電站鍋爐可制造性、可安裝性、可維護(hù)性設(shè)計(jì)的研究

宋國(guó)慶，胡超見(jiàn)，李廣慧，王文滸

(1.高效清潔燃煤電站鍋爐國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司)，哈爾濱 150046；2.哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046)

0 引 言

國(guó)內(nèi)電力行業(yè)，各種技術(shù)不斷進(jìn)步，能力不斷提高，用戶的思維在不斷轉(zhuǎn)變，要求和需求也在不斷的變化和提高，對(duì)于設(shè)備的設(shè)計(jì)制造供貨單位來(lái)說(shuō)，用戶的各種要求和需求都應(yīng)給予滿足或盡快給予滿足，否則會(huì)逐漸失去市場(chǎng)，失去競(jìng)爭(zhēng)能力，被市場(chǎng)淘汰，鍋爐作為電站的核心裝備更是如此。

用戶的要求主要有供貨周期短、價(jià)格低、安全可靠、使用便捷、維護(hù)方便等，這些要求都需要通過(guò)設(shè)計(jì)、制造、安裝等過(guò)程給予滿足，而設(shè)計(jì)又是源頭，直接關(guān)系到鍋爐的方方面面，所以在設(shè)計(jì)之初就該充分考慮鍋爐的可制造性、可安裝性、可維護(hù)性。

1 概 述

鍋爐在最初設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮要讓制造出來(lái)的產(chǎn)品又快、又好、又省，使用方便,檢修容易，為用戶創(chuàng)造超出其預(yù)期的價(jià)值，所以在設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)工程師、工藝工程師、生產(chǎn)技術(shù)人員、車(chē)間工人、現(xiàn)場(chǎng)安裝人員就應(yīng)該一起研究，利用自己豐富的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，從以下幾方面(不限于此)重點(diǎn)考慮。

因受具體人員、工具、操作方法、環(huán)境的影響，具體數(shù)據(jù)無(wú)法確定，所以以下多為定性描述，供設(shè)計(jì)者借鑒，設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)具體情況而定。

2 關(guān)于可制造性設(shè)計(jì)

(1)減少零部件種類。雖然鍋爐的整體結(jié)構(gòu)型式不同，但有很多零部件的基本結(jié)構(gòu)是相同的，只是尺寸略有差別，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其統(tǒng)一，或?qū)⒁徊糠至慵y(tǒng)一，推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，降低材料和零件的管理難度、制造難度，縮短周期。并建立標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫(kù)，隨著技術(shù)的進(jìn)步而不斷更新，這樣有利于提高全系列產(chǎn)品零部件通用。

(2)結(jié)構(gòu)形式應(yīng)為了自動(dòng)化設(shè)備而改進(jìn)。減少人的操作，提高自動(dòng)化水平是制造業(yè)的發(fā)展方向，但自動(dòng)化設(shè)備的要求與人的會(huì)有差別，在設(shè)計(jì)時(shí)要做長(zhǎng)期考慮，為使用自動(dòng)化設(shè)備時(shí)對(duì)零部件不做修改或簡(jiǎn)單修改即可。

(3)結(jié)合現(xiàn)有模具。各制造廠的設(shè)備很難是一樣的，且都有自己的制造工藝和模具，為了能快速批量生產(chǎn)，應(yīng)結(jié)合自己現(xiàn)有的模具設(shè)計(jì)產(chǎn)品，相似的產(chǎn)品最好設(shè)計(jì)成能使用相同的模具制造，且在設(shè)計(jì)前就該確認(rèn)好，以減少車(chē)間換模。

(4)結(jié)合現(xiàn)有制造水平。制造水平由設(shè)備的能力、人員的能力、生產(chǎn)組織管理能力等因素決定，對(duì)于制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，保證生產(chǎn)是首要的，制造水平的提升是公司考慮的事情，對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，要熟知本企業(yè)的制造水平，設(shè)計(jì)合適的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不要過(guò)于復(fù)雜，以免交付的產(chǎn)品質(zhì)量、周期、成本得不到滿足。

(5)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，易于裝配。很多零件需要在制造廠內(nèi)組裝后出廠，對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)的鍋爐行業(yè)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品類型多、批量小，設(shè)備自動(dòng)化程度低，人工裝配工作量占比大，設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合車(chē)間工作條件、工裝設(shè)備等，在滿足產(chǎn)品功能需求的前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)最簡(jiǎn)單化，盡量采用一次成型件替代組裝件，尤其是焊接件，且隨著技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)不斷優(yōu)化已有的產(chǎn)品。

3 關(guān)于可安裝性設(shè)計(jì)

電站鍋爐是系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件數(shù)量巨多的產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量巨大，工作環(huán)境差，且?guī)缀醵际侨斯ね瓿?，最好的辦法是盡量將產(chǎn)品模塊化，在制造廠內(nèi)裝配好，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作量。

不過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作還是少不了的，設(shè)計(jì)者應(yīng)重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面考慮。

(1)安裝空間。即安裝時(shí)人員和設(shè)備所需要的移動(dòng)、操作的空間。零部件間的距離要滿足站位、手、胳膊、設(shè)備等操作的需要。特別要注意小間隙位置、圈焊位置，要考慮焊條、焊槍、手的回轉(zhuǎn)空間和焊后檢查需要的空間。另外還要考慮安裝誤差所需要的空間。

