大型水轮发电机组设备制造过程的质量监督

2020-01-20文金选

中国设备工程 2020年21期

关键词：水轮套件发电机组

文金选

（郑州国电机械设计研究所有限公司，河南郑州 450000）

从2006年三峡大坝正式建成至今，我国为满足工农业生产和防洪抗涝的需求，陆陆续续建设了拉西瓦、官地、白鹤滩、叶巴滩、乌东德等多个水电站，这些水电站的技术复杂、工艺要求不一，但是，具有共同的特点，就是因其规模庞大都使用了大型水轮发电机组。

从当前的使用情况来看，虽然大型水轮发电机组得到水电站的青睐，其建设技术在多年的探索和完善下满足了水电站安全运行的基本要求，但是，我国的大型水轮发电机组的研究起步较晚，尽管当前得到了广泛应用，但是在制造工艺层面，仍然存在诸多的问题没有解决。

基于这一现实，本文结合实际经验和所学知识，从设备制造的角度探讨具体可行的改进措施，希望能够为相关人士提供一定的参考和借鉴。本文将首先从水轮发电机的内容开始论述，然后，指出当前大型水轮发电机应用过程中出现的问题，并提出合理有效的解决措施。

1 水轮发电机

水轮发电机是一种用水轮机作为原动机把水能转为电能的发电机，是当前水电站生产电能并且普遍应用的一种主要动力设备，其主要由转子、定子、制动器、导轴承和机架等部分构成。其运行原理是当水流通过水轮机时，水流可以带动水轮机进行运转，这一过程中水能转换成了机械能，而水轮机的转轴可以带动发电机的转子运动，从而进一步将机械能装换成电能，并最终以电能的形式输出。

根据功率和转速等级的不同，可以对水轮发电机进行微型、小型、中型和大型的划分，当前世界对水轮发电机大小的划分标准尚未统一，在我国的划分体系中，额定功率在10000kW以上的为大型水轮发电机，不同类型的水轮发电机的转速也不同，大型水轮发电机低速状态时额定转速小于100r/min，中速状态时额定转速在100～375r/min，高速状态时额定转速大于375r/min。

2 大型水轮发电机组设备质量控制的特点和注意事项

第一，制造工艺层面。大型水轮发电机组主要的组成部套件包括转轮、座环、水轮机大轴和导水机等。绝大多数部套件是由钢板焊接而成的，为了满足运输的需求，这些部套件需要进行分部制作，这极大地增加了整个水轮发电机组焊接的工作量，因此，部套件焊接的质量成为控制水轮发电机组质量的关键之一。此外，大型水轮发电机组使用的大部分部件都是非标准件，这些部件需要经过人工焊接，然后，通过热处理后再进行机械加工。由于人工焊接具有较大的不稳定性，并且容易产生误差，所以生产部件的尺寸不同，具有差异。并且焊接、热处理都属于特殊的工艺过程，部分材料在高温高压的作用下其性能会发生变化，而当前尚没有对材料性能和尺寸的完善的测量方法。

第二，元器件的采购层面。为保障大型水轮发电机组的建设，需要对生产过程所需的元器件的产地、性能和质量进行严格的把控并按照合同规定进行审查，但是，在实际工作中，经常会出现由于相关工作人员思想麻痹大意放松了审查，导致大量不合格材料的涌入，影响发电机组设备的质量。其次，近年来由于水电工程项目的大批量建设，很多生产厂家为了赶工期、减少作业压力，会根据部套件的不同进行不同的分包，分包虽然提高了生产的效率，但是，加大了彼此之间协调沟通的工作量，增加了设备出现制造故障的概率。

第三，成本问题。大型水轮发电机组的零部件的成本高，高达几千万，其制造周期也长，长达一年。这导致一旦出现质量问题需要返工处理时，工程项目组需要面临高昂的成本费用，并且工期也要大幅度延长，从而影响整个项目的施工进程。

第四，验收问题。近年来，为了赢得投标，承包商在投标阶段往往报出优越的参数指标，但是，在真正验收时，其参数往往达不到投标时宣称的性能指标。

第五，其他问题。其他问题主要表现在制造商设备发货方面，具体表现为部套件齐全但是相关配套的工具未到，或者生产厂家分包造成的工地安装的不便等。这些问题都需要引起委托方高度的重视，采取必要措施防范未然。

3 大型水轮发电机组设备制造过程质量监督的具体措施

根据制造阶段的不同，本文认为，可以从事前、事中和事后三个阶段入手分别做好设备的制造工作，严格把控每个阶段的质量监督，并且每个阶段相互配合，才能最终实现整个制造设备的稳定性与安全性，达到“1+1＞2”的效果。

3.1 事前

第一，供货商层面。首先，要根据水电站的运行条件和设备要求，以保障机组的稳定性为首要原则，提出针对性的设计方案，确定水轮发电机组的性能指标。在大型水轮发电机组的招标过程中，要认真审查各投标商数据的真实性和可靠性，可以用物理模型投标的方法，对各种类型的转轮模型进行对比实验，在真实的实验数据中获得真实的数据信息，根据自身的需求选择最合适的投标商，避免盲信投标商的数据造成决策失误。

第二，审查技术方案层面。顶层设计奠定了设备制造的总基调和基本的方向，因此，在施工前必须对技术设计方案进行严格的审查，由机电工程局带头，电力生产运行单位、设计部门、工程监理单位、设备仓储等部门共同参与讨论，就技术层面的可行性、制造设备的稳定性和成本的要求等层面展开反复多次的质询和论证，在多次的论证过程中发现问题并解决问题，避免顶层设计的失误。

第三，第三方监管层面。大型水轮发电机组的制造工艺复杂，质量控制风险点多少不同，对一些制造周期长、制造工复杂的设备，单靠制造商自身的自觉性是远远不够的，还需要引用第三方的监管人员，通过监管人员对大型水轮发电机组设备制造过程中设备的采购、工艺的选择、成品的出厂进行全程、动态的跟踪问询，借用第三方的力量对制造商生成一定的压力，提高制造商的警惕心，避免浑水摸鱼的现象。

第四，对人员和用料的审查层面。首先，要建构高素质的人才队伍，工作人员需要有专业的操作证书，要定期进行培训会和经验交流会，通过工作人员彼此的沟通和交流取长补短，提高职业技能。在材料的选购和使用层面，要注意材料的产地、配套部件和材质说明书等重要信息。

3.2 事中

事中控制包括资料审查、材料质量控制、工序产品的检查控制和不合格零件的处理。

首先，监管方需要按照国家规定标准、合同、图纸对制造商提供的材料进行一一的比对和审查，及时筛选出不符合要求的材料。其次，在部件下料之前，要对材料的出厂合格证明、性能报告等记录进行仔细的审查，对重要的部件按照一定比例进行抽检。再次，要检查制造相关部件的制造工序是否严格按照工艺流程的顺序开展，严禁随意跳过工艺流程或者在前一个工艺流程不合格的情况下匆匆开始下一个工艺流程；最后，如果出现了不合格的零件，相关工作人员需要分析其不合格的原因，并根据实际情况确定其是否能返修，无法返修，但是，可以满足部分使用要求的，可以降级使用，已经完全无法使用了的，一定要做报废处理，严禁以次充好的现象。