清蓄電站機(jī)電安裝工程質(zhì)量監(jiān)理控制實(shí)踐與探討

劉生國（中國水利水電建設(shè)工程咨詢中南有限公司，湖南 長沙 410014）

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清蓄電站機(jī)電安裝工程質(zhì)量監(jiān)理控制實(shí)踐與探討

劉生國
（中國水利水電建設(shè)工程咨詢中南有限公司，湖南 長沙 410014）

摘要：清遠(yuǎn)抽水蓄能電站采用高水頭、大容量、高轉(zhuǎn)速的可逆式蓄能機(jī)組，具有運(yùn)行工況切換頻繁、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜、施工質(zhì)量控制難度大等工程特點(diǎn)。本文歸納分析了該電站機(jī)電工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試質(zhì)量監(jiān)理控制要點(diǎn)，總結(jié)了機(jī)電工程亮點(diǎn)與不足以及監(jiān)理工作經(jīng)驗(yàn)，可供類似工程監(jiān)理借鑒。

關(guān)鍵詞：機(jī)電；工程；質(zhì)量；監(jiān)理；控制

1工程概況

清遠(yuǎn)抽水蓄能電站位于廣東省清遠(yuǎn)市境內(nèi)，總裝機(jī)容量128萬kW，屬于國家“十一五”重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目。地下廠房內(nèi)安裝4臺單機(jī)容量為32萬kW的可逆式蓄能發(fā)電機(jī)組，最大水頭504.5 m，額定水頭470 m，最小水頭449.3 m，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速428.6 r/min。電站輸水系統(tǒng)采用一洞四機(jī)布置，500 kV系統(tǒng)采用聯(lián)合擴(kuò)大單元接線，開關(guān)站一回出線接入電網(wǎng)。機(jī)組設(shè)備供貨商為東芝水電設(shè)備（杭州）有限公司，安裝承包商為水電十四局。工程靜態(tài)投資約42.9億元，動態(tài)投資約49.9億元。

電站主體工程于2009年12月17日開工，首臺機(jī)組于2015年11月30日投產(chǎn)發(fā)電。目前，2號機(jī)組正在進(jìn)行考核試運(yùn)行，3號機(jī)組即將靜態(tài)調(diào)試，4號機(jī)組安裝穩(wěn)步推進(jìn)，預(yù)計(jì)2016年9月全部建成投產(chǎn)。

2機(jī)電工程特點(diǎn)

2.1機(jī)電工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)

1）電站采用的是高水頭、大容量、高轉(zhuǎn)速的可逆式蓄能機(jī)組，設(shè)備制造和安裝精度要求高，施工質(zhì)量控制難度大；

2）機(jī)組運(yùn)行工況轉(zhuǎn)換頻繁、控制流程復(fù)雜，調(diào)試難度大、周期長，雙機(jī)甩負(fù)荷、多機(jī)甩負(fù)荷、球閥動水關(guān)閉等大型試驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險高；

3）機(jī)組的組裝部件多，預(yù)裝配質(zhì)量控制和設(shè)備現(xiàn)場消缺工作量大；

4）機(jī)電設(shè)備供貨商多達(dá)35家，設(shè)備制造質(zhì)量控制難度大，設(shè)備廠家之間的協(xié)調(diào)配合難度大；

5）南方電網(wǎng)安全風(fēng)險控制標(biāo)準(zhǔn)高，設(shè)備大件、重件較多，吊裝過程的安全管理難度大；

6）地下廠房機(jī)電設(shè)備安裝進(jìn)度的制約因素較多，工作面難以展開、土建機(jī)電交叉作業(yè)、設(shè)備延期交貨等，導(dǎo)致現(xiàn)場協(xié)調(diào)難度大；

7）首次通過聯(lián)合開發(fā)方式實(shí)現(xiàn)蓄能電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)國產(chǎn)化，系統(tǒng)穩(wěn)定性和科學(xué)性有待檢驗(yàn)，程序調(diào)試和修改工作量大。

2.2機(jī)組設(shè)備特點(diǎn)

1）水泵水輪機(jī)首次在國內(nèi)應(yīng)用長短葉片轉(zhuǎn)輪，水力設(shè)計(jì)性能優(yōu)越，但轉(zhuǎn)輪加工精度要求高，轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)重量39 t、直徑4 326 mm，靜不平衡偏差需小于0.8 kg；

