抽水蓄能電站機電監(jiān)理工程師履職要求及工作要點

王 智，劉生國，陳冬平

（中國水利水電建設(shè)工程咨詢中南有限公司，湖南 長沙 410000）

1 前言

我國抽水蓄能電站起步于20世紀60年代（河北崗南，1968年投運），90年代初隨著國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，西電東送步伐加快，核電建設(shè)的推進，才進入規(guī)模建設(shè)快速發(fā)展的階段，截至2021年上半年，我國抽水蓄能占電源裝機比重僅為1.4%，和發(fā)達國家相比還存在較大差距，不能有效保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行和新能源大規(guī)?？焖侔l(fā)展需要。隨著新型電力系統(tǒng)不斷推進，我國抽水蓄能行業(yè)發(fā)展邁入快車道，預(yù)計到2025年，我國抽水蓄能裝機容量將達到6 200萬kW以上；2030年，達到1.2億kW左右；2035年，抽水蓄能規(guī)模需滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求。

抽水蓄能建設(shè)工程中的機電設(shè)備安裝工程工期短、專業(yè)性強、工程量大，監(jiān)理工作的好壞直接關(guān)系到機電建設(shè)工程，因此必須對設(shè)備的主機、輔機及系統(tǒng)質(zhì)量進行全程控制。

2 抽水蓄能電站工程特點

大型抽水蓄能電站具備以下工程特點：

（1）抽水蓄能電站具備調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相和緊急事故備用功能，同一水道和機組具有抽水蓄能、放水發(fā)電兩個基本運行工況，即有正向和反向的可逆特性。

（2）水道系統(tǒng)長、機組淹沒深度大，基本采用地下廠房，水力過渡過程復(fù)雜，水道廣泛使用壓力鋼管和混凝土襯砌。

（3）水庫調(diào)節(jié)庫容小，電站日運行工況轉(zhuǎn)換頻繁，上、下水庫水位變幅較大（20 m～30 m），快速消落和上升。

（4）電站水頭（揚程）高，國內(nèi)抽蓄機組大多數(shù)屬于200 m～800 m水頭段（長龍山最高764 m、陽江705 m）。

（5）機組轉(zhuǎn)速高，遠超過常規(guī)水電機組，額定轉(zhuǎn)速達到250 r/min～600 r/min（長龍山最高600 r/min、陽江500 r/min），還有可調(diào)變速機組（河北豐寧±7%）。

（6）機組單機容量大（體現(xiàn)于水泵工況），主流機型為混流可逆式機組，單機15萬kW～40萬kW（陽江最大40萬kW）。

（7）抽蓄機組運行工況多，配套的油、氣、水系統(tǒng)和發(fā)電電壓、監(jiān)控保護等系統(tǒng)設(shè)備比常規(guī)水電站復(fù)雜。

3 機電工程難點和重點

（1）電站采用的是高水頭、大容量、高轉(zhuǎn)速的可逆式蓄能機組，安裝精度要求高，現(xiàn)場施工質(zhì)量控制難度大。

（2）機組啟動調(diào)試存在試驗項目多、工況轉(zhuǎn)換頻繁、調(diào)試難度大、調(diào)試周期長、大型試驗項目風(fēng)險高。

（3）機電設(shè)備供貨商多，設(shè)備廠家之間的配合協(xié)調(diào)難度大。

（4）機電設(shè)備大件、重件較多，蝸殼等金屬構(gòu)件有限空間焊接量大，起重吊裝和臨時用電安全風(fēng)險高，管理難度大。

（5）地下廠房空間較小，工作面難以同時展開，土建機電交叉作業(yè)、設(shè)備延期交貨、設(shè)備制造缺陷等，導(dǎo)致現(xiàn)場協(xié)調(diào)難度大，制約設(shè)備安裝進度的因素較多。

4 機電監(jiān)理履職要求

一名優(yōu)秀的機電監(jiān)理工程師需具備以下5個方面的素養(yǎng)：

（1）熟悉監(jiān)理工作程序和內(nèi)容，遵守職業(yè)操守?！八目?、兩管、一協(xié)調(diào)”的監(jiān)理職責(zé)與土建監(jiān)理一樣，但要把質(zhì)量控制放在機電監(jiān)理工作首位，合理規(guī)避監(jiān)理風(fēng)險，有序推動工程建設(shè)，形成良性的常態(tài)化施工。

