設計優化工作的思考

朱 軍

(西北電力設計院，陜西 西安 710075)

1 概述

1998年，原國家電力公司與電力規劃設計總院組織六大區域設計院開展了2000年示范電廠研究工作，并確定準格爾、石嘴山、沁北和西塞山電廠作為2000年示范電廠試點項目。在示范電廠建設過程當中，通過參觀國外設計的電廠，學習、分析、研究和借鑒國外先進的設計理念，反思和檢討我們過去的設計思路和方法，提出了一套嶄新的符合中國實際的設計理念。新的設計理念簡化了系統，方便了運行，提高了電廠的自動化水平，大幅度降低了電廠工程造價，為電廠競價上網和提高運營水平創造了條件。經過示范工程驗證，火力發電工程的設計優化工作取得了顯著成效，設計優化理念得到業主認同，并在火力發電設計領域迅速推廣開來。示范電廠的研究和實踐，從設計優化范圍、設計優化內容，到設計優化思想、設計優化手段，對于我們從事火力發電廠設計工作的人員來說增長了見識，開闊了思路，解放了思想，使得后續的工程設計方案更加趨于合理和先進，工程造價也大幅下降，同時為設計院在一段時期內的市場經營工作創造了有利條件。2002年電力體制改革后，“廠網分開，競價上網”成為各發電公司面臨的形勢，2000年示范電廠的設計理念與各發電公司的要求不謀而合，在發電公司的迅速發展壯大過程中發揮了積極的支持作用。

最近，思考和研究了幾年來的設計優化工作，似乎每一個工程項目都在進行優化，但實際效果卻進展不大，設計思路也很少再有新的突破。我們的設計優化工作是否已經盡善盡美？我們的設計優化是否走到了盡頭？我們的問題又出在了什么地方？仔細分析一下，發現問題之一是缺乏持續和更加深入地系統地優化系統。如果說2000年示范電廠的設計思路是改變當時傳統、保守的設計思維的話，那么我們現在的設計優化應該是基于2000年示范電廠設計優化思路，克服工藝系統由于專業劃分而成為系統孤島，克服由于缺乏對于實際運行的調查和研究，使我們對于設備運行的真實狀況的了解和相應的優化措施。

2 設計優化工作應綜合考慮設備可靠性的變化

近10年來，我國電力設備制造業及設備運行水平發生了巨大變化，通過引進消化國外先進的技術和設備，總結設備運行的經驗和教訓，電力設備的可靠性大大提高。1998年和2008年電廠5種主要輔機的可靠性指標見表1。

表1 1998年和2008年電廠5種主要輔機的可靠性指標

從表1可以看出，電廠五種輔機的可用系數提高了約3%(絕對值)，非計劃停機率降低了2－6倍，可以肯定，其他設備的可靠性也應有較大的提高。因此，要做好設備配置的優化工作，應對電廠主要設備的運行情況進行充分的調研。基于設備可靠性的不斷提高，在進行設備配置時，可以根據設備在系統中的作用，考慮降低數量的備用。

3 設計優化工作應系統研究工藝系統的一致性配置

工藝系統作為實現生產過程的核心，其配置的正確性、經濟性和合理性至關重要。就其合理性而言，同一功能系統的安全性、可靠性、可控性應該具有一致性，而將系統分段考慮，可靠性不匹配的系統配置是十分不合理的，甚至可能是浪費的。例如熱機專業給水系統的配置方案中，有一種1×100%汽動給水泵＋1×25%電動給水泵的配置方案，考慮當汽動給水泵故障時，機組就要停機。那么對應這種給水系統配置，凝結水系統中凝結水泵是否還要按照2×100%或3×50%的配置？為什么不可以以同樣的可靠性考慮凝結水系統的配置呢？基于這種理念，循環水系統的循環水泵的配置為什么一定要是3×33%或2×100%，配置成1×100%變頻是否可以？再如化水專業除鹽水箱能否與熱機專業凝結水儲水箱合并，既然功能是相同的，而且是串在同一系統上的，為什么不可以合并？又如除灰空壓機與熱機空壓機合并的問題，長距離輸水管道壁厚的選擇原則問題，如此等等。在我們電廠的系統設置過程中，類似的問題很多，由于我們目前專業的劃分使得同一功能的系統劃分在不同的專業內，從而專業考慮系統的優化時往往是專業內部的優化，是局部的優化，缺乏從該系統的功能要求整體地考慮系統的配置，整體地優化系統的配置，使得系統缺乏具有一致的安全可靠性，即使在同一專業內，設計的思路也固化于固有的思維，這就是我們為什么在系統優化方面進展不大的主要原因之一。

