浅谈大型水电站机电设备安装工位布置和使用规划

刘鹏让，吕玉忠

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

大型水电站机电安装存在设备尺寸大、重量重、设备零部件多、多机组安装并行的特点，因此，安装的工序分解安排和场地布置规划是极为重要的一项系统工作。观音岩水电站设计装机5×600MW，总装机容量3000MW，为一等大（1）型工程。根据设计图纸资料，厂房发电机层由左向右依次布置了安装间、主厂房及集水井顶层楼板三个部分。其中，安装间尺寸为69.5m×29.5m，布置有3个工位，1#、2#工位为定、转子共用工位，用于定、转子组装工作，3#工位为转轮连轴组装工位，安装间入口侧对1#定、转子组装工位，1#工位左侧空余场地宽约19m；主厂房尺寸为170.3m×29.5m，布置了1#～5#机组；集水井顶层楼板尺寸为19.6m×29.5m，无特殊承重设计。

1 实际施工中出现的问题

（1）原计划安排：合同要求，观音岩水电站首台机组发电时间为2014年12月31日，其后每间隔4个月投产一台机组，最后一台机组发电时间为2016年4月30日。按照计划安排，其中5台机组转子在安装间专用工位上进行组装，1#机定子、3#机定子、5#机定子在安装间专用工位上进行组装，然后，吊入机坑进行绕组安装及试验，其余2#机定子、4#机定子在各自的机坑形成后，在机坑内进行组装和绕组的安装及试验。定子、转子组装时段及机坑形成时间、机组投产发电时间计划如表1所示。

因为部分定子需要在机坑进行组装，因此就需要相对应的机坑，形成时间必须提前而不能滞后，否则将严重制约机组发电目标的按期实现，还有可能因设备对场地的占用时间延长而对相临机组的安装工期造成影响。由于前期基础开挖工作严重滞后，导致机坑形成时间较晚，尤其是4#、5#机坑形成时间滞后较多，因此，原计划在机坑组装定子的计划无法实现，只能在安装间进行组装。

（2）工位、场地：观音岩水电站安装间仅布置了定、转子组装工位及转轮工位，但还有许多尺寸大、重量重的大型设备如水轮机顶盖、发电机下机架、上机架、定子吊具、转子吊具等均未布置工位，但这些设备也需要占用大量的场地，且占用时间多为2～4个月。同时，从计划安排可知，施工高峰期，至少有三台机组在分阶段进行设备的组装工作，如在进行1#机上机架组装过程中，同步也在进行2#、3#机导水机构的预装工作以及3#机定子、转子的组装等工作，使工位、场地的使用矛盾极为突出，有必要对场地进行充分、综合的规划。部分大件的尺寸、重量情况见表2。

2 采取的解决方案

2.1 对厂房内的场地布置进行全面综合的规划

（1）场地规划的原则和要求：①以现有场地为基础，并充分考虑场地的承载能力。②对尺寸大、重量重的重要设备在安装间布置专用工位，其余相对重量较轻、尺寸较小的设备组装场地则灵活布置在机组段之间的场地上。③设备组装所用的零部件箱遵循就近原则布置，即尽量在设备组装工位附近设置零部件摆放区。④工位布置必须充分考虑设备组装完成后的吊装跨越空间，即在吊运路线的前方不得有影响设备吊装的较高设备存放。⑤场地布置中必须设置行人专用通道，通道须避开施工作业区，且与安装间入口对接。

表1 定、转子组装时段汇总表

表2 部分大件的尺寸、重量情况

（2）具体规划：①先对所有的机电设备尺寸、重量进行梳理统计，列出必须在安装间进行组装和摆放的设备清单。具体有定子、转子、下机架、上机架、顶盖、转轮、定子吊具、转子吊具。②在安装间与入口相连的下游侧靠墙边布置1500mm宽的人行通道，并通过下游侧楼梯、1#机与安装间相接部位与其余各层相连，以满足人员进出要求。③在安装间左侧靠上游位置布置3#工位，用于下机架、上机架以及定子吊具组装工作。④在安装间左侧靠下游部位布置4#工位，用于水轮机顶盖的组装工作。⑤在1#、2#工位之间靠近下游的位置布置5#工位，用于水轮机顶盖及转轮的组装工作。⑥在2#工位的右下侧布置6#工位，用于水轮机顶盖、转轮的组装工作。⑦在2#工位右侧靠1#机组段分缝部位布置7#工位，用于其他中间设备的组装和工具房的摆放。⑧在集水井顶层楼板上布置8#工位，用于一些较轻部件的组装，并作为设备零部件、材料的中转场地使用。