2）蝸殼采用B610CF國產(chǎn)高強(qiáng)鋼，壁厚32～74 mm，分瓣組裝與焊接，焊接工藝復(fù)雜，容易出現(xiàn)裂紋缺陷，施工質(zhì)量控制難度大；

3）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛采用分段厚鋼板組裝，定子鐵芯采用無穿心螺桿結(jié)構(gòu)，簡化了裝配工藝，節(jié)省了工期；但磁軛的軸向受力及其穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)子偏心量控制很關(guān)鍵，且圓度、高度和水平度偏差超標(biāo)處理難度很大，消缺工期長；

4）機(jī)組部件的安裝程序不同于其它蓄能電站，要求在發(fā)電機(jī)機(jī)坑澆筑前，將水泵水輪機(jī)部件安裝完成，存在水輪機(jī)層以上混凝土澆筑間隔時間長、設(shè)備防護(hù)工作量大、公用系統(tǒng)難以形成、首臺機(jī)組調(diào)試環(huán)境惡劣等問題，土建機(jī)電施工配合和進(jìn)度控制難度大；

5）水泵水輪機(jī)座環(huán)采用分瓣組裝、現(xiàn)場不能二次機(jī)加工的結(jié)構(gòu)，座環(huán)的安裝精度調(diào)整和蝸殼混凝土澆筑施工具備挑戰(zhàn)性；

6）與機(jī)組配套的附屬設(shè)備初步技術(shù)方案落后，設(shè)備自動化程度差、控制系統(tǒng)設(shè)備龐大復(fù)雜、監(jiān)控系統(tǒng)控制方案結(jié)構(gòu)混亂、邏輯冗長復(fù)雜，導(dǎo)致施工階段設(shè)計(jì)溝通和修改難度大。

3機(jī)電工程質(zhì)量監(jiān)理控制要點(diǎn)

3.1機(jī)組安裝質(zhì)量控制

機(jī)組安裝是清蓄電站工程成敗的關(guān)鍵核心項(xiàng)目，它的安裝質(zhì)量控制至關(guān)重要。機(jī)組安裝分為水泵水輪機(jī)及進(jìn)水球閥、發(fā)電電動機(jī)、附屬設(shè)備及管路系統(tǒng)等3大部分，主要包括埋件安裝、部件預(yù)裝及組裝、機(jī)組總裝等3個階段，施工前需根據(jù)機(jī)組部件安裝工藝流程精細(xì)制定質(zhì)量控制要點(diǎn)。

水泵水輪機(jī)安裝質(zhì)量控制的重點(diǎn)和要點(diǎn)是：座環(huán)與蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動部件和進(jìn)水球閥等設(shè)備部件的安裝。發(fā)電電動機(jī)側(cè)重于定子與轉(zhuǎn)子的組裝，以及整機(jī)的中心、水平、軸線和間隙的調(diào)整。蓄能機(jī)組部件的設(shè)計(jì)、制造與安裝相比常規(guī)機(jī)組有更嚴(yán)格的要求，任何質(zhì)量差錯，都會給機(jī)組安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果。因此，機(jī)組安裝工藝與程序、檢測工具和方法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)要求等都必須滿足廠家及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對關(guān)鍵部件的預(yù)裝、組裝、調(diào)整等環(huán)節(jié)以及壓力試驗(yàn)、動作試驗(yàn)、電氣試驗(yàn)須加強(qiáng)旁站監(jiān)理。

3.2電氣設(shè)備安裝質(zhì)量控制

重點(diǎn)控制發(fā)電機(jī)電壓回路設(shè)備、主變、GIS、高壓電纜、SFC、屏柜等設(shè)備的安裝與調(diào)試質(zhì)量，必須符合廠家工藝標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求。對電氣設(shè)備的常規(guī)試驗(yàn)、特性試驗(yàn)以及二次設(shè)備的保護(hù)校驗(yàn)等須實(shí)施旁站監(jiān)理，試驗(yàn)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)應(yīng)詳實(shí)可靠。未經(jīng)核查驗(yàn)收，嚴(yán)禁設(shè)備帶電試運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)電壓回路設(shè)備質(zhì)量控制要點(diǎn)：母線位置調(diào)整和導(dǎo)體焊接、斷路器及隔離開關(guān)安裝、母線與各設(shè)備連接、試驗(yàn)檢查等。