(2)安裝順序。一般安裝順序是由內(nèi)到外、由上向下、由一側(cè)到另一側(cè)、由基準(zhǔn)到遠(yuǎn)端。有很多零部件是配套安裝的，比如吊掛裝置、管屏的密封裝置、穿在管子/管屏/吊桿上的附件等。與受熱面配套的裝置(如密封盒、固定件等)最好單元化，幾個(gè)一組的形式，這樣有利于分散安裝，同步施工。對(duì)于有特殊要求的要在圖紙上顯著標(biāo)明。

(3)施工方便性。最好的辦法是簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、成套供貨。減少旋擰、焊接的工作量，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)至少要在設(shè)計(jì)者心里模擬出空間和順序，保證現(xiàn)場(chǎng)首先能夠?qū)崿F(xiàn)，然后追求簡(jiǎn)易方便。若技術(shù)條件允許的話采用仿真分析最好。

4 關(guān)于可維護(hù)性設(shè)計(jì)

鍋爐的很多設(shè)備屬于易損件，如爐內(nèi)受熱面及其附件，受高溫高壓，又有煙氣沖刷，損耗快，爐內(nèi)低溫受熱面及其附件，受灰粒磨損嚴(yán)重，需要經(jīng)常檢修維護(hù)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮人員行動(dòng)方便、設(shè)備拆裝方便等，若能實(shí)現(xiàn)免維護(hù)就更好了。

(1)所有的位置均應(yīng)為人員檢修預(yù)留通道，讓檢修人員直接到達(dá)，或可搭建平臺(tái)后到達(dá)，或利用設(shè)備到達(dá)，并能夠開(kāi)展檢修維護(hù)工作。

(2)在爐墻的合適位置留有人孔門(mén)，具體位置應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)模擬檢修人員路徑，確定在方便進(jìn)出、傳遞工具的位置。

(3)所有結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、分散、獨(dú)立，減少互相關(guān)聯(lián)、影響，以便拆裝。

(4)緊固件盡量選用能快速旋緊的；若是焊接，要考慮將來(lái)方便破壞焊縫，以便拆裝。

(5)盡量避免在安裝現(xiàn)場(chǎng)在受壓件上直接焊接，要有預(yù)焊件。

(6)所有易損核心零部件均應(yīng)有防護(hù)措施和裝置。

5 如何實(shí)現(xiàn)可制造性、可安裝性、可維護(hù)性設(shè)計(jì)

以上所述說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，若想真正滿足以上要求，需要做好以下幾個(gè)方面：

(1)思想觀念

參與設(shè)計(jì)的人員要有全局意識(shí)，要把鍋爐及配套設(shè)備看作一個(gè)整體，要考慮設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)的所有過(guò)程。

要有合作意識(shí)，所有的設(shè)計(jì)工作都不是一個(gè)人能獨(dú)立完成的，設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、安裝、用戶等需通力合作，綜合考慮各方意見(jiàn)。

還要有系統(tǒng)思維，分析清楚相互之間的影響，不能顧此失彼。

還要有創(chuàng)新思維，敢于打破常規(guī)，突破傳統(tǒng)，標(biāo)新立異，與時(shí)俱進(jìn)。

(2)工作方式

能將大家的思想、意見(jiàn)、建議融合到一起，統(tǒng)一行動(dòng)，最直接有效的方式就是團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目制，大家就像一家人做事一樣，開(kāi)誠(chéng)布公，沒(méi)有隔閡，共同努力。但傳統(tǒng)制造業(yè)受體制和企業(yè)文化的影響很難施行。

若不能采取團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目制，則需要建立高效的信息傳遞或共享機(jī)制，保證信息傳遞的快速、精準(zhǔn)、方便，雖沒(méi)有組建團(tuán)隊(duì)，但可以隨時(shí)共同議事。雖然這樣做相對(duì)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的方式效率低，但也能達(dá)到可接受的效果。

最落后的就是分工明確，部門(mén)獨(dú)立，按工作流程逐級(jí)審核反饋制，這樣各自為政，無(wú)法生產(chǎn)出簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠、物美價(jià)廉的產(chǎn)品，在非壟斷行業(yè)會(huì)逐漸失去競(jìng)爭(zhēng)力。

(3)薪酬績(jī)效和激勵(lì)機(jī)制

這是實(shí)現(xiàn)工作目標(biāo)的保障和基本制度，是對(duì)積極方向的導(dǎo)引，雖不能做到完全公平公正合理透明，但也得讓大家全部認(rèn)可接受，消除員工的顧忌和疑慮，踏實(shí)安心的工作。

(4)知識(shí)的積累與傳承

這是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)改進(jìn)的重要保障，不能前人經(jīng)歷過(guò)的，后人再經(jīng)歷一遍，要能將所有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)文件化并方便使用，并建立科學(xué)的管理制度，保持知識(shí)的積累與傳承。

(5)企業(yè)制度和文化

以上幾條合到一起就是企業(yè)的制度和文化，對(duì)于傳統(tǒng)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一場(chǎng)變革。

6 結(jié)束語(yǔ)

可制造性、可安裝性、可維護(hù)性不是獨(dú)立的，有著共同的目標(biāo)就是簡(jiǎn)單方便。這些也不是新概念，在汽車(chē)、電子等技術(shù)先進(jìn)的行業(yè)發(fā)展的已經(jīng)很成熟了，但對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)來(lái)講卻沒(méi)有可復(fù)制的道路，結(jié)合不同的制度和文化，需要開(kāi)辟適合自己的大道。但不管怎么樣、在什么時(shí)候，可制造性、可安裝性、可維護(hù)性都應(yīng)該是設(shè)計(jì)者必須考慮的，只是采取的方式不同、考慮內(nèi)容不同。