汽輪機(jī)接口設(shè)計(jì)的分析與研究

張杰

摘 要：論述了核電汽輪機(jī)的接口設(shè)計(jì)，介紹了在核電工程中，應(yīng)用接口控制手冊(cè)（ICM）進(jìn)行接口設(shè)計(jì)和管理的相關(guān)內(nèi)容，闡明了燃煤汽輪機(jī)技術(shù)接口引進(jìn)ICM設(shè)計(jì)的優(yōu)越性、先進(jìn)性和必要性，以期為今后相關(guān)的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；接口設(shè)計(jì)；ICM設(shè)計(jì)；管理模式

中圖分類(lèi)號(hào)：TM623.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.102

燃煤汽輪機(jī)與核電汽輪機(jī)的發(fā)電方式不同，但是，在接口內(nèi)容方面是基本一致的。核電廠在接口設(shè)計(jì)方面已經(jīng)非常成熟了，如何將這種先進(jìn)、科學(xué)的接口設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于燃煤電廠的接口設(shè)計(jì)中是需要攻克的課題之一。本文介紹了核電汽輪機(jī)在接口設(shè)計(jì)方面的先進(jìn)成果，提出在設(shè)計(jì)燃煤汽輪機(jī)接口時(shí)引入這種設(shè)計(jì)的必要性。

1 接口設(shè)計(jì)

1.1 定義

汽輪機(jī)的接口設(shè)計(jì)是指從汽輪機(jī)本體和輔機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備、廠房建筑物的技術(shù)參數(shù)出發(fā)，為了確保建成投產(chǎn)后的電廠能夠按照合同規(guī)定的額定參數(shù)高效、安全地運(yùn)行，要求參與建設(shè)的設(shè)計(jì)院、設(shè)備供貨商依照協(xié)調(diào)配合的技術(shù)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)，要求雙方在相互交換的接口中提出對(duì)方所需要的設(shè)計(jì)輸入數(shù)據(jù)和能夠滿足全廠設(shè)備運(yùn)行的功能數(shù)據(jù)等。

這些數(shù)據(jù)可以是軟、硬件的輸入輸出信息，包括各種系統(tǒng)流程圖、參數(shù)值、設(shè)備外形圖、設(shè)備布置圖、設(shè)備操作程序、化學(xué)性能要求、控制信號(hào)和邏輯等內(nèi)容。

接口設(shè)計(jì)分為內(nèi)部接口設(shè)計(jì)和外部接口設(shè)計(jì)2種。內(nèi)部接口設(shè)計(jì)是各參與方內(nèi)部各專(zhuān)業(yè)之間的信息交換，各方可以按照自己的習(xí)慣、模式來(lái)設(shè)計(jì)和管理，本文主要介紹的是外部接口設(shè)計(jì)。

1.2 管理模式

在早期，國(guó)內(nèi)核電廠建設(shè)均采用非正式書(shū)面?zhèn)髡?、電話交流、郵件或者開(kāi)會(huì)討論的方式，最后在相關(guān)文件上會(huì)簽。這種模式雖然快捷，但是，它缺乏計(jì)劃性、嚴(yán)肅性，有疏漏。由于缺乏規(guī)范的文字管理辦法和檔案資料，出現(xiàn)問(wèn)題后往往責(zé)任不清，互相扯皮。目前，國(guó)內(nèi)燃煤電廠工程仍然采用這種方式。

東汽承建的嶺澳二期、紅沿河、寧德、福清和方家山核電站均進(jìn)行了詳細(xì)的接口設(shè)計(jì)，并采用了接口控制手冊(cè)（Interface Control Manual縮寫(xiě)為“ICM”）的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理，彌補(bǔ)了汽輪機(jī)接口原有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理中存在的不足，體現(xiàn)了核文化的精髓，即“有人負(fù)責(zé)、有章可循、有據(jù)可查、有法可依”，突出了核電工程接口設(shè)計(jì)的計(jì)劃性和前瞻性，使核電站能夠按照各級(jí)工程建造計(jì)劃井然有序地開(kāi)展。在中廣核集團(tuán)和中核集團(tuán)核電廠的建設(shè)過(guò)程中，這種接口設(shè)計(jì)和ICM管理模式得到了充分的應(yīng)用和檢驗(yàn)，而這也是東汽核電工程取得成功的關(guān)鍵，它具有極高的推廣價(jià)值和借鑒價(jià)值。由此可見(jiàn)，在國(guó)內(nèi)燃煤電廠的設(shè)計(jì)單位和設(shè)備供貨單位引入這種接口設(shè)計(jì)模式是非常必要的。