（2）擁有精湛的專業(yè)技術(shù)，工程經(jīng)驗豐富。熟悉抽水蓄能電站機電工程建設(shè)過程，機組設(shè)備安裝與調(diào)試經(jīng)驗豐富，水機或電氣專業(yè)技術(shù)水平較高。

（3）工作思路清晰，能夠抓住工程的重點和難點。針對工程特點制定有效的應(yīng)對措施，機組安裝是核心，緊抓重點部位、關(guān)鍵工序和關(guān)鍵問題，提高監(jiān)理工作的前瞻性。

（4）重視制度建設(shè)，強調(diào)規(guī)范管理，用嚴格的制度管理隊伍和工程。全面領(lǐng)會業(yè)主單位的工程管理規(guī)章制度，建立健全監(jiān)理工作制度、監(jiān)理規(guī)劃和專業(yè)監(jiān)理實施細則，強化制度執(zhí)行的剛性和力度，把工作重點放在抓現(xiàn)場、抓過程、抓配合、抓落實上。

（5）具有較強的組織協(xié)調(diào)能力，能夠調(diào)動參建各方優(yōu)質(zhì)資源。按照誠信履約原則，以監(jiān)理為中心，強化過程溝通，正確處理好監(jiān)理與建設(shè)各方的關(guān)系，使工程建設(shè)處在一個和諧的氛圍中，以促進工程建設(shè)順利進行。

5 機電監(jiān)理控制要點

5.1 質(zhì)量控制

5.1.1 機組設(shè)備安裝

機組設(shè)備安裝是工程成敗的關(guān)鍵核心項目。對機組部件的安裝相比常規(guī)機組有更嚴格的要求，任何安裝差錯，都會給機組安全運行帶來嚴重后果。因此，必須高度重視機組的安裝質(zhì)量控制及設(shè)備消缺方面的工作。蓄能機組安裝工作主要有3大部分，即水泵水輪機和進水主閥、發(fā)電電動機、輔助設(shè)備及管路系統(tǒng)。其中水泵水輪機安裝側(cè)重于蝸殼與座環(huán)、主軸密封與水導(dǎo)軸承、導(dǎo)水機構(gòu)等；發(fā)電電動機側(cè)重于定轉(zhuǎn)子組裝，整機的中心、水平、軸線、間隙的調(diào)整。無論是設(shè)備組裝或安裝，其安裝工藝與程序、檢測設(shè)備和方法、質(zhì)量標(biāo)準等都必須滿足廠家及規(guī)范的要求。

5.1.2 電氣設(shè)備安裝

重點控制封閉母線、主變、GIS、高壓電纜、SFC、屏柜等設(shè)備的安裝質(zhì)量，必須符合廠家工藝標(biāo)準及規(guī)范要求。電氣設(shè)備現(xiàn)場交接試驗實行旁站監(jiān)理，督促試驗單位按規(guī)范、程序進行實施，發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作或設(shè)備異?，F(xiàn)象，應(yīng)停止試驗，做好試驗記錄，數(shù)據(jù)應(yīng)詳實可靠。加強電氣設(shè)備上電前檢查驗收工作，未經(jīng)檢查驗收，嚴禁設(shè)備帶電運行。

5.1.3 機組啟動試驗

為確保機組調(diào)試工程質(zhì)量和安全，在試驗期間，應(yīng)實施旁站監(jiān)理。在機組啟動調(diào)試前，應(yīng)嚴格審查機組啟動試驗大綱和設(shè)備操作規(guī)程及作業(yè)指導(dǎo)書，對涉及機組啟動的流道、相關(guān)機電設(shè)備的施工形象及質(zhì)量應(yīng)進行全面檢查，所有檢查項目應(yīng)符合設(shè)計、廠家及規(guī)程規(guī)范要求，并做好投運與非投運設(shè)備的安全隔離措施。

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

5.1.4 機電埋件安裝

水機埋管安裝方面，重點控制配管質(zhì)量、管路焊接、壓力試驗、管路清洗及露出砼面的管口臨時封堵，其中管路壓力試驗實行旁站監(jiān)理。埋管安裝前，要求安裝單位按照施工詳圖進行精確放樣，管路走向、出口位置應(yīng)準確，加強焊接工藝的質(zhì)量控制。

