区域采用 弹性支座。模块码头现场加T见图 2 。 图 2 模块码 头现场加工 4 模块的空调支 吊架系统设计 空凋吊架主要 由吊杆和支承梁组成。空调支吊 架设计充分考虑安装和运输等因素 的影响。为方便 空调安装 ， 吊杆采用端板拼接方式将 吊架分为两部 分。 上半部吊杆与屋面梁先焊接好 ， 待空调 与吊架底 座安装固定后， 整体起吊与上半部分进行端板拼接。 由于船体在海洋运输过程中受风浪的荷载作用产生 摆动 ， 空调 吊架的吊杆两侧分别设置斜撑杆并与屋面 梁连接， 使 吊杆的稳定性得到有效的加强。 屋顶空调 支架支腿底部设置一定厚度的大底板与屋面波形板 焊接 固定 ， 考虑波形板与钢板组合截面的力学特性 ， 这样既保证了支座强度 ， 又避免了支腿伸入屋面板密 封性差产生漏水。模块空调吊架见图 3 。 5 模块的运输、 吊装加固设计 E H o u s e模块 由陆地 、海路运输再 由陆地运输 至澳大利亚现场。 整个运输过程中， 模块在海上运输 ． 4 0 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第 3 4卷 的J 占 J 期 长， 海 f 风『 l 大 ． 候恶 劣多变 ， 所 以在设计 I1 1『 必’P r “ ／ k 钟 浪 拔作川 F结构的安全性并对结构 采取仃效的J J I l n } 幢 ， 以满 足模块 海运过程 I f I f I j 曲 J 奠、 坚j 、 f f 多 ‘ j J 之 f 运公 小 一 股仪 j ’ 体 坝块进 绒 、 邶扎 、 卸 、 索j I 符 汁汁钟 ， 作为 } 块f J 、J f l 0 构什 、 奠 的受 ， d f 进仃海运 时的 城 l I J J l ⋯州 袍 以 h“ J 个 ‘ 1 汁 j J l m ， 』 J J 岫 儆块 I，1 0{ i 受 力 仆， 许充分发挥 水 偻 支拌 f iJ 支撑抗 f lJ IJ 川度作州 ； 2 构造J 』 l 】 为 叮能 脱卡 I 块 的f E J ． II 与船L } _I 板的刚性连接 ， 采川_』 J f l 筋板将 脚底板 P 板焊接同定 ， 另外尽可能 没置斜撑朴 r【 1 ] 板 定 。对于体积小 、 重量轻的 E H o u s e模块 ， 装船 和现场安装就位尽可能采用 吊装 的方式 。 没汁时应进行重心计算并选择合理的吊点 进行吊装验算 ， 对吊点位 置的构件及其吊耳构造进 行加强。模块运输 、 加同设计见图 4 ～ 图 7 。 图 3 模块空调 吊架 图 4 模块陆路运输及装船 图 5 模块 海运甲板加 固方式一 一 图 6海运 甲板加固方式 二 图 7 模块抵达澳洲现场 6 结语 通过 E - H o u s e 模} 夹 化忮术建造， 实现 rl _ H o u s e的 标准化 、 高度集成化的生产模式 ， 提高 J ， f i 产效率 ， 不 仪能大大缩短T程建设周期 和降低 f 程造价 ，减少 现场 ] 作 ， 保证施 T 安全 ， 改 善 作环境 、 而 且通过 模块的T厂化预制 ， 可有效提高平 控制‘ r 程建造 的质 链 ， 模块化的 E H o u s e还 可以迁移 洱』 f j ， n 丁 以大大 减少建设投资 ， 更加有效地利川资源 ， 最大限度降低 项 H成本和缩短现场施 ] 剧期 ， 减少现场人 _ 1一 时 ， 将 建设场地条件差等不 町控 素转化为] J 化生产的 r _ 『 控因素 ， 具有 良好的应用前景 、 参考文 献 1 1李大浪 ， 雷存 友 ， 王建群 ， 等 ． 模块 化选矿 厂腓 矿 乍问的 设计研 究 『J 1 _ 有色冶金设计与研究 ， 2 0 1 3 ， 3 4 4 3 7 3 9 ． 2 1杨怀东 ， 李大浪． 工r 一 模块 化建造基地选址浅 析lJ 1 ． 有色冶金 设计 研究 ， 2 0 1 3 ， 3 4 f 1 3 7 3 9 ． 3 I A S 4 1 0 0 1 9 9 8 ， S t e e l s t r u c t me s 【 s J ． 4 】A S ／ N Z S 1 1 7 0 ．0 4， S h u c t u r a t d e s i g n a t i o n s l s I ． 5 1杨怀 东 ， 李 大浪 ， 壬建 群 ， 等 ． 冶金矿 “ 1 T 厂模 块化 运输 方式探 讨【 J 1 ． 铜业工程 ， 2 0 1 3 5 2 6 2 8 ．