主變質(zhì)量控制要點(diǎn)：主變運(yùn)輸就位調(diào)整、內(nèi)檢、附件安裝、絕緣油檢測及處理、試驗(yàn)檢查等。

GIS質(zhì)量控制要點(diǎn)：部件定位、組裝、抽真空、SF6充注及檢測、試驗(yàn)檢查等。

500 kV高壓電纜質(zhì)量控制要點(diǎn)：安裝器具布置、電纜敷設(shè)、蛇形調(diào)整、外觀檢查、電纜固定、試驗(yàn)檢查等。

3.3機(jī)組啟動試驗(yàn)質(zhì)量控制

清蓄機(jī)組屬高水頭、大容量、高轉(zhuǎn)速的可逆式蓄能機(jī)組，具有快速響應(yīng)、高速雙向旋轉(zhuǎn)、工況切換頻繁等運(yùn)行特點(diǎn)。近10年來，國內(nèi)蓄能電站在機(jī)組調(diào)試期間，發(fā)生過數(shù)起定子掃膛、推力軸承燒損等嚴(yán)重安全事故，俄羅斯薩揚(yáng)水電站發(fā)生過機(jī)組爆炸及水淹廠房的運(yùn)行安全事故。因此，必須高度重試機(jī)組啟動試驗(yàn)的質(zhì)量和安全管控，必須實(shí)施全過程旁站監(jiān)理。按照機(jī)組啟動調(diào)試驗(yàn)收方案和現(xiàn)場管理工作細(xì)則，重點(diǎn)做好機(jī)組啟動前、并網(wǎng)前、過速和甩負(fù)荷試驗(yàn)、考核試運(yùn)行前、商業(yè)運(yùn)行前等5個階段的檢查驗(yàn)收。

在機(jī)組啟動調(diào)試前，應(yīng)嚴(yán)格審查機(jī)組啟動試驗(yàn)大綱和設(shè)備操作規(guī)程以及作業(yè)指導(dǎo)書，對涉及啟動機(jī)組的流道、相關(guān)機(jī)電設(shè)備的施工形象及質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行全面核查，所有檢查項(xiàng)目應(yīng)符合設(shè)計(jì)、廠家及規(guī)程規(guī)范要求，并做好投運(yùn)與非投運(yùn)設(shè)備的安全隔離措施。

在機(jī)組啟動調(diào)試期間，應(yīng)建立調(diào)試日例會、設(shè)備例行檢查以及試驗(yàn)轉(zhuǎn)序制度。嚴(yán)格按照試驗(yàn)大綱及規(guī)程規(guī)范進(jìn)行調(diào)試，設(shè)備操作應(yīng)規(guī)范，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠。每項(xiàng)試驗(yàn)完成后應(yīng)進(jìn)行分析、總結(jié)并確認(rèn)，做到不漏項(xiàng)、不跨項(xiàng)。由于機(jī)組啟動試驗(yàn)風(fēng)險高，為確保人員及機(jī)組設(shè)備安全，在機(jī)組每次啟動前后，應(yīng)組織相關(guān)單位人員對發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)部件進(jìn)行重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患或異常情況應(yīng)立即停機(jī)處理。機(jī)組啟動調(diào)試完成后，應(yīng)督促安裝、調(diào)試、廠家等單位按期提交機(jī)組調(diào)試報告、試驗(yàn)記錄、設(shè)備缺陷處理報告和遺留問題清單等文件資料，及時編制機(jī)組啟動調(diào)試監(jiān)理工作總結(jié)報告。

3.4機(jī)電埋件安裝質(zhì)量控制

蓄能電站機(jī)電設(shè)備眾多，由于受地下廠房空間限制，大量水機(jī)管路、電氣管路、設(shè)備基礎(chǔ)需要預(yù)埋，埋件安裝工程量遠(yuǎn)大于常規(guī)水電站，極易發(fā)生錯埋、漏埋現(xiàn)象。因此，需落實(shí)機(jī)電/土建交面復(fù)查簽證制度，經(jīng)機(jī)電監(jiān)理復(fù)查合格后方可澆筑混凝土。

水機(jī)埋管安裝重點(diǎn)控制管道定位、配管焊接、壓力試驗(yàn)、管路清洗、支撐加固及管口臨時封堵等，其中管路壓力試驗(yàn)應(yīng)實(shí)行旁站監(jiān)理。電氣埋件安裝主要控制埋件材質(zhì)、定位加固、軟管防護(hù)、接地體焊接及過縫處理等。

