精益化調(diào)試在火電基建項目中的理論探索與工程實踐

文_李國敏 黎石竹 華電電力科學(xué)研究院有限公司

調(diào)試工作是新建火電機(jī)組設(shè)計、安裝、試運到商業(yè)運行的最后一道環(huán)節(jié)，調(diào)試質(zhì)量將直接影響機(jī)組長期安全穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運行。目前現(xiàn)狀是調(diào)試單位以保證調(diào)試期間機(jī)組的安全、穩(wěn)定運行為首要目標(biāo)，對機(jī)組投產(chǎn)后的整體性能及運行的經(jīng)濟(jì)性重視不夠。在此背景下精益化調(diào)試管理理念的引入帶動火電廠基建調(diào)試工作往現(xiàn)代化管理的目標(biāo)發(fā)展。

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1.1 精益化調(diào)試目標(biāo)

通過精益化調(diào)試，提升發(fā)電企業(yè)經(jīng)營效益，主要目標(biāo)為：①使機(jī)組各指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)計值，提高機(jī)組效率及可靠性，降低煤耗、水耗等指標(biāo)，有效控制燃料成本。②優(yōu)化設(shè)計和機(jī)組運行方式，有效降低基建投資和運營成本，降低各項財務(wù)費用。③提高機(jī)組自動化水平和運行可靠性，優(yōu)化人員配置，降低人工成本及管理費用。

1.2 精益化調(diào)試內(nèi)涵

精益化調(diào)試采用火電基建項目全過程管理模式。將調(diào)試工作延伸到設(shè)計、施工、安裝、監(jiān)理、運行等各個環(huán)節(jié)；注重降低無效投資，保證機(jī)組效益，挖掘潛力，圍繞機(jī)組長期穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行進(jìn)行精益調(diào)試。

精益化調(diào)試就是將火電基建項目的最終目標(biāo)逐一分解、量化，采用具體的數(shù)據(jù)和程序作為精益化調(diào)試的過程控制單元。將常規(guī)調(diào)試項目標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化，明確調(diào)試關(guān)鍵指標(biāo)及細(xì)則要求。根據(jù)控制參數(shù)對火電機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性影響的程度，對常規(guī)調(diào)試的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了提高；適度提高了部分調(diào)試項目要求，將生產(chǎn)期試驗項目與性能試驗項目前移，確保精益化調(diào)試的效果，同時滿足《火力發(fā)電建設(shè)工程機(jī)組調(diào)試質(zhì)量驗收及評價規(guī)程》（DL/T5295-2013）和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 精益化調(diào)試組織機(jī)構(gòu)

傳統(tǒng)的調(diào)試組織機(jī)構(gòu)，主要由分部試運組、整套試運組、驗收檢查組及生產(chǎn)運行組構(gòu)成。精益化調(diào)試的引入，采用設(shè)置精益化調(diào)試組的副指揮機(jī)構(gòu)承擔(dān)精益化調(diào)試工作，主要職責(zé)是：

①參與設(shè)計過程中的機(jī)組參數(shù)優(yōu)化。

②負(fù)責(zé)單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試、整套啟動調(diào)試參數(shù)優(yōu)化及控制目標(biāo)制定。

③負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)調(diào)試參數(shù)控制技術(shù)方案編制及指導(dǎo)運行控制。

④組織研究精益化調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題。

⑤負(fù)責(zé)驗收精益化調(diào)試的評定。

1.4 精益化調(diào)試實施路徑

精益化調(diào)試采用“事前策劃、事中監(jiān)控、事后評價、持續(xù)改進(jìn)”的質(zhì)量管理思路。事前策劃參與項目可行性研究、項目任務(wù)書、初步設(shè)計、施工設(shè)計、調(diào)試技術(shù)調(diào)研；事中監(jiān)控參與設(shè)備采購、建筑施工、設(shè)備及管線安裝、電氣安裝、儀表安裝、啟動調(diào)試；事后評價參與設(shè)備可靠性、自動化水平、機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、竣工驗收；針對發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)行閉環(huán)管理，持續(xù)改進(jìn)。精益化調(diào)試主要負(fù)責(zé)啟動調(diào)試過程單體調(diào)試、分系統(tǒng)調(diào)試、整套啟動調(diào)試工作。

1.4.1 單體調(diào)試質(zhì)量控制

（1）提高機(jī)組儀表準(zhǔn)確性

組織技術(shù)人員對現(xiàn)場儀表進(jìn)行抽檢，對不滿足校驗精度的儀表及時校驗或更換。實現(xiàn)單體調(diào)試期間就地與DCS 儀表投入率95%，儀表準(zhǔn)確率97%，保證單體調(diào)試的質(zhì)量。DCS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率測試、DCS 信號衰減率測試工作；在控制系統(tǒng)DPU 以及網(wǎng)絡(luò)切換中采用錄波儀進(jìn)行數(shù)據(jù)比對分析，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