電氣預(yù)埋件安裝主要控制定位尺寸、安裝高程、材質(zhì)型號應(yīng)符合設(shè)計要求；定位固定牢靠，與混凝土結(jié)合面應(yīng)無油污和嚴重銹蝕；杜絕錯漏埋，驗收認證后方可澆筑砼。所有接地線材料型號、規(guī)格、材質(zhì)應(yīng)與施工圖紙相符，接地體的固定及連接型式，按照設(shè)備廠家和設(shè)計圖紙的要求進行施工；接地線施工主要控制：接地搭接焊、跨過土建伸縮縫或沉降縫的處理、其它結(jié)構(gòu)金屬件搭接地等。

5.2 安全管理

施工安全管理核心：嚴格按程序和制度辦事，務(wù)必令行禁止，留下監(jiān)理過程管理痕跡。重點控制機電工程安全風(fēng)險較高的項目：

（1）機電設(shè)備重件、大件的二次倒運和起重吊裝作業(yè)。

（2）蝸殼等金屬構(gòu)件有限空間的施工臨時用電。

（3）機組啟動調(diào)試階段安全風(fēng)險管控，落實安裝與調(diào)試交接驗收、設(shè)備例行檢查以及試驗轉(zhuǎn)序等制度。

5.3 進度控制

抽水蓄能電站機電工程關(guān)鍵線路是：主廠房橋機安裝→機組埋件安裝→水泵水輪機及其附屬設(shè)備安裝→發(fā)電電動機及其附屬設(shè)備安裝→流道充水→機組啟動試運行→竣工驗收，次關(guān)鍵線路是：發(fā)電電壓設(shè)備安裝→主變壓器安裝→地下GIS安裝→高壓電纜安裝→地面GIS安裝→戶外出線設(shè)備安裝→現(xiàn)場交接試驗→系統(tǒng)倒送電。

業(yè)主是工程進度控制的主導(dǎo)方，監(jiān)理配合業(yè)主緊扣關(guān)鍵線路，制定安裝施工進度計劃、設(shè)備到貨計劃、機電土建交面節(jié)點計劃，按照年、月、周分解實施。機電監(jiān)理要與土建監(jiān)理緊密配合，鎖定相互交面節(jié)點，重點關(guān)注設(shè)備到貨和設(shè)備制造缺陷處理等監(jiān)理不可控因素，及時提醒業(yè)主。

6 陽江抽水蓄能電站機電工程案例分享

6.1 工程概況

陽江抽水蓄能電站規(guī)劃裝機容量2 400 MW，分兩期建設(shè)，近期裝機容量1 200 MW，遠期工程根據(jù)電力市場的發(fā)展情況適時建設(shè)。單機容量40萬kW，電站最大毛水頭698.7 m，最小毛水頭648.8 m，極限最小毛水頭641.3 m，水輪機工況額定凈水頭653 m。機組額定轉(zhuǎn)速500 r/min，電站按一洞三機、一回出線設(shè)計。機組設(shè)備供貨商為哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，安裝承包商為中水十四局。

6.2 工程特點

（1）上、下水庫高差達670 m，電站下平洞及高壓岔管最大靜水頭799 m，最大動水頭1 108 m，全部采用鋼筋混凝土透水襯砌結(jié)構(gòu)，屬世界第一。

（2）國內(nèi)單機容量最大，單機容量400 MW，機組設(shè)計難度國內(nèi)最高、世界前三，是抽蓄機組設(shè)計制造的制高點。

（3）本工程是國家能源局“十三五”發(fā)展規(guī)劃中“實現(xiàn)40萬千瓦級、700 m級超高水頭超大容量抽水蓄能機組設(shè)計制造自主化”依托項目，電站機電設(shè)備全面國產(chǎn)化。

（4）發(fā)電電動機采用一根軸結(jié)構(gòu)，發(fā)電電動機主軸與水輪機主軸通過聯(lián)軸螺栓連接，聯(lián)軸螺栓自帶具有一定配合間隙的銷軸段用于傳遞扭矩。經(jīng)計算分析，發(fā)電電動機與水輪機連軸后機組軸系第一階臨界轉(zhuǎn)速為921.97 r/min，是飛逸轉(zhuǎn)速（725 r/min）的1.27倍（大于合同及標(biāo)準要求1.25倍）。

