清远抽水蓄能电站机电技术管理综述

陈泓宇，汪志强，吕志鹏，季怀杰

（清远蓄能发电有限公司，广东清远 511853）

1 概述

广东清远抽水蓄能电站（以下简称“清蓄”）位于广东省清远市清新区太平镇境内，地处珠江三角洲西北部，直线距广州75km。厂内安装4台立式单级混流式水泵水轮机—半伞式电动发电机机组，单机容量（发电工况）320MW，额定转速为428.6r/min，额定净水头为470m，最大扬程504.5m，电站总装机1280MW。

自2012年机电安装工程开工以来，一直处于受控状态，上、下游水道充水及500kV线路、GIS、1号高压电缆、1号变压器充电相继一次成功，首台机组52d完成全部有水调试项目，各项试验与主要技术指标满足规范及合同要求，处于国内平均先进水平。

2 清蓄机电工程特点

作为高水头、高转速可逆式机组的清蓄电站具有颇多鲜明的特点（也是难点），其中主要是：

2.1 采用厂家传统设计

清蓄主机设备采用日本东芝设计和结构，其中多项属于国内首次应用，均由东芝水电（杭州）设备有限公司首次制造和首次负责BOP成套设备总承包，这方面杭州东芝经验尚浅。主机设备国产化制造和成套设备配套经验的缺乏是摆在面前的现实的困难。

2.2 水力过渡过程复杂

清蓄是一座日调节纯抽水蓄能电站，输水系统采用一管四机形式，总长2766.799m，其中：引水系统长1753.112m（上游水道不设调压井），尾水系统长1013.687m。对于高水头、高转速、运行工况转换频繁且单回路出线的电站，其水力过渡过程的研究显得特别重要和突出，尤其是需要优选导水叶和进水阀的启闭规律。

2.3 主机安装协调量大

按照日本东芝水电的施工惯例，在完成水泵水轮主体安装后再进行发电机混凝土浇筑及后续机电设备安装工作，这就形成土建、机电交叉施工，相互干扰、工期缠绕等错综复杂的局面，协调多种不可控因素势必成为技术管理的聚焦点。

2.4 厂家BOP设备原设计落后

原日本东芝计划提供的部分主要附属BOP设备技术保守、设备自动化程度差，比如：监控系统控制方案结构较为混乱、逻辑冗长复杂，配套的自动化元件保守落后；水轮机控制系统的技术理念守旧，提交的控制设备庞大繁杂。和日方专家讨论更新日方的保守、落后技术理念和废除老旧设备问题是技术管理的难点。

上述难点通过清蓄业主的卓有成效的技术管理都得到圆满解决。

3 “五位一体”的管理思路

在清远抽水蓄能电站机电工程建设管理过程中，确立了“五位一体”的管理理念，即设计、施工、厂家、监理、业主五方结合为有机的整体，发挥设计单位的龙头作用，使其能够做好设计优化和现场设计工作，提供优质高效的设计成果；发挥施工单位的主体作用，增强其积极性、主动性、创造性、使其以更大的工作热情和主人翁态度投入工程建设，利用厂家设备制造质量控制、现场服务，保障到货及时性和完整性的优势，发挥监理单位的指挥作用，确保工程有序推进；发挥业主单位的主导和服务作用，按照“服务、协调、督促、管理”职能方针，为设计、厂家、监理、施工单位创造良好的工作环境和施工条件，统筹主导工程建设。

（1）设计单位的龙头作用

优秀的设计产品是工程优质高效建设的前提和基础。设计单位从预可行性研究、可行性研究、项目立项、工程招投标到施工设计等阶段，经过长期的研究和深入细致的工作，积累了非常宝贵的经验。清蓄公司充分重视设计的龙头作用，并利用公司专家系统的支持向设计单位提出优化设计的意见，采取有效的激励措施，充分调动设计单位的主观能动性，从而挖掘最大的投资效益——设计的优化效益，并将优化设计和科研成果的应用贯穿于整个招投标和施工过程中，为缩短工期、节约投资做出了重要的贡献。

（2）施工单位的主体作用

施工单位是实现工程建设目标的主要实施者，是工程建设的主力军。工程建设中清蓄公司强调要充分认识到施工单位的主体地位，要创造和提供一切有利于施工的条件，帮助施工单位解决具体困难，以充分发挥他们的积极性、主动性和创造性，确保工程施工按计划推进。