（2）單體試運嚴(yán)格執(zhí)行啟動條件

輔機(jī)設(shè)備在首次試轉(zhuǎn)時確認(rèn)監(jiān)控儀表齊全、校驗準(zhǔn)確。由DCS 控制的輔機(jī)，電動機(jī)單獨試轉(zhuǎn)在DCS 操作。單機(jī)試轉(zhuǎn)前逐條確認(rèn)啟動條件，不具備啟動條件時不得采用臨時措施強(qiáng)制啟動。

（3）嚴(yán)格質(zhì)量驗收

單體調(diào)試質(zhì)量驗收由施工單位組織，建設(shè)單位、生產(chǎn)單位、監(jiān)理單位、設(shè)備廠家、調(diào)試單位等參建單位共同參加，驗收合格后，辦理多方聯(lián)合驗收簽證單。嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)程規(guī)范和設(shè)備廠家相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對比，達(dá)不到精益化調(diào)試要求的，查找原因，完成整改要求。

1.4.2 分系統(tǒng)調(diào)試質(zhì)量控制

（1）強(qiáng)調(diào)分系統(tǒng)試運的完整性

分系統(tǒng)試運必須在單體調(diào)試合格后進(jìn)行，調(diào)試單位參加單體調(diào)試的驗收，并對調(diào)試結(jié)果驗收簽證。分系統(tǒng)調(diào)試前，認(rèn)真檢查系統(tǒng)的完整性，所試運系統(tǒng)的各項驗收簽證資料應(yīng)齊全、完整。分系統(tǒng)調(diào)試的操作，使用正規(guī)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行，設(shè)備保護(hù)、程序控制裝置必須投運。

（2）執(zhí)行啟動檢查卡制度

在每個分系統(tǒng)調(diào)試前，調(diào)試單位提出進(jìn)入分系統(tǒng)調(diào)試的安全、設(shè)備、系統(tǒng)和技術(shù)條件，特別是空氣動力場、化學(xué)清洗、鍋爐吹管，在試驗前組織各參建單位逐項進(jìn)行條件確認(rèn)，并辦理驗收簽證。

（3）強(qiáng)化熱控、電氣專業(yè)聯(lián)鎖保護(hù)條件確認(rèn)

調(diào)試單位熱控、電氣專業(yè)對聯(lián)鎖保護(hù)邏輯、定值進(jìn)行仔細(xì)調(diào)試和驗證，并組織相關(guān)單位進(jìn)行驗收，辦理簽證手續(xù)。尤其是調(diào)試保護(hù)邏輯時，針對不同設(shè)備、不同安裝方式采取針對性的傳動、優(yōu)化。

1.4.3 整套啟動調(diào)試質(zhì)量控制

（1）強(qiáng)調(diào)整套啟動試運的完整性

堅持整套啟動前的現(xiàn)場、設(shè)備、系統(tǒng)、技術(shù)和安全條件，仔細(xì)盤查分系統(tǒng)調(diào)試的完整性和可靠性。嚴(yán)格落實精益化調(diào)試的實施計劃，評估各項目的重點和難點。

（2）嚴(yán)格完成調(diào)試試驗項目

為達(dá)到機(jī)組長周期、安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行的長遠(yuǎn)目標(biāo)，在整套啟動試運期間除完成規(guī)定的調(diào)試項目外，還應(yīng)完成下列增項試驗項目：鍋爐燃燒調(diào)整試驗、鍋爐制粉系統(tǒng)優(yōu)化、機(jī)組軸系振動試驗（包括變油溫、變排汽溫度等工況）、機(jī)組RB 試驗。

（3）深化調(diào)試，擴(kuò)寬機(jī)組的運行適應(yīng)性

嚴(yán)格按照《火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)驗收測試規(guī)程》中關(guān)于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)定值擾動試驗、負(fù)荷變動試驗等要求，深化ACE 涉網(wǎng)試驗，增加極端工況、大跨度負(fù)荷擾動測試，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力。

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2.1 精益化調(diào)試技術(shù)措施

2.1.1 組織策劃“零距離”融合

技術(shù)人員提前介入基建過程管理，重視基建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集與整理，對基建過程進(jìn)行全方位監(jiān)督，實現(xiàn)鍋爐、汽機(jī)、電氣、金屬、環(huán)保、節(jié)能等十二項技術(shù)監(jiān)督措施的強(qiáng)化、落實；對調(diào)試過程中出現(xiàn)的缺陷、隱患和需完善的項目及時歸納整理，系統(tǒng)化、信息化地形成數(shù)據(jù)庫，閉環(huán)管理。