2.2 对工位的使用进行规划

（1）工位使用必须遵循专用工位只能专用的原则，不能被其他设备或材料长期占用。专用工位只有在不使用的时段，才允许穿插使用。结合整体施工进度计划，利用Project等软件，制作工位使用逻辑图。

（2）考虑首台机定、转子不占用直线工期，

且首台上机架的组装工作，是在2#机定子吊装之后，因此，为减少桥机的吊运量，1#、2#机的定子组装放在1#工位进行，首台机定子吊具的组装则放在2#工位进行。首台机定子吊入机坑后，才在2#工位上进行首台机转子的组装工作。

（3）由于3#工位的宽度小于上机架的直径，因此在2#机定子吊入机坑后，1#工位只能用作转子的组装工作，以满足上机架的组装需求。即2#机、3#机、4#机转子在1#工位进行组装，3#机、4#机、5#机定子在2#工位进行组装。其吊具则穿插在1#、2#、3#工位进行组装和拆除。5#机转子具备组装条件时，1#工位正在进行4#机上机架的组装工作，而此时2#工位已经空出，因此将5#机转子调整至2#工位进行组装。

（4）3#工位首先进行1#机下机架的组装工作，下机架吊入机坑预装的空档期则进行2#机定子吊具的组装工作。在下机架正式吊装完成后，再进行1#机上机架的组装。1#机上机架吊入机坑后，再进行2#机下机架的组装等。如此循环穿插利用，可完成1#机～5#机下机架的组装工作，完成1#机～3#机上机架的组装工作，完成2#机～5#机定子吊具的组装工作。待4#机上机架具备组装条件时，1#工位已经完成了4#转子的组装工作，此时场地使用高峰期已过，为便于施工，将4#机、5#机上机架放在1#工位上进行组装。

（5）5#、6#工位，可以同4#工位一起交叉使用，以满足多台机组顶盖的组装及预装后存放需求。在转轮需要进场进行组装时，则必须充分考虑时间上的先后，如转轮吊装在前，则转轮原则上放在6#工位，如顶盖吊装在前，则顶盖放在6#工位，转轮放在5#工位。

（6）具体工位使用计划安排如表3所示（限于篇幅，仅列举1#～3#工位部分使用计划）。

表3 部分工位使用计划表

3 方案实施后的效果

观音岩水电站施工高峰时，1#～3#机在进行机电设备的安装工作，而4#机、5#机在进行机电埋件的安装工作，作业主线分为五条，支线若干，因此设备组装、流转频率极快，场地使用极为频繁。但整体节奏基本按照即定的计划实施，各工序衔接紧凑，施工现场井然有序，始终处于忙而不乱的受控状态，各场地利用充分，无闲置。最终在扣除前期标段交面滞后的时间外，全面提前实现了机组投产发电目标，见表4。

表4 机组投产发电时间统计表

4 结语

通过对观音岩水电站安装场地提前进行全面、系统的规划，同时，对机电设备安装的各工序进行提前的分解梳理，对各工位的使用进行详细的计划安排，并严格加以实施和控制，极大地提高了整体的作业效率。在前期标段交面工期严重滞后的情况下，全面提前实现了各机组投产发电目标，达到了预期的效果。场地规划是一个全面系统的工程，必须充分考虑桥机吊装的限制和设备组装期间的相互干扰，同时要结合各施工线路关键工序的逻辑关系进行详细的使用计划和安排。利用Project等计划软件时，应设置必要的逻辑关系限制条件，避免逻辑上的错误。在实施过程中，应严格按照既定计划和安排进行控制，避免节奏打乱后引起的施工混乱。同时应实时跟踪实施效果，结合实际施工情况，进行细微的修正和调整。对像顶盖这类预装和安装反复占用工位的部件，如考虑并行几线施工，则应多布置工位，以免工位不足引起施工停顿。