淺談大型水電站機電設備安裝工位布置和使用規劃

劉鵬讓，呂玉忠

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

大型水電站機電安裝存在設備尺寸大、重量重、設備零部件多、多機組安裝并行的特點，因此，安裝的工序分解安排和場地布置規劃是極為重要的一項系統工作。觀音巖水電站設計裝機5×600MW，總裝機容量3000MW，為一等大（1）型工程。根據設計圖紙資料，廠房發電機層由左向右依次布置了安裝間、主廠房及集水井頂層樓板三個部分。其中，安裝間尺寸為69.5m×29.5m，布置有3個工位，1#、2#工位為定、轉子共用工位，用于定、轉子組裝工作，3#工位為轉輪連軸組裝工位，安裝間入口側對1#定、轉子組裝工位，1#工位左側空余場地寬約19m；主廠房尺寸為170.3m×29.5m，布置了1#～5#機組；集水井頂層樓板尺寸為19.6m×29.5m，無特殊承重設計。

1 實際施工中出現的問題

（1）原計劃安排：合同要求，觀音巖水電站首臺機組發電時間為2014年12月31日，其后每間隔4個月投產一臺機組，最后一臺機組發電時間為2016年4月30日。按照計劃安排，其中5臺機組轉子在安裝間專用工位上進行組裝，1#機定子、3#機定子、5#機定子在安裝間專用工位上進行組裝，然后，吊入機坑進行繞組安裝及試驗，其余2#機定子、4#機定子在各自的機坑形成后，在機坑內進行組裝和繞組的安裝及試驗。定子、轉子組裝時段及機坑形成時間、機組投產發電時間計劃如表1所示。

因為部分定子需要在機坑進行組裝，因此就需要相對應的機坑，形成時間必須提前而不能滯后，否則將嚴重制約機組發電目標的按期實現，還有可能因設備對場地的占用時間延長而對相臨機組的安裝工期造成影響。由于前期基礎開挖工作嚴重滯后，導致機坑形成時間較晚，尤其是4#、5#機坑形成時間滯后較多，因此，原計劃在機坑組裝定子的計劃無法實現，只能在安裝間進行組裝。

（2）工位、場地：觀音巖水電站安裝間僅布置了定、轉子組裝工位及轉輪工位，但還有許多尺寸大、重量重的大型設備如水輪機頂蓋、發電機下機架、上機架、定子吊具、轉子吊具等均未布置工位，但這些設備也需要占用大量的場地，且占用時間多為2～4個月。同時，從計劃安排可知，施工高峰期，至少有三臺機組在分階段進行設備的組裝工作，如在進行1#機上機架組裝過程中，同步也在進行2#、3#機導水機構的預裝工作以及3#機定子、轉子的組裝等工作，使工位、場地的使用矛盾極為突出，有必要對場地進行充分、綜合的規劃。部分大件的尺寸、重量情況見表2。

2 采取的解決方案

2.1 對廠房內的場地布置進行全面綜合的規劃

（1）場地規劃的原則和要求：①以現有場地為基礎，并充分考慮場地的承載能力。②對尺寸大、重量重的重要設備在安裝間布置專用工位，其余相對重量較輕、尺寸較小的設備組裝場地則靈活布置在機組段之間的場地上。③設備組裝所用的零部件箱遵循就近原則布置，即盡量在設備組裝工位附近設置零部件擺放區。④工位布置必須充分考慮設備組裝完成后的吊裝跨越空間，即在吊運路線的前方不得有影響設備吊裝的較高設備存放。⑤場地布置中必須設置行人專用通道，通道須避開施工作業區，且與安裝間入口對接。

表1 定、轉子組裝時段匯總表

表2 部分大件的尺寸、重量情況

（2）具體規劃：①先對所有的機電設備尺寸、重量進行梳理統計，列出必須在安裝間進行組裝和擺放的設備清單。具體有定子、轉子、下機架、上機架、頂蓋、轉輪、定子吊具、轉子吊具。②在安裝間與入口相連的下游側靠墻邊布置1500mm寬的人行通道，并通過下游側樓梯、1#機與安裝間相接部位與其余各層相連，以滿足人員進出要求。③在安裝間左側靠上游位置布置3#工位，用于下機架、上機架以及定子吊具組裝工作。④在安裝間左側靠下游部位布置4#工位，用于水輪機頂蓋的組裝工作。⑤在1#、2#工位之間靠近下游的位置布置5#工位，用于水輪機頂蓋及轉輪的組裝工作。⑥在2#工位的右下側布置6#工位，用于水輪機頂蓋、轉輪的組裝工作。⑦在2#工位右側靠1#機組段分縫部位布置7#工位，用于其他中間設備的組裝和工具房的擺放。⑧在集水井頂層樓板上布置8#工位，用于一些較輕部件的組裝，并作為設備零部件、材料的中轉場地使用。