2.1.2 優(yōu)化前移，實行全壽命管理

嚴(yán)格設(shè)計圖紙和方案的審查，提高問題預(yù)見性，合理確定試驗項目，細(xì)化調(diào)試措施。組織調(diào)試單位參加工程設(shè)計聯(lián)絡(luò)會、設(shè)計審查和施工圖會審，協(xié)助確定性能試驗測點布置；組織相關(guān)單位結(jié)合DCS 設(shè)計說明進(jìn)行邏輯審查，優(yōu)化控制策略；調(diào)試期間，根據(jù)工期情況合理穿插制粉系統(tǒng)優(yōu)化、燃燒調(diào)整優(yōu)化等生產(chǎn)期調(diào)試項目。

2.1.3 實現(xiàn)機(jī)組“零缺陷”移交生產(chǎn)

嚴(yán)格按照《火力發(fā)電建設(shè)工程機(jī)組調(diào)試技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，細(xì)化調(diào)試項目，并按照《火力發(fā)電建設(shè)工程啟動試運及驗收規(guī)程》和《火力發(fā)電建設(shè)工程機(jī)組調(diào)試質(zhì)量驗收及評價規(guī)程》的要求嚴(yán)格驗收。

調(diào)試過程中，結(jié)合設(shè)備及項目實際情況，共確定了六大專業(yè)455 項調(diào)試項目，較常規(guī)調(diào)試拓展20 項，優(yōu)于常規(guī)調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)28 項，實現(xiàn)了逐項調(diào)試的有效落實，做到全過程“零問題”閉環(huán)管理。

加強(qiáng)缺陷管理，分系統(tǒng)調(diào)試前，組織各參建單位按照系統(tǒng)啟動檢查卡逐項進(jìn)行條件確認(rèn)，嚴(yán)格落實啟動條件。對于啟動前系統(tǒng)所發(fā)現(xiàn)缺陷進(jìn)行分類匯總、分析，查找真正原因并督導(dǎo)施工單位徹底解決，由試運指揮部組織驗收，實現(xiàn)閉環(huán)管理。

2.1.4 優(yōu)化運行參數(shù)指標(biāo)，滿足驗評和設(shè)計要求。

嚴(yán)格控制機(jī)組各參數(shù)指標(biāo)，適度提高酸洗、吹管等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)，保證運行中汽、水、油品質(zhì)，為機(jī)組安全運行奠定良好基礎(chǔ)。對3、4#鍋爐進(jìn)行全負(fù)荷（三個工況：50%、75%、100%）動力場冷態(tài)模擬試驗，使燃燒器所有風(fēng)門內(nèi)、外部開度及角度誤差小于1%。在此基礎(chǔ)上，為保證鍋爐燃燒效果，對鍋爐左、右側(cè)一次風(fēng)速偏差進(jìn)行了精準(zhǔn)調(diào)試，各角一次風(fēng)速偏差小于3%，優(yōu)于常規(guī)5%的要求，較好地控制了爐膛火焰中心位置，從而消除了爐膛煙溫偏差。

2.1.5 “優(yōu)選方案”降低損耗

重視對標(biāo)體系的建立與健全，促進(jìn)各項能耗指標(biāo)的持續(xù)降低。組織各參建單位針對調(diào)試項目逐個制定多種方案，優(yōu)選后下發(fā)執(zhí)行。針對鍋爐燃燒調(diào)整，綜合對比磨煤機(jī)煤粉細(xì)度、一次風(fēng)量、二次風(fēng)門開度對飛灰含碳量的影響力，以單一變量調(diào)整為原則制定調(diào)試方案，綜合對比，合理確定鍋爐最佳運行方式；對照廠家說明書對各加熱器水位進(jìn)行精益化調(diào)試，通過對比不同加熱器、不同水位對給水溫度的影響，合理制定出各加熱器運行的水位要求，提高機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)一步提高機(jī)組的煤種適應(yīng)性，拓寬調(diào)整范圍，優(yōu)化調(diào)節(jié)方式，在不同負(fù)荷下進(jìn)行鍋爐燃燒調(diào)整，合理配風(fēng)。通過鍋爐配風(fēng)試驗、磨煤機(jī)調(diào)整試驗，優(yōu)化鍋爐運行方式，降低機(jī)組供電煤耗。

2.1.6 “零差錯”規(guī)范操作，“精調(diào)整”修正指標(biāo)

制定嚴(yán)密的調(diào)試規(guī)程與措施，采用操作卡制度，按照既定調(diào)試方案。細(xì)化操作流程，加強(qiáng)調(diào)試過程的監(jiān)督與規(guī)范，杜絕誤操作，實現(xiàn)零故障。細(xì)化調(diào)試的各項指標(biāo)，分類、分項梳理，綜合各項因素對規(guī)程、參數(shù)等進(jìn)行持續(xù)修正、改進(jìn)，實現(xiàn)機(jī)組投產(chǎn)后整體性能最優(yōu)。