6.3 監(jiān)理經(jīng)驗

（1）加強監(jiān)理專業(yè)技能培訓(xùn)與考核。①充分發(fā)揮總監(jiān)團隊“傳、幫、帶”作用，全力支持和悉心指導(dǎo)的開展工作，有效促使員工快速成才；②積極開展內(nèi)部培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高員工專業(yè)技術(shù)水平和崗位履職能力。

（2）精心編制了17個機電工程專業(yè)監(jiān)理實施細則及質(zhì)量控制點設(shè)置計劃表。監(jiān)理實施細則指導(dǎo)監(jiān)理現(xiàn)場工作，使監(jiān)理人員通過各種控制方法能更好地進行質(zhì)量控制，有利于保證工程質(zhì)量。同時，編制完成《廣東陽江抽水蓄能電站遵循使用標(biāo)準規(guī)范文件清單》，并定期更新發(fā)各相關(guān)單位，對在本工程及時執(zhí)行國家新標(biāo)準規(guī)范起到了引導(dǎo)和推動作用。

（3）重視設(shè)備缺陷處理方案論證、消缺質(zhì)量管控和消缺后復(fù)查檢測，切忌犯經(jīng)驗主義錯誤。

（4）抓好土建/機電交叉作業(yè)管控。土建/機電施工矛盾主要體現(xiàn)在進度配合以及某些項目（比如蝸殼座環(huán)安裝與混凝土澆筑）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，對于蝸殼混凝土等重要倉面開展八方聯(lián)檢（即機電業(yè)主、土建業(yè)主、機電設(shè)計、土建設(shè)計、機電監(jiān)理、土建監(jiān)理、廠家、監(jiān)測單位聯(lián)合檢查）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，達到又好又快的工程建設(shè)目的。

（5）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)理中心協(xié)調(diào)好參建各方關(guān)系，有效促進工程建設(shè)順利進行。

6.4 工程亮點

（1）水泵水輪機轉(zhuǎn)輪采用5+5+16模型，長短葉片，采用流固耦合的方法進行轉(zhuǎn)輪動應(yīng)力計算，準確模擬轉(zhuǎn)輪的受力狀態(tài)，蓄能機組超高水頭國內(nèi)首次應(yīng)用，水力開發(fā)性能優(yōu)良。

（2）進水球閥裝配質(zhì)量優(yōu)良，密封性能可靠，充水運行以來，無任何滲漏。

（3）發(fā)電電動機定子組裝工藝先進、質(zhì)量優(yōu)良，鐵心磁化試驗鐵損值為1.122 9 W/kg，最高溫升7℃，最大溫差為2.2℃，屬行業(yè)領(lǐng)先。

（4）發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子磁軛采用分段磁軛厚板組裝，組裝質(zhì)量優(yōu)良，轉(zhuǎn)子整體偏心值最大為0.12 mm，優(yōu)于國家規(guī)范標(biāo)準0.15 mm。

（5）首臺機組動態(tài)調(diào)試僅用28 d時間，刷新國內(nèi)抽蓄電站首臺機組動態(tài)調(diào)試記錄。連續(xù)實現(xiàn)四個一次性成功：一次性抽水調(diào)相并網(wǎng)、一次性發(fā)電并網(wǎng)、一次性甩100%負荷成功和一次性完成工況轉(zhuǎn)換。

7 結(jié)語

為實現(xiàn)國家雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)，我國抽水蓄能電站工程建設(shè)即將迎來爆發(fā)期，國家能源局《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》明確，到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模6 200萬kW以上，目前全國已規(guī)劃183個抽水蓄能項目，其中73個已開工，110個擬建設(shè)。

我們正與偉大時代同行，面臨巨大機遇和挑戰(zhàn)，人才是第一生產(chǎn)力，加快抽水蓄能建設(shè)人才培養(yǎng)，加強工程建設(shè)管理勢在必行。思路決定出路，態(tài)度決定一切，細節(jié)決定成??！管理沒有最好，只有更好！