2 接口控制手冊(cè)（ICM）

2.1 ICM的由來(lái)

實(shí)際上，應(yīng)用ICM實(shí)現(xiàn)了不同合同商之間的技術(shù)接口設(shè)計(jì)和信息交換，它在大亞灣核電站的核島和常規(guī)島設(shè)備供應(yīng)合同執(zhí)行中進(jìn)行了首次實(shí)踐，取得了不錯(cuò)的效果。在嶺澳一期、二期的工程中繼續(xù)沿用ICM設(shè)計(jì)模式，并得到了一定的擴(kuò)展和完善。后期在紅沿河、寧德、福清、方家山核電站的接口設(shè)計(jì)中，這種模式也得到了全面的應(yīng)用和推廣。

接口設(shè)計(jì)和ICM管理是中國(guó)核電建設(shè)特有的模式，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)多座核電廠建設(shè)的應(yīng)用和拓展，體現(xiàn)出了很強(qiáng)的科學(xué)性和先進(jìn)性，也受到了核電業(yè)主管理團(tuán)隊(duì)的高度重視，設(shè)計(jì)院和供貨商也愿意接受這種接口設(shè)計(jì)和管理模式。由此可見(jiàn)，其將來(lái)的生存市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越廣闊，必然會(huì)給中國(guó)核電建設(shè)作出不可估量的貢獻(xiàn)，最終會(huì)推廣至燃煤電廠乃至中國(guó)整個(gè)汽輪機(jī)行業(yè)。

2.2 ICM的編制

2.2.1 編制接口管理附件

通常情況下，核電工程在前期準(zhǔn)備設(shè)備采購(gòu)合同期間，核電業(yè)主會(huì)集中內(nèi)部技術(shù)人員編制接口管理附件，詳細(xì)規(guī)定汽輪機(jī)各個(gè)系統(tǒng)邊界處的實(shí)體接口和設(shè)計(jì)接口，并在合同談判期間初步確定了這些重要接口（機(jī)械和電氣功能類(lèi)接口）的技術(shù)參數(shù)，同時(shí)，還會(huì)制訂接口設(shè)計(jì)的設(shè)置原則和方法、交換原則和時(shí)間，以此作為合同的技術(shù)附件供合同各相關(guān)方遵守。目前，燃煤汽輪機(jī)合同中的接口設(shè)計(jì)太過(guò)簡(jiǎn)單，需要作出改變，應(yīng)該參照核電的ICM體系來(lái)設(shè)計(jì)。機(jī)械功能接口數(shù)據(jù)如表1所示。

在編制接口系統(tǒng)代碼時(shí)，可以用英文縮寫(xiě)來(lái)定義。比如，ABP代表低壓加熱器系統(tǒng)，GPV代表主蒸汽系統(tǒng)，GGR 代表潤(rùn)滑油系統(tǒng)等。電氣功能接口數(shù)據(jù)如表2所示。

2.2.2 制訂接口管理程序

為了使接口設(shè)計(jì)的使用更加規(guī)范，更具有實(shí)施性和可操作性，核電業(yè)主需要制訂ICM編寫(xiě)和分發(fā)的管理程序作為合同中技術(shù)接口附件的補(bǔ)充和完善，詳細(xì)規(guī)定ICM的編制目的、內(nèi)容和編寫(xiě)原則，ICM的管理要求、修改和升版原則，ICM中接口的交換原則、通信規(guī)則和使用表格等方面的內(nèi)容。該管理程序正式發(fā)布后，要求設(shè)計(jì)院和供貨商必須嚴(yán)格遵守，用以指引設(shè)計(jì)院和供貨商規(guī)范、準(zhǔn)確地交換接口信息。

2.2.3 編制ICM

ICM是一條條有接口編碼、交換時(shí)間和詳細(xì)交換內(nèi)容描述的設(shè)計(jì)接口的集合體。編制到這個(gè)集合體中的接口都是經(jīng)過(guò)各方事先協(xié)商同意的，接口交換時(shí)間需要與設(shè)計(jì)進(jìn)度和工程建造進(jìn)度相匹配。典型格式如表3所示。