2.1.7 將調(diào)試與技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合

調(diào)研同類型機(jī)組調(diào)試經(jīng)驗與新近投產(chǎn)機(jī)組出現(xiàn)的問題，根據(jù)機(jī)組采用新技術(shù)的特點，改進(jìn)調(diào)試策略，針對關(guān)鍵項目進(jìn)行重點突擊，提升機(jī)組運行的性能指標(biāo)。采用旋匯耦合+管束式除霧器技術(shù)，實現(xiàn)脫硫除塵一體化，降低能耗，滿足超低排放要求；采用尿素水解裝置脫硝系統(tǒng)，有效解決熱解爐冬季結(jié)晶問題，經(jīng)濟(jì)效益明顯；脫硫系統(tǒng)采用圓盤脫水機(jī)，創(chuàng)新采用濾布與無紡布替代陶瓷盤片，降低生產(chǎn)運營成本；開展現(xiàn)場電纜精益化管理，優(yōu)化電纜敷設(shè)路徑，嚴(yán)控電纜領(lǐng)用與敷設(shè)環(huán)節(jié)，節(jié)約基建投資；加強(qiáng)對四大管道的設(shè)計優(yōu)化，采取彎頭改彎管、縮短四大管道長度等方式，節(jié)省重量、提高管道效率、降低熱耗。

2.2 精益化調(diào)試實施效果

在華電山西能源某電廠實施精益化調(diào)試管理方式，機(jī)組競爭力得到顯著提升。

2.2.1 有效降低調(diào)試成本

試運全程采用微油點火方式，僅消耗燃油687.5t，比集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)降低約700t，節(jié)約費用約420 萬元。

完成主要輔機(jī)的并列運行工況試驗和最大出力工況試驗，并繪制了主要輔機(jī)性能曲線，滿負(fù)荷試運期間輔機(jī)廠用電率較設(shè)計值降低0.3%。

將4#機(jī)組調(diào)試安排在供熱季并投入熱網(wǎng)運行，試運期間共計完成供熱量26.3 萬GJ，增收723 萬元。

2.2.2 煤耗等各項指標(biāo)均位居同類型機(jī)組前列

廠用電率3、4#機(jī)組分別為5.74%、5.83%，低于設(shè)計值6.10%，在近兩年投產(chǎn)的350MW 機(jī)組中位居第一；3、4#機(jī)組純凝供電煤耗（正平衡）分別為309.7g/kWh、307.5g/kWh，均低于設(shè)計值316.3g/kWh，年節(jié)煤22000tce，節(jié)約運營成本1000余萬元。項目實現(xiàn)了168h 試運后的長周期安全穩(wěn)定運行。電網(wǎng)調(diào)度停備前，4#機(jī)組連續(xù)運行102d，3#機(jī)組連續(xù)運行21d。

2.2.3 環(huán)保設(shè)施達(dá)到超低排放要求，投資和運營成本降低

機(jī)組在滿負(fù)荷試運及試生產(chǎn)階段NOX排放濃度為30～35mg/m3，SO2排放濃度為15～20mg/m3，煙塵排放濃度為1～2mg/m3，各項環(huán)保指標(biāo)均優(yōu)于超低排放標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了超低排放。

通過技術(shù)創(chuàng)新，采用旋匯耦合+管束式除霧器技術(shù)，實現(xiàn)脫硫除塵一體化，較常規(guī)技術(shù)降低投資4000 萬元以上；采用尿素水解裝置，年節(jié)約生產(chǎn)運營成本約200 萬元；脫硫系統(tǒng)采用圓盤脫水機(jī)，年節(jié)約生產(chǎn)運營成本約300 萬元；通過優(yōu)化電纜敷設(shè)路徑，優(yōu)化率達(dá)到16.63%，節(jié)約金額約1700 萬元。

3 結(jié)語

作為火電基建項目，精益化調(diào)試是機(jī)組轉(zhuǎn)入商業(yè)運行的最后一個重要環(huán)節(jié)，調(diào)試單位要盡早介入，發(fā)揮技術(shù)指導(dǎo)作用。要做到精益化管理，就要從源頭把控，按照精益化管理方案和要求，結(jié)合實際，抓住調(diào)試重點，制訂具體實施方案，做到目標(biāo)明確、任務(wù)清晰、措施得力，不斷將精益化管理引向深入。踐行精益化調(diào)試工作，是精益化管理在火力發(fā)電領(lǐng)域的延伸，是全面提升火電生產(chǎn)效益的又一重要手段。

精益化調(diào)試通過在華電山西能源某電廠基建的實踐，無論從過程管控還是綜合效益方面均獲得良好效果，使機(jī)組投運后各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)位居行業(yè)前列，具有很強(qiáng)的可行性和推廣性，可廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)同類型項目。