3.5金結(jié)設(shè)備安裝質(zhì)量控制

金結(jié)制造與安裝重點(diǎn)控制材料設(shè)備進(jìn)場檢測、焊接工藝試驗(yàn)、焊接過程質(zhì)量、無損探傷檢測，做好壓力鋼管定位節(jié)安裝、閘門拼裝、啟閉系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等質(zhì)量控制。同時根據(jù)施工通道的布置特點(diǎn)、設(shè)備運(yùn)輸尺寸及單元重量，制定合理的金結(jié)設(shè)備二次倒運(yùn)及安裝方案，做好水道斜井、豎井鋼管和進(jìn)出水口啟閉機(jī)吊裝的安全控制。

4機(jī)電工程亮點(diǎn)與不足

4.1工程亮點(diǎn)

1）水道充水球閥和尾閘設(shè)備滴水不漏、500kV系統(tǒng)充電一次成功、首臺機(jī)組考核試運(yùn)行一次性通過；

2）水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪采用長短葉片技術(shù)，減輕了水力振動效應(yīng)，葉片抗空化效果較好，無“S”特性，水力性能優(yōu)良；

3）發(fā)電電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛采用分段磁軛厚板組裝，定子鐵芯采用無穿心螺桿結(jié)構(gòu)，廠家設(shè)計(jì)先進(jìn)，組裝質(zhì)量優(yōu)良，轉(zhuǎn)子整體偏心值為0.10 mm，優(yōu)于國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)0.15 mm；

4）蝸殼、閘門和壓力鋼管焊接質(zhì)量優(yōu)良，UT探傷一次合格率98.9%以上，4臺機(jī)組蝸殼水壓試驗(yàn)均能一次性通過，監(jiān)理部QC小組榮獲2014年度全國優(yōu)秀質(zhì)量管理小組稱號；

5）座環(huán)安裝和蝸殼混凝土澆筑質(zhì)量優(yōu)良，澆筑后的座環(huán)水平度為0.03 mm/m、最大值僅為0.19 mm，優(yōu)于國家規(guī)范0.05 mm/m、最大0.6 mm標(biāo)準(zhǔn)；

6）發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、GIS、主變、封閉母線安裝質(zhì)量優(yōu)良，交流、直流耐壓試驗(yàn)均能一次性通過；

7）1號和2號機(jī)組的中心、水平、軸線、間隙的調(diào)整質(zhì)量優(yōu)良，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，各主要部位的溫度、壓力、振動、擺度等技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于國內(nèi)同類蓄能機(jī)組；

8）科學(xué)優(yōu)化機(jī)組安裝流程，將3號、4號水泵水輪機(jī)改用檢修方式安裝，在機(jī)坑內(nèi)組裝頂蓋，加快了廠房混凝土澆筑進(jìn)度，縮短了直線工期，改善了機(jī)組調(diào)試環(huán)境；

9）全廠管路、電纜橋架和電纜敷設(shè)布置有序，層次分明、路徑清晰、工藝精細(xì)美觀，現(xiàn)地接線規(guī)范；

10）施工現(xiàn)場管理達(dá)到“5S”要求，未發(fā)生任何設(shè)備安裝事故，在南網(wǎng)基建項(xiàng)目中，首個評為電力安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化二級工程建設(shè)項(xiàng)目，首個獲得南網(wǎng)安風(fēng)體系“三鉆”認(rèn)證的基建單位。

4.2不足之處

1）機(jī)組設(shè)備制造工藝水平有待提高，部分國產(chǎn)部件缺陷較嚴(yán)重，施工期間返廠更換過一臺機(jī)組的磁極和定子線棒，影響首臺機(jī)組安裝直線工期3個月；

2）機(jī)電埋管起止位置精度較差，埋管加固及防護(hù)不到位，部分電氣埋管堵塞，管口臨時封堵措施有待加強(qiáng)；

3）部分電纜橋架彎段半徑難以滿足動力電纜轉(zhuǎn)彎要求，自動化元件電纜選型及布置路徑有待優(yōu)化；

4）機(jī)電設(shè)備管路布置與水工建筑物存在較多沖突現(xiàn)象，設(shè)計(jì)專業(yè)溝通不力；

5）部分機(jī)電設(shè)備到貨滯后，包裝存在部件混裝、難以清點(diǎn)檢查問題；

6）機(jī)電合同標(biāo)段較多，工作界面不清晰，施工協(xié)調(diào)配合工作量較大；

7）廠房裝修、照明、通風(fēng)空調(diào)和消防施工進(jìn)度相對滯后，在1號機(jī)組調(diào)試期間存在交叉施工作業(yè)情況，安全風(fēng)險和管控難度增大。