（3）厂家单位的品控作用

厂家单位的品控是指设备制造质量控制、现场服务，保障到货及时性和完整性。厂家主导设备的设计，制造，指导安装、调试，确保设备达到合同要求。业主和厂家密切沟通，使设备的制造产出计划和工地现场安装进度协调一致。现场问题及时反馈，由厂家的专家给出处理意见。厂家，尤其是主机供应商的资源投入程度，对安装工程进度有决定性的影响。厂家同时是产品质量的直接实现方，合乎甚至高于标准和合同要求的产品，对电厂建设的顺利进行和中长期的稳定运行都有重大意义。现场技术支持的专业程度和反馈的及时性对项目进度有促进作用。

（4）监理单位的监督作用

监理单位是工程的现场管控单位，是设计要求和业主思路的贯彻者及指挥者。为避免造成施工现场多重指挥的混乱局面，清蓄公司强调现场施工需由监理单位在授权范围内具体指挥实施和完成，同时监理单位按照公平、公正的原则，维护各方的合法权益，促进工程建设顺利进行。

（5）业主单位的主导和服务作用

作为业主单位第一要务是优质、高效推进工程建设，业主充分发挥自身的主导作用，一方面要制订合适的工程建设目标和提出管控要求，另一方面要确保这些建设目标和管控要求能够通过合同关系让工程参建单位来实现。因此，清蓄公司强调在充分发挥业主单位的主导核心作用的同时，对自己职责的定位还应该是“服务、协调、督促、管理”。

4 落实资产全生命周期管理理念，掌控工程进展各个环节

（1）清蓄公司紧抓设计龙头

1）清蓄电站在机组参数选择时认为300MW机组的参数水平偏低，经过深入探讨将单机容量提高到320MW，提高了水泵水轮机比转速、效率和K值系数，使得机组参数更加合理，同时还降低了单位千瓦造价。

2）开发、应用三维设计技术，使得厂房整体布置由平面进化为立体，在设计阶段就能解决管路、桥架间交叉矛盾及电缆敷设路径规划，大幅度减少了现场协调工作，提高了效率，节约了材料、加快了工程进度。

3）在设备采购合同谈判期间，清蓄公司在调速器、冷却器、过滤器等关键设备的选型环节上，凭借以往的丰富经验，提出修改建议100余次，进行优化改进。工程实践证明，在机组调试及考核试运行期间，没有因机组附属设备质量或参数问题发生启动不成功和跳机问题。

4）清蓄机电根据工程进度，会同专家组织设计院、制造厂家、监理单位及安装单位等召开专业会议，如举行四次专题调保会议，对控制工况和组合工况进行重点计算，优选了导水叶和进水阀合理的调节时间和启闭规律。

（2）国内外水电工程的发展历史告诉我们，轻意抛弃以往的成功经验，草率采用未经验证的“新技术”，是工程项目不太成功或不成功的主要原因之一。清蓄机电信奉现代堆石坝的鼻祖BarryCooke所说的“水电项目的成功=30%的专业知识+70%的工程经验”，从设计开始就致力于技术引进，采用世界成熟的、先进的工艺，大力开辟传承经验的新渠道。

1）首次在国内大型抽水蓄能电站选用长短叶片转轮，在首台机组调试中实现空载无“S”区特性、各工况振摆小、发电工况稳定运行区域广、能适应较大的水头变化等特性，实践证明应用是成功的。

2）按照规范和惯例，水轮机转轮静平衡等级为G6.3，清蓄公司经与厂家协商按G2.5验收。将转轮外径侧允许残余不平衡量从2.23kg降至0.885kg，大幅度降低由于转轮残余不平衡质量诱发或加剧其水力不平衡的可能性，在一定程度上提高了机组长期稳定运行的质量。

3）通过广蓄一、二期和惠蓄经验，探索和总结径向式主轴密封漏水量偏大这个问题，率先在清蓄安装、使用径向式结构的主轴密封。实践证明，该结构相对简单、布置紧凑、便于运行维护及更换密封件，同时该密封具有轴向自由度大、径向补偿量大及对旋转轴的振动、偏摆以及水轮机轴对密封腔的偏斜敏感度不高的特点，是一种在可逆式机组中使用寿命长、应用前景好的主轴密封结构。