2.2 對工位的使用進行規劃

（1）工位使用必須遵循專用工位只能專用的原則，不能被其他設備或材料長期占用。專用工位只有在不使用的時段，才允許穿插使用。結合整體施工進度計劃，利用Project等軟件，制作工位使用邏輯圖。

（2）考慮首臺機定、轉子不占用直線工期，

且首臺上機架的組裝工作，是在2#機定子吊裝之后，因此，為減少橋機的吊運量，1#、2#機的定子組裝放在1#工位進行，首臺機定子吊具的組裝則放在2#工位進行。首臺機定子吊入機坑后，才在2#工位上進行首臺機轉子的組裝工作。

（3）由于3#工位的寬度小于上機架的直徑，因此在2#機定子吊入機坑后，1#工位只能用作轉子的組裝工作，以滿足上機架的組裝需求。即2#機、3#機、4#機轉子在1#工位進行組裝，3#機、4#機、5#機定子在2#工位進行組裝。其吊具則穿插在1#、2#、3#工位進行組裝和拆除。5#機轉子具備組裝條件時，1#工位正在進行4#機上機架的組裝工作，而此時2#工位已經空出，因此將5#機轉子調整至2#工位進行組裝。

（4）3#工位首先進行1#機下機架的組裝工作，下機架吊入機坑預裝的空檔期則進行2#機定子吊具的組裝工作。在下機架正式吊裝完成后，再進行1#機上機架的組裝。1#機上機架吊入機坑后，再進行2#機下機架的組裝等。如此循環穿插利用，可完成1#機～5#機下機架的組裝工作，完成1#機～3#機上機架的組裝工作，完成2#機～5#機定子吊具的組裝工作。待4#機上機架具備組裝條件時，1#工位已經完成了4#轉子的組裝工作，此時場地使用高峰期已過，為便于施工，將4#機、5#機上機架放在1#工位上進行組裝。

（5）5#、6#工位，可以同4#工位一起交叉使用，以滿足多臺機組頂蓋的組裝及預裝后存放需求。在轉輪需要進場進行組裝時，則必須充分考慮時間上的先后，如轉輪吊裝在前，則轉輪原則上放在6#工位，如頂蓋吊裝在前，則頂蓋放在6#工位，轉輪放在5#工位。

（6）具體工位使用計劃安排如表3所示（限于篇幅，僅列舉1#～3#工位部分使用計劃）。

表3 部分工位使用計劃表

3 方案實施后的效果

觀音巖水電站施工高峰時，1#～3#機在進行機電設備的安裝工作，而4#機、5#機在進行機電埋件的安裝工作，作業主線分為五條，支線若干，因此設備組裝、流轉頻率極快，場地使用極為頻繁。但整體節奏基本按照即定的計劃實施，各工序銜接緊湊，施工現場井然有序，始終處于忙而不亂的受控狀態，各場地利用充分，無閑置。最終在扣除前期標段交面滯后的時間外，全面提前實現了機組投產發電目標，見表4。

表4 機組投產發電時間統計表

4 結語

通過對觀音巖水電站安裝場地提前進行全面、系統的規劃，同時，對機電設備安裝的各工序進行提前的分解梳理，對各工位的使用進行詳細的計劃安排，并嚴格加以實施和控制，極大地提高了整體的作業效率。在前期標段交面工期嚴重滯后的情況下，全面提前實現了各機組投產發電目標，達到了預期的效果。場地規劃是一個全面系統的工程，必須充分考慮橋機吊裝的限制和設備組裝期間的相互干擾，同時要結合各施工線路關鍵工序的邏輯關系進行詳細的使用計劃和安排。利用Project等計劃軟件時，應設置必要的邏輯關系限制條件，避免邏輯上的錯誤。在實施過程中，應嚴格按照既定計劃和安排進行控制，避免節奏打亂后引起的施工混亂。同時應實時跟蹤實施效果，結合實際施工情況，進行細微的修正和調整。對像頂蓋這類預裝和安裝反復占用工位的部件，如考慮并行幾線施工，則應多布置工位，以免工位不足引起施工停頓。