5監(jiān)理工作體會

（1）組建一支技術(shù)過硬、作風(fēng)扎實(shí)的監(jiān)理隊(duì)伍。選擇好水機(jī)、電氣、輔機(jī)、金結(jié)等專業(yè)技術(shù)骨干，重點(diǎn)控制機(jī)組安裝、高壓電氣試驗(yàn)、金結(jié)焊接質(zhì)量。

（2）精心編制機(jī)組安裝與調(diào)試質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。由于《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》GB/T8564僅是指導(dǎo)性原則規(guī)范，且偏重于常規(guī)水電機(jī)組，目前還沒有蓄能機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范。因此，監(jiān)理部組織參建單位根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范、合同、設(shè)計(jì)和廠家技術(shù)圖紙文件，按照就高不就低的原則，詳細(xì)制定了機(jī)組安裝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

（3）加強(qiáng)監(jiān)理專業(yè)技能培訓(xùn)考核。監(jiān)理部日常主要做了兩個方面的指導(dǎo)培訓(xùn)：一是監(jiān)理工作程序和“四控、兩管、一協(xié)調(diào)”職責(zé)；二是機(jī)電專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，熟悉廠家裝配圖紙及技術(shù)文件、施工設(shè)計(jì)圖紙、規(guī)程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（4）重視設(shè)備缺陷處理方案論證和質(zhì)量管控，切忌犯經(jīng)驗(yàn)主義錯誤。座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、定子、轉(zhuǎn)子、軸承等機(jī)組核心部件和母線、主變、高壓電纜、GIS等主要電氣設(shè)備的缺陷處理，一定要做好事前技術(shù)論證和消缺后復(fù)查檢測。

（5）做好機(jī)電旁站監(jiān)理規(guī)劃，落實(shí)質(zhì)量控制措施。對于設(shè)備關(guān)鍵部件的預(yù)裝、組裝、調(diào)整等環(huán)節(jié)以及壓力試驗(yàn)、動作試驗(yàn)、電氣試驗(yàn)必須加強(qiáng)旁站監(jiān)理，同時要做好重要設(shè)備充電前核查和機(jī)組啟動調(diào)試期間的設(shè)備例行檢查。

（6）抓好土建/機(jī)電交叉作業(yè)管控。土建/機(jī)電施工矛盾主要體現(xiàn)在進(jìn)度配合以及某些項(xiàng)目的專業(yè)技術(shù)協(xié)作方面，采取現(xiàn)場積極協(xié)調(diào)和專業(yè)技術(shù)交底解決問題和困難，避免發(fā)生埋件漏埋、澆筑變形、成品受損等施工質(zhì)量事故，達(dá)到又好又快的工程建設(shè)目的。

（7）正確處理好監(jiān)理與建設(shè)各方的關(guān)系，充分調(diào)動和利用廠家技術(shù)力量。按照合同約定，設(shè)備廠家需履行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)和質(zhì)量控制職責(zé)。監(jiān)理部平時比較注重過程溝通，協(xié)調(diào)好參建各方關(guān)系，使工程建設(shè)處在一個和諧、團(tuán)結(jié)、協(xié)作的氛圍之中，促進(jìn)工程建設(shè)順利進(jìn)行。

6結(jié)語

未來10年，我國抽水蓄能電站工程建設(shè)將進(jìn)入高速發(fā)展期，將新增裝機(jī)容量約5 400萬kW?！笆濉逼陂g，國家將開工建設(shè)20余座百萬級抽水蓄能電站。呈現(xiàn)出蓄能機(jī)組邁向700 m水頭/40萬kW級別、主輔機(jī)設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化、廠房混凝土澆筑與機(jī)電安裝整體招標(biāo)承建等新的趨勢。隨著抽水蓄能電站的高速發(fā)展，將會給我們機(jī)電工程監(jiān)理帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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中圖分類號：TV737

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）06-0062-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.022

收稿日期：2016-03-18

作者簡介：劉生國（1975-），男，高級工程師，從事水電站機(jī)電工程設(shè)計(jì)、監(jiān)理工作。