強化關鍵工序及協作件質量監理 確保設備質量

何 其 維， 陳 曉， 張 俊 川

(1.四川啟明星電力裝備制造集團有限責任公司，四川 成都 610016；2.中國水電建設集團圣達水電有限公司，四川 樂山 614013)

1 概 述

四川大渡河安谷水電站水輪發電機組為當前國內容量最大的4臺、單機容量為190 MW的軸流轉槳式水輪發電機組。為確保水輪發電機組設備質量，中國水電建設集團圣達水電有限公司委托我國頂級水輪機制造企業——東方電氣集團東方電機有限公司制造軸流轉槳式水輪機，委托具有悠久歷史的水電設備制造廠家——東芝水電設備(杭州)有限公司制造水輪發電機組。水輪發電機組的設備監理是水電站工程建設監理的重要組成部分，保障水輪發電機組設備質量對整個水電站工程的質量和投資效益起著十分關鍵的作用。考慮到安谷水電站水輪發電機組的唯一性和不可替代性，為保證安谷水電站建設的順利實施，一定要加強對水輪發電機組設備制造過程的監督和管理；使設備使用的原材料、加工件、外協件得到有效控制，設備在制造環節中的管理和技術問題得到解決，進而使設備質量得到保障以保證設備質量和投資效益。

2 確定關鍵部件，抓住制造監理的重點

監理合同要求對設備的制造、工廠組裝、試驗、設備包裝和裝箱發運等進行全面質量監督、檢查和驗收；查看生產過程中所采用的工藝、材料、試驗和質量檢查記錄等各種資料；對檢驗后的消缺、表面處理等進行質量檢查和驗收。監理范圍包括質量管理、工藝技術管理、生產計劃管理；監理過程覆蓋了從原材料采購、加工、裝配到產品發運全過程；水輪發電機組的所有零部件數量眾多，監理時間達兩年以上。由此可見，水輪發電機組的設備制造監理是非常復雜的事務。安谷水電站水輪發電機組體積大，轉輪直徑為8.65 m，高5.455 m，導水機構及發電機定子機座、機架均采用分瓣制造方法，定子裝配采用電站現場裝配。若要做好監理工作，必須理清思路、找出頭緒，在復雜的事務中抓住重點，在紛繁的工作中抓住關鍵，以抓重點、抓關鍵帶動整個機組的監理工作。抓重點、抓關鍵要善于謀劃、精于運作，沒有重點就沒有工作方法。監理工作繁重、千頭萬緒，這與有限的人力、財力資源相比較而言永遠都是一個矛盾。我們認識到：基本上不可能將每一項工作都完成得十分出色，若要事半功倍地體現監理工作的成效，就要抓重點，重點工作既可以是一個，也可以是多個；既有整個項目的重點，也有一個關鍵零部件的重點。

確定水輪發電機組制造的監理重點，一定要根據水輪發電機組零部件的作用、質量和對設備交貨期、設備運行的影響確定。水輪機的主要部件包括輪轂體、槳葉、主軸、頂蓋及支持蓋、底環、導水葉及其控制機構、軸瓦、接力器和主軸密封等。活動導葉通過導水機構以最小的水力損失把水流均勻地沿活動導葉進水邊方向導入轉輪，并使進入轉輪前的水流具有一定的環量，通過活動導葉的開關調節流量，對水輪機的效率具有重要作用。轉輪的作用是將水的壓能和動能轉換成旋轉機械能,決定水輪機的出力。 軸流轉槳式水輪機轉輪是在其輪轂上裝設葉片，在其內部裝設葉片操作機構，轉輪葉片由裝在轉輪體內的油壓接力器操作，可按水頭和負荷變化作相應的轉動以保持活動。因此，活動導葉和轉輪是水輪機的重點關鍵部件。

發電機是將轉輪的旋轉機械能轉變為電能的設備，發電機轉子上的勵磁繞組通入勵磁電流在水輪機的驅動下旋轉,產生交變的磁場。定子的三相繞組依次切割磁力線、感應出大小相等、相差為120°電角度的交流電動勢，定子的功用是產生交流電。發電機轉子線圈的作用是提供勵磁電流，定子線圈則是感應三相交流電，轉子鐵芯和定子鐵芯的作用是為發電機提供磁路的通路。由此可見：轉子、定子鐵芯、轉子線圈和定子線圈是發電機的重點關鍵部件。