通常情況下，在FCD-2（個(gè)月）時(shí)（FCD是電廠第一灌混凝土澆灌日期），由核電業(yè)主牽頭組織設(shè)計(jì)院和業(yè)主內(nèi)部技術(shù)人員編制接口控制手冊(cè)，涉及的接口交換內(nèi)容可以按照先近后遠(yuǎn)的原則，分階段編制和補(bǔ)充完善。匯總后的接口清單由業(yè)主通過(guò)ICM發(fā)布，供供貨商交換設(shè)計(jì)資料時(shí)使用。接口控制手冊(cè)的編寫(xiě)原則如下：①分類(lèi)設(shè)置汽輪機(jī)接口，包括機(jī)務(wù)、熱控、電氣和土建等專(zhuān)業(yè)。②根據(jù)每個(gè)接口性質(zhì)的不同，可將其分為18類(lèi)，以便于細(xì)化、區(qū)分管理。③接口交換可以分為初版和終版，交換時(shí)間以FCD為基點(diǎn)，時(shí)間跨度為半個(gè)月，不確定的項(xiàng)可用“不適用”或“以后再定”表示。接口初版是指此時(shí)間點(diǎn)提交的接口信息不完整或需要進(jìn)一步完善，這是為接口需求方在此時(shí)間點(diǎn)開(kāi)展設(shè)計(jì)工作而提供的初步的輸入資料；接口終版是指在此時(shí)間點(diǎn)需要提交接口規(guī)定的完整、準(zhǔn)確的信息，以滿足設(shè)計(jì)開(kāi)展的要求。初版與終版的時(shí)間間隔應(yīng)不小于2個(gè)月，否則只設(shè)置終版。④在填寫(xiě)接口描述欄時(shí)，應(yīng)盡量詳細(xì)，使交換雙方充分理解對(duì)方所需的輸入數(shù)據(jù)。接口內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)以“短、平、快”為原則，不宜將涉及地域廣、子項(xiàng)多、專(zhuān)業(yè)不同的內(nèi)容放入一個(gè)接口內(nèi)。⑤接口交換時(shí)間是根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)度，有相關(guān)各方協(xié)商確定的。

2.3 管理ICM

如何管理ICM可以根據(jù)業(yè)主自身的設(shè)計(jì)能力和項(xiàng)目投入的人力來(lái)決定。ICM是一本“活”文件，可以根據(jù)工程進(jìn)展情況適時(shí)修改、補(bǔ)充和完善，主要包括增加新的設(shè)計(jì)接口交換、修改設(shè)計(jì)接口交換日期、取消不必要的設(shè)計(jì)接口交換等。它直接關(guān)系到工程建設(shè)的進(jìn)度和投產(chǎn)目標(biāo)，更關(guān)系到電站投產(chǎn)后的質(zhì)量、安全性和可靠性，需要設(shè)計(jì)人員給予高度的重視。

3 先進(jìn)性和優(yōu)越性

3.1 使接口設(shè)計(jì)更規(guī)范、更科學(xué)、更可控

ICM的引入打破了汽輪機(jī)工程技術(shù)配合中的傳統(tǒng)運(yùn)作模式，使設(shè)計(jì)院和各個(gè)設(shè)備供貨商之間可按計(jì)劃節(jié)點(diǎn)、按步驟交換彼此間所需的技術(shù)資料。因?yàn)镮CM的編制是根據(jù)電廠工程建設(shè)的先后設(shè)計(jì)順序、上下游單位間的設(shè)計(jì)邏輯關(guān)系、各里程碑節(jié)點(diǎn)的進(jìn)度要求、各合同商的供貨分工等因素，經(jīng)過(guò)業(yè)主、設(shè)計(jì)院和各供貨商協(xié)商后確認(rèn)的；每個(gè)接口的交換過(guò)程都經(jīng)過(guò)接口雙方的嚴(yán)格審查和確認(rèn)，并有規(guī)范的文字記載，形成了設(shè)計(jì)輸入的依據(jù)材料，承擔(dān)著法律責(zé)任。