4）发电电动机转子采用厚环板浮动磁轭，强化了转子刚度、降低了转子偏心幅值有利于机组转动部件运行稳定性，也简化了安装程序、加快了工程进度。

5）清蓄是继西龙池之后国内仅有采用无预压弹簧簇推力轴承的电站，实践证明无预压弹簧簇推力轴承能够很好地平衡滑动面上的载荷、补偿瓦面的机械和热变形，瓦温均衡平稳、运行状况良好。

6）大胆创新，采用全封闭15.75kV浇筑中压母线及敷设工艺，管路、桥架及设备整体布置合理,整齐美观，达到了空间利用率高、耐老化和利于现场操作维修的良好实际应用效果。

（3）清蓄机电专家和技术人员深入制造厂车间严格把控关键部件质量，对厂家起到监督和促进作用。

1）在车间巡检时发现厂家按其惯例对转轮叶片未焊透区域没有进行UT探伤，后经力争才按GB全部纳入UT探伤范畴，提高转轮叶片焊缝探伤标准、进一步保证了每道重要工序焊缝的质量。

2）为了进一步确认转轮叶片焊接质量，清蓄机电在合同未予明确的情况下通过设联会沟通并要求有检测资质的厂家在转轮热处理后进行了X射线衍射法残余应力测试，测试结果84.5MPa，小于设计要求值±150MPa。

3）在1号磁极铁心叠压时监造反馈了拉紧螺栓伸长值不均衡的情况，巡检时发现厂家对长度达3320mm的磁极铁心采用单油压机、以扭矩板手为主的压紧工艺是造成拉紧螺栓伸长值不均衡的主要原因。经沟通、协商决定更新工艺，改用双油压机的规范工艺，并用激光测长仪对螺杆伸长量进行控制，保证了叠压质量。

4）杭州东芝由于缺少经验，在定子线棒制作过程中屡屡出现线棒电晕指标验收不合格的情况。清蓄公司严格把关，督促厂家进行多项工艺改进和防晕材料更新，最终生产出合格的线棒。原2号机下层线棒已下线完毕，由于担心存在隐患也不惜全部拔出。

上述种种对核心关键部件的技术管控，保证了工程质量。

（4）清蓄通过严格监造，全面和及时地发现并消除各类缺陷，努力把设备制造问题解决在出厂验收之前。

1）截止到2015年10月31日，业主、监造方、制造厂家共举行16次专题协调会议，确保监造工作顺利推进。监造方对厂家开出了10份观察单，提出了27项整改要求，56项设计或工艺变更。经厂家整改，监造工程师现场验证，同意关闭10份观察单、26项整改要求，保证了设备制造质量。

2）从严要求，4台水泵水轮机尾水肘管全部在工厂车间预组装，保证了安装质量和工程进度。

3）清蓄公司主要通过以下方面的管控:

文件审查（R）：审查所有的技术文件、进度报告、无损测验、检查报告、代用品申请报告、零部件材料供应厂家出厂合格检验报告、进厂材料验测报告等；现场见证（W）：对于关键设备和零部件采取全过程监造,包括原材料采购、铸造、锻造、焊接、试验、验收、包装发运等各个环节；停工待验（H）：对停工待验项目，及时发现焊接质量、制造缺陷等问题并在工厂整改完成，确保了设备交付质量和进度。

（5）从严控制安装质量，力求清蓄设备的安装质量及工艺上升到一个新的高度。

1）清蓄机电汇集供应商提交的工艺指导书，由业主、设计院、监理各方审核，强化了该业务指导书的专业性和权威性，再用于指导现场安装工作，并十分重视设备安装技术交底。在安装整个进程，清蓄机电现场人员时刻把控安全和质量，通过每周例会发现、讨论安装中的问题，并安排专人负责跟进，贯穿质量过程，控制于各工序之中。累计完成401个单元工程质量评定，合格率100%，优良率99.2%；共抽检完成431个WHS质量控制点，合格率94.7%，复查合格率100%。施工期间未发生违反强制性条文情况，未发生工程质量事故。

2）为了保证定子组装质量，特别设计了外形尺寸为7.7m×10m×10m的钢结构定子工棚，通过11根H型钢支撑整个棚架，表面用防火型彩钢夹芯板覆盖，密闭性能好，并达到保温、除湿的效果及防火阻燃的要求。