3 確定關鍵零部件生產的關鍵工序

大型水輪發電機組關鍵部件的共同特點是加工工序多，加工周期長。制造監理的重點就是要抓住關鍵的工序質量。確定關鍵工序應遵循以下原則：

(1)應根據設備制造廠的具體情況確定關鍵工序，各個企業的生產技術、加工設備、設備加工能力和方法、檢測設備、工人的經驗等均不同；大型軸流轉槳式水輪發電機組的零部件體積大、成型方法多種多樣，各企業采用的方法亦不同，這些差別決定了可能影響質量的關鍵工序的差異；

(2)根據制造工序對質量的影響程度確定。不同零部件的作用、材料、結構、形狀、制造方法、制作工序各不相同，一定要在認真分析各工序對其質量影響的基礎上，再根據具體的加工工藝、工藝方法、檢測方法確定關鍵工序。對水輪發電機組而言，不同企業的加工工藝、工藝方法、檢測方法不同，對關鍵工序的質量影響各不相同，在這一家企業可能是關鍵工序，在另一家企業就可能不再是關鍵工序，不能一概而論。比如，同樣的零件、同樣的工序，人工制作與自動化生產顯然是不一樣的；

(3)根據制造特點確定。對安谷水電站這樣的大型水輪發電機組，主要部件均采用分瓣制造，與中小型機組整體制造的方法顯然不相同；

(4)受操作者個人能力及責任心影響大的工序；

(5)不能修復、不可重復的工序，最后一道精加工工序一旦成型，就不可能再返修；電氣性能的耐壓測試是不可重復的，這些都應該被定為關鍵工序；

(6)對于對交貨工期有重大影響的工序，有的工序如果出現質量問題，雖然可以返工處理，但一旦返工將嚴重影響交貨期，給水電站工程建設帶來影響，甚至造成增加投資，影響投資效益，故亦應該將其作為關鍵工序。

按照上述原則選擇關鍵工序，除《電力設備監造技術導則》規定的重要工序點外，首先確定頂蓋等大部件的分瓣組裝，把合定位孔精度為關鍵工序；機加工中，由于活動導葉在車上、中、下軸頸時，由于活動導葉徑向幾何形狀不對稱，將會產生明顯的偏重而造成徑向偏移，為保證加工精度，應在卡盤上配重，加工時是否配重、配重后的不平衡值成為該工序的關鍵；槳葉的設計和加工基準均為軸頸，而葉型都是由數控機床加工的，業主和安裝單位復查的難度大、成本高，故葉型的激光檢測就成為關鍵工序；再如，定子線棒主絕緣包扎和熱壓成型的形成是決定線棒絕緣強度的關鍵，也應該將其作為關鍵工序。定子裝配的鐵芯疊片由于是在電站現場裝配，其重要問題就變成定子沖片的成品保護和包裝。

4 關鍵工序工藝的執行度監理

大型水輪發電機組制造企業的工藝規程或作業指導文件均相當完備且經過驗證，但制度和規程的執行力是管理的永恒話題，制造監理從某種程度上講，就是對企業質量管理執行力的監理。盡管關鍵工序的操作者都清楚自己進行的是關鍵工序制作，但由于多鐘原因，操作者有意識或無意識地不完全遵循工藝規程的情況屢屢發生。制造廠在制定工藝規程或作業指導書時，對關鍵工序的關鍵工藝參數都有明確的規定，如磁極線圈焊接工序的焊接電流、電壓、走絲速度；在多膠真空液壓(VPR)工藝定子線棒主絕緣熱壓成型工序中，其抽真空的真空度、加熱干燥時間、干燥度、液壓介質的壓力、溫度、保壓時間，導水裝配時活動導葉的端面間隙；密封圈裝配中的防損傷措施；電氣試驗中的施加電壓的速度、時間、電壓值等在實際操作中出現問題的頻率均較高。工藝執行力度的監理必須掌握工藝步驟、步驟的關鍵工藝參數；監理工作的重點在加工設備的精度、計量檢測器具的測量范圍及精度，測點位置、操作者是否按規定的工藝規程或作業指導書規定的參數執行。

5 做好監理工作，創造“和諧”的監理環境

監理是監理工程師執行的，找準關鍵件、關鍵工序、關鍵工藝參數取決于監理工程師的業務能力和專業技術水平；監理工作的質量取決于監理工程師的工作責任心。監理也是監督，監督者與被監督者必然產生矛盾，所以，要做好監理工作，需要創造一個“和諧”的環境。做好關鍵工藝參數監理，必須專業技術水平強，熟悉相關技術標準和規范，具有豐富的被監理設備的設計、制造工藝的經驗和知識，具有設備運行、檢修的豐富經驗。

