清远抽水蓄能电站机电设备监造管理综述

汪志强，陈泓宇，史培乐，李 华

(1.清远蓄能发电有限公司，广东 清远511853；2.EDF（中国）投资有限公司，北京 100005）

1 前言

抽水蓄能机组的发电机与水轮机等大型设备，其制造和安装质量直接影响着全厂的生产运行，如果能提高设备的制造质量,保证其顺利安装和调试,往往对工程的早日竣工投产，以及日后的长稳优产起到事半功倍的效果。监造工程师在制造厂家对设备制造进行全过程监控，不但能及时准确地了解设备制造进度情况，而且能把影响工程质量和进度的问题,在设备出厂前尽早预防和解决,保证工程项目中的关键设备质量,避免把制造问题留到施工现场解决。另外从设备安装的角度，监造工程师对设备的零部件结构和质量问题能够及时的提出并督促整改，熟悉设备的安装调试技术参数，为设备出厂后的现场安装调试工作打下良好的基础。目前已建和在建的国内蓄能工程均实施了主机设备的监造工作，本文详述了清远蓄能电站所从事主机设备监造工作的管理要点,对主机设备设计、制造、安装有一定的借鉴意义。

清远抽水蓄能电站位于广东省清远市清新县太平镇境内，地理位置处于珠江三角洲西北部，直线距广州75km，距清远市32km，是一座日调节的纯抽水蓄能电站。厂内安装4台立式单级混流可逆式水泵水轮机—发电电动机机组，单机容量（发电工况）320MW，总装机容量1280MW。供货商为东芝水电，其中TOSHIBA日本横滨制造工厂负责关键部件1、2号转轮、进水阀及4台机组调速器本体、1号定子线棒及1号转子磁极等的制造。THPC杭州东芝负责其余产品的生产、制造。为了保证清远抽水蓄能电站蓄能机组设备的制造质量，有效的实施对设备的监督，清蓄公司与EDF(中国)投资有限公司牵头的监造联合体签定合同，对主机设备范围内的设备和整个制造过程（从材料采购检验到出厂检验）严格监造，包括体系和规程文件审核、生产环境确认、原材料进厂复验、制造加工、焊接和无损检测、预组装、中间产品试验、除锈、强度试验、严密性试验、产品验收以及性能考核、油漆防腐、包装直至出厂；对于关键的设备预装试验均进行了见证检查，以确保装配的质量；重点预防控制目前在国内外抽水蓄能机组上频繁出现的发电机、转轮、进水阀、尾水闸门、高压设备等机电设备的原材料和制造工艺等问题。EDF法国总部和北京分公司设有专门的监造机构和专业的监造工程师,依据法律条文、国际国内标准和合同技术规范,拥有比较完整和健全的监造体系和水电工程项目监造经验。

清蓄机电设备的监造范围：4套主机设备（水泵水轮机、发电电动机、尾水闸门）、500kV高压设备（主变压器、GIS、高压电缆）等主要机电设备。

监造方式：在主机设备生产任务峰值时期安排3名驻厂监造人员，其他时期平均2名驻厂监造人员，驻厂监造人员遵循检验试验计划（或制造厂的质量计划），进行关键点见证，并定期编制现场监造报告，汇报设备生产情况。监造方还会另派经验丰富的专家进行巡检，包含项目启动阶段的文件审查、生产过程中焊接和无损检测抽检、出厂试验等，每次巡检后都会形成会议纪要、监造报告以及观察单（用于处理不符合项目，如有必要）。

2 监造管理控制模式与方法

（1）监造模式

清蓄机电设备监造联合体（EDC）是由法国电力公司（EDF）和国内水电设备监造公司北京电能监理（DNJL）组成的。双方在监造过程中均利用了各自的优势：法电利用其多年在世界各地进行水电设备监造的经验，制定了适合清蓄项目的一系列监造作业指导书，对监造工作的规范性、系统性和国际化的前沿性都起到了主导作用。电能监理熟悉国内制造厂家，派遣了拥有多年生产一线工作经验的专家驻厂监造。监造方以法电专家巡检和电能监理派遣驻厂监造相结合的方式进行。

（2）监造方法

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，只有进行完文件审查和现场见证后，才能转入下道工序。

表1列出了主机设备监造点，其中，监造方对东芝水电（桐庐）工厂生产的主机设备实施全过程监造（驻厂+巡检）。对东芝日本工厂负责的主机设备采用巡检方式进行关键点监造。

表1 监造点列表

（3）监造管理、资料文档管理

三方在监造启动会上讨论通过并实施监造管理、资料文档管理办法。

1）管理办法：监造工程师现场监造工作要求，现场保密协议、信息报送实施细则等。

2）会议：三方定期协调会议，每周监造例会，专题会议。

3）流程：文件审批流程、信息流程、质量控制流程。

4）报告：监造作业指导书、技术文件审查报告、监造周报、月报、巡检报告、年报、不符合项及观察单、专题报告、关键部件监造总结、设备制造全过程照片集等。

5）不符合项处理:监造方对于出现的技术偏差或者供货方质量体系相关问题，开具观察单。厂家收到观察单后按照要求进行整改，监造方对供货方的不符合项进行闭环跟踪，确保不符合项按照相关质量体系要求得以处理和关闭。对于紧急问题一旦发现，监造方立即通报业主并在24h内提交紧急技术文件。