3）四瓣顶盖采用M140mm和M110mm螺栓把合，厂家拟使用氧-乙炔火焰加热的原始工艺。经清蓄机电查证，这已经属于国内火电系统严禁使用的工艺，通过与厂家多次深层次磋商改用常用的电加热棒工艺。现已顺利完成4台机组顶盖工地组装工序，切实保障了组合螺栓金相结构而免除疲劳损伤的隐患。

4）由于座环在工地不进行研磨加工，这就要求严格控制装配、焊接和浇筑混凝土可能引起的变形。清蓄机电组织安装人员精心施工，蜗壳焊缝UT探伤一次合格率98.9%以上，4台机组均一次性通过蜗壳水压试验；最终座环水平度小于0.03mm/m，浇筑后的座环水平度最大值仅为0.19mm，优于规范标准。

5）定子机座组焊过程曾出现偏差，经设备部认真组织安装调整，严格控制定子机座鸽尾筋座任意位置至中心柱距离偏差小于设计值0.1mm，最终达到定子铁心上下部最大值与最小值之差为0.82mm、0.16mm，小于设计偏差1.5mm的高标准，保证了机组主要固定部件的安装精度。

6）组织监理和安装人员完善厂家传统工艺，严格按照GB圆度调整工艺和“最小二乘法”计算程序，使得磁轭整体偏心值达到0.07mm、转子整体偏心值达到0.04mm，均大大小于国家规范允许值0.15mm，为转子稳定运行深植根基。

7）机组轴线未经任何调整工序，一次盘车达到上、下、水导及法兰相对摆度远远小于设计值0.02 mm/m的立式水轮发电机组的最高水平。

（6）协调沟通、卓有成效全方位组织调试试运行

1）清蓄机电组织设备供应商、安装承包商和机电监理，各负其责、按部就班的根据调试大纲和调试进度稳步推进。结合厂家和BOP的专项调试人员，经历了单体调试、无水调试、无水综合调试和有水调试四个阶段，特别是无水综合试验，有效的模拟了机组的真实运行工况，缩短了调试周期。

2）每天组织召开机组动态调试早会，现场组织、协调了1号机组所有动态调试项目。在整个设备调试过程中，清蓄调试组克服了调试现场环境复杂、人员交叉作业、新设备投运等不利因素，有效采取了各种风险管控措施，保证了清蓄设备调试工作的安全顺利进行，仅用52d就完成有水调试，顺利的实现了首台机组的投运。

3）清蓄机电会同设计制造、安装、监理（造）精益求精，重视每道工序及其衔接，使得设备安装质量及工艺上升到了新的高度。调试结果显示：①机组振摆小，振摆值全部落入A区；②机组空载工况下无S区；③机组发电机、水机层噪音较小（＜80dB）；④上下导轴承、水导、推力均无甩油现象；⑤机组温升试验情况良好，各轴承瓦温温度差小于2℃；⑥机组各主辅机没有三漏现象发生，特别是球阀伸缩节和轴套做到了滴水不漏。从考核试运行的结果看机组的各项性能指标均处于国内领先水平。

5 结语

清蓄机电全面落实南方电网安全生产风险管理体系思想，在实践中贯彻资产全生命周期管理的理念，做好设计、监造、制造、安装、调试、验收等各个环节过程控制，并不断吸取和总结出以下经验，为后续电站提供一些参考：

1）抓住工程技术难点和关键点，汲取专家和其它电站的成功经验，组织专题技术攻关。

2）选择具有丰富的机组安装与调试经验的施工单位和监理单位，高度重视机组安装、调试阶段的组织和策划工作。

3）根据合同、设计、规程规范和厂家技术标准，按照就高不就低的原则，尽早制定机组安装质量控制检验标准。

4）加强机组设备采购合同管理，高效策划并扎实提高设计联络会议的含金量。

5）加强设备驻厂监造力量，增加沟通密度和反馈力度，要求严控每个环节的性能指标不出差错。

6）在进度上重点协调安装单位和设备厂家之间的关系以及土建和机电相互交叉面的节点，同时做好各BOP设备厂家之间的配合和设备催交工作。

7）电站厂房通风空调系统中的排风系统应尽早投运，为机电设备安装创造一个良好的施工环境。

参考文献：

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