6 關鍵零部件外委的監理

現代工業化大生產的分工專業化是發展的必然，外委協作是專業化生產的必然。我國制造業基礎最薄弱點是人的技術基礎和管理，多數專業協作廠的設備配備均能滿足協作要求,但在質量管理的規范化、精細化、制度化上與大型先進企業的差距較大，工藝規范或詳細的專業指導文件缺乏或粗糙，一般而言，實際操作者的文化及技術素質較低。由于協作廠與業主和制造監理都沒有合同關系，因此，對其進行質量和進度的督促和監督缺乏法律基礎，對關鍵零部件外委制造的延伸監理的業主和監理公司就成為監理的難點及探索方向。安谷水電站水輪機的活動導葉和轉槳葉片從成型到加工是由幾個協作廠分別完成的。為確保關鍵件的質量，采取了由業主主導、委托方、監造三方共同對協作廠開展監理的模式。采取三方共同對協作方的質量控制、技術性能保證、交貨工期及監造方式進行確認，工藝及工序質量要求由委托方指定并督導，質量保證由委托方負責的管理方式；駐廠監造、抽檢、首件三方共檢，關鍵點驗收由監造主持，業主、委托方、協作廠參加，監造和委托方簽字確認的監造方式。通過采取這些措施，保證了關鍵協作件的質量和進度。也許這種對關鍵協作件的監理方式在不遠的將來會成為延伸設備監理的方法之一。

7 完善監理依據，使外委的關鍵件質量得到控制

制造廠將關鍵部件或關鍵部件的關鍵工序外委，使監造處于一個兩難狀況：對于關鍵點不監造說不過去，監造又缺乏法律依據。同時，對于異地外委，監理公司出于經濟原因，難以深入實施監理。但從制造過程看，有些工序具有極強的隱蔽性，一旦錯過就失去了驗證的機會；從設備制造監理的目的看，為督促設備制造者保證設計要求得到滿足，制造者和制造地點的變更并不影響監造的根本目的，所以，要保證制造質量，監造是必不可少的。開展和落實對外委關鍵部件的監造，在設備采購合同中，應該規定關鍵部件的分包條件、分包審批程序，還應該相應明確監造的職責、權力以及監造方式。在監理服務合同中，對延伸監理的范圍、方式、費用一定要先行約定。通過主合同及監理服務合同的完善，為設備的分包延伸監理提供法律依據。

8 設備監理水平的提高和發展

設備質量的保證源于設計、落在管理、體現在運行。水電工程設計及設備設計一般是初步設計，而具體的施工圖(制造圖)設計是由設備制造廠完成的。現在的設備監理往往是制造過程監理和安裝監理，忽略了設計監理。就制造設計而言，實際包括加工圖設計、加工工藝設計、加工工裝設計、檢驗及試驗設計(如焊接缺陷容許、試驗方案)、專用檢測器具設計(如樣板)等。在設備安裝階段，其一般情況是：安裝單位拿到設備圖紙的時間落后于土建廠房的建設進度，進而影響到雙方進行結構綜合對比以提前發現問題，從而造成設備制造廠提供的安裝墊板與現場需要不一致、焊接引起的殘余變形或吊裝、運輸引起的變形導致現場難以矯正、安裝環境不滿足制造廠安裝技術要求等問題時有發生。設備監理的延伸具有前后兩個方向：一是制造廠的設計階段，二是制造后的安裝調試階段。設備監理的發展應該朝著實施工程設備制造監理、工程安裝監理一體化方向進行。如此實施即可以同時協調制造、安裝、調試，解決制造、安裝、調試脫節問題；在質量控制方面，應實行全過程管控，以保證水電站設備項目設計、制造、安裝、調試的無縫鏈接，確保工程質量、進度、投資的控制目標優化。

9 結 語

以工藝參數執行力為監造重點，可以促進設備制造廠完善工藝規范，加強質量管理制度的貫徹執行力；外委件延伸監理能夠使制造廠對分供

方的質量管理得以強化。設備監理拓展到工廠設計、現場安裝，不留監理漏洞，對保證設備質量，保障投資效益具有十分重要的作用。設備監理的拓展和延伸將會是設備監理的發展之路。