3.2 加強(qiáng)了工程進(jìn)度控制

ICM的引入加強(qiáng)了工程中接口設(shè)計(jì)的進(jìn)度控制，使接口設(shè)計(jì)與進(jìn)度節(jié)點(diǎn)更匹配。因?yàn)槊總€(gè)接口的交換時(shí)間、交換內(nèi)容是按照工程設(shè)計(jì)的邏輯和先后順序設(shè)置的，本身就充分體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)進(jìn)度的要求，而且也是隨著工程進(jìn)度的變化而變化的。如果接口發(fā)出方?jīng)]有按進(jìn)度設(shè)計(jì)活動(dòng)，那么，到了接口規(guī)定的交換時(shí)間它可能就提不出具體或準(zhǔn)確的接口內(nèi)容，這直接會(huì)影響接口接收方的設(shè)計(jì)輸入，從而影響工程的建造進(jìn)度。此時(shí)，ICM的管理者（業(yè)主方）可由此來(lái)檢查設(shè)計(jì)院與各供貨商設(shè)計(jì)進(jìn)度的進(jìn)展情況，并及時(shí)協(xié)調(diào)。同時(shí)，業(yè)主可評(píng)估對(duì)延誤提交信息的責(zé)任方所帶來(lái)的影響，并可作為合同支付的依據(jù)。

3.3 使技術(shù)溝通更快捷、更高效

ICM的引入減少了合同參與方日常設(shè)計(jì)中資料提交遲緩的問(wèn)題，減少了協(xié)調(diào)會(huì)召開(kāi)的次數(shù)。傳統(tǒng)的技術(shù)聯(lián)絡(luò)會(huì)模式不能很好地解決設(shè)計(jì)資料提交不及時(shí)的問(wèn)題。而使用ICM，只要各參與方按規(guī)定時(shí)間有序地交換技術(shù)資料，特別是傳真機(jī)和電子郵件的廣泛使用，使得接口交換成為了全時(shí)效、全天候的，成為了設(shè)計(jì)資料輸入的重要途徑。

3.4 減少了紙質(zhì)文件

ICM接口設(shè)計(jì)引入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)后，將原來(lái)包羅成百上千條接口資料的初版或施工版紙質(zhì)圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮游臋n，為管理者對(duì)ICM實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤和宏觀調(diào)控提供了方便的條件，進(jìn)而達(dá)到事半功倍的管理效果。

3.5 為工程進(jìn)展偏差提供實(shí)時(shí)預(yù)警

ICM數(shù)據(jù)庫(kù)為工程進(jìn)展提供了實(shí)時(shí)預(yù)警作用，設(shè)計(jì)進(jìn)度與工程進(jìn)度的偏差通過(guò)設(shè)計(jì)接口按時(shí)交換的數(shù)量就清楚了。

3.6 信息檢索更方便、更快捷

在ICM數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用輸入接口交換的通道號(hào)或關(guān)鍵字檢索，即可得到所需的相關(guān)數(shù)據(jù)和支持性文件。這種方式方便、快捷。

3.7 可重復(fù)使用于其他類(lèi)似工程

建立起來(lái)的ICM數(shù)據(jù)庫(kù)可重復(fù)地移植到不同容量、不同功率的其他類(lèi)似工程中。

4 結(jié)束語(yǔ)

核電汽輪機(jī)接口應(yīng)用接口控制手冊(cè)（ICM）進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理，體現(xiàn)出了很強(qiáng)的先進(jìn)性、優(yōu)越性和科學(xué)性。今后，燃煤汽輪機(jī)在進(jìn)行接口設(shè)計(jì)時(shí)，也應(yīng)采用這種成熟、先進(jìn)、科學(xué)的接口設(shè)計(jì)模式和ICM管理模式。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉雄.淺談核電設(shè)計(jì)的接口管理[J].勘測(cè)設(shè)計(jì)電力，2011，12（6）：73-76.

〔編輯：白潔〕

Abstract： This paper deals with the interface design of nuclear steam turbine， introduced in nuclear power engineering and application interface control manual（ICM）interface design and management related content， clarifies the coal-fired steam turbine technology interface to introduce ICM design superiority， advanced sex and necessity， in the hope of providing reference for future related work.

Key words： steam turbine； interface design； ICM design； management model