4 系統地考慮廠房布置原則

在近幾年的設計優化工作中，廠房布置的優化卓有成效，特別是主廠房的布置優化工作更成為重中之重，產生了各種各樣的布置方案，廠房布置十分緊湊。系統地考慮廠房布置優化是指四方面的問題，一是針對全廠所有的建筑物的布置進行系統的優化，而不是僅僅只針對幾個重要的建筑物。從目前的實際情況來看，除了主廠房和部分建筑物在布置方面的優化工作比較深入外，廠區還有相當一部分建筑物存在較大的優化空間，需要予以關注和重視，應該使得全廠各建筑物的布置水平、空間利用狀況基本一致，不應該出現有的廠房布置緊湊，而有的廠房布置卻比較松散的現象。這一方面取決于工藝專業主設人對于本專業廠房布置的基本原則、運行要求、檢修方式的掌握和靈活應用以及在此基礎上進行的優化和對廠房布置的協調水平，另一方面取決于項目設總及總工對于項目布置原則和水平的把握。第二方面是考慮建廠條件對于廠房布置的影響，不同的地域其建廠條件、風俗習慣各不相同，對應于設計方案應相應地變化，而不能一味地用北方的條件去設計南方的電廠，用西部的條件去設計東部的電廠，用國內的設計理念去設計國外的電廠。這是我們在方案設計中由于固定的思維模式經常出現的問題。第三方面是改進建筑物內空間及平面利用的思路。我們已習慣于固有的廠房布置思路，缺乏深入地分析和研究這種布置的合理性。由于缺乏充分的調研、了解和分析研究，我們有時也會臆想一些我們不了解的運行、檢修方案，使得在項目建成后廠房布置與實際要求相差甚大，廠房空間太大，有的實際上根本利用不上。第四方面是全廠地基處理及建筑結構方案等的一致性優化。土木結構與水工結構有著一定的差異，但應該也有許多相同之處，如地基處理方案、上部結構形式、屋面結構形式等，應該考慮在同一廠內是一致的。

5 設計流程重組將促進設計優化工作

仔細分析上述在系統與布置優化過程中反映出來的問題，其原因有三，一是專業人員缺乏仔細分析和研究本專業的優化工作，這是表面現象。二是相應的層級化激勵機制尚未健全和實施，系統優化存在一定的技術風險，要承擔一定的技術責任，要進行大量的調研和分析研究工作，而且有著相當的技術難度，激勵機制將對技術人員優化系統的積極性起著十分重要的作用。三是在于我們目前的流程的設置。目前的設計流程設置是按照專業劃分的，對于每一個專業，在電廠設計過程中僅可能考慮其所負責的范圍，考慮問題的范圍也只能局限于專業內的問題，要求他們系統的考慮整個工藝系統的問題雖然合理，但也是強人所難。所以，要徹底的解決上述問題，必須對于我們的設計流程進行重組和改造，按照按照電廠設計的功能進行劃分。目前工藝專業的工作內容及與流程重組崗位設置的簡單關系見圖1。

圖1 工藝專業的工作內容及與流程重組崗位設置的關系

從圖1可以看出，目前各工藝專業基本具有相同的工作內容，即專業系統擬定、專業廠房布置、專業計算及各專業設計制圖，因此，各專業考慮的問題僅局限于專業分工的范圍，很難按照電廠連續的工藝系統進行系統及布置的優化工作。基于系統的考慮工藝系統及布置問題，可以考慮按照橫向的工作內容劃分為系統工程師、機械工程師等，使得對于不同的系統(包括系統的控制)有專人進行分析、研究和優化，對于不同系統的廠房布置也有專人進行分析和優化，整體考慮考慮全廠布置的的問題，優化過程中反映出來的問題也就能迎刃而解。

因此流程重組及新的崗位設計不僅僅是在三維設計環境下提高工作質量和效率、充分發揮信息化強大功能的需要，也是在2000年示范電廠的基礎上進一步提高綜合設計水平、為顧客提供安全、可靠、經濟的設計產品的需要。可以看出，系統的進行系統和布置的優化工作，不僅僅是一個技術思維問題，更深層次的是一個管理問題，隨著流程重組及新的崗位設計的逐步實施實施，必將促進設計優化工作步入一個新的階段。