3 监造工作流程

工作任务详见监造方监造工作任务分布图（见下页图1）。

（1）工作流程

在设备制造期间，采用全过程驻厂跟踪监造的方式对设备制造实施监督和控制。在生产开始前，现场监造负责人审查设备生产计划及所有关键部件的有关生产文件。主要有焊接和最终机加工图、检验和试验计划、技术规范、焊接文件(焊接手册、焊接工艺规范、焊接工艺评定、焊工资质证明等)、生产工艺规程(如热处理工艺等)、无损检验规程、电气试验规程等。

图1 监造工作任务分布图

审核设备制造过程中拟采用的重大新技术、新材料、新工艺的鉴定和试验报告；检查主要生产设备的完好性、操作规程、测量仪器的校验有效期和有关人员的上岗资格，并对设备制造和装配场所的环境进行检查；了解和审查设备监造合同中规定的重要部件的原材料、外购配套件、元器件、标准件及坯料的质量证明文件及检验报告、检查供货方对这些项目的质量验收；了解和审查重要零部件的质量保证措施和执行情况，审查其检验计划和检验要求，确认各阶段的检验时间、内容、方法、标准以及检测手段、检测设备和仪器；按要求对设备进行文件审查、现场见证、停工待检等，并按程序进行签证；驻厂监造人员接到制造方的见证通知后，书面确认、并提出该项工作的具体要求；了解和审查供货合同设备的设计修改和制造改进情况，检查和监督设备的装配过程；审查特殊部件的包装方案是否满足合同或有关规范的要求并对包装进行检查；了解和检查合同设备出厂前的防护、维护、入库保管和包装发货随机文件、装箱单和附件完整性等情况；驻厂设备监造人员按供货方作息时间上下班，按时提交监造情况汇报；监造方及时查看生产过程中所采用的材料、工艺、测量、试验和质量检查记录等各种资料，对其是否符合设备供货合同技术规范和经业主批准的技术文件做出判断，对出现的偏差要及时做反应，重大问题要报业主批准；当发现所制造产品出现严重不符合要求和出现质量事故时，监造方向业主报告并及时在现场取证，为业主向制造方索赔或仲裁提供依据。对不符合项的处理措施，按其严重程度，将不符合项分为3种类别:①普通不符合项；②不影响质量的主要设备（部件）的不符合项；③严重不符合项。分别采取不同的处理措施，但监造方都应将其记录在案，报送业主审批，由业主通知供货方。观察单将作为向业主汇报生产过程中发现的技术和质量问题的主要工具。

（2）文件审批流程

为了保证清远主机监造项目的顺利进行和质量控制,在监造工作开展初期，要求监造技术专家对设备生产文件，质量控制文件进行了大量的审查工作，并对文件审查中发现的问题,及时与生产厂家进行了有效沟通并给出了修改意见，审核的文件包括：检验和试验计划书(ITP)、焊接工艺规程(WPS)和工艺评定文件（PQR）、焊接和最终机加工图纸等。当工厂采用的标准与合同文件中所规定的参数不一致时，应以合同文件为准；合同文件中无明确规定，但生产中采用的诸项标准发生不一致时，应采用要求较高的标准；当生产图纸与标准规定发生不一致时，以合同文件及其有效补充文件（会议纪要、业主的审查意见或补充协议等）为准。

（3）信息流程

驻厂监造工程师每周与设备厂家召开生产监造例会，主要沟通每周生产计划、主要部件生产进度、近期见证点、监造过程问题的反馈等，并及时反馈业主。

（4）质量管理流程

监造工程师在监造项目开展初期对工厂生产工序及检测过程方法进行多次审查，尽早从源头对设备质量进行把关，凭借法电专家多年监造经验，对清蓄项目生产相关文件提出了很多有益的意见和建议，避免了很多后续设备生产过程中可能会出现的质量问题。重要部件需外协时，需经业主审批，而后每周监造例会上通报监造工程师外协主要部件的回厂和发货情况；重要部件外协验收时，在检验合格后通知驻厂监造工程师赴外协厂见证；重要部件在制作过程中的关键节点总包商应与监造工程师一起验收见证。

4 监造工厂巡检

在清远主机监造项目中，法电技术人员执行了14次工厂巡检，并多次与设备生产厂家进行技术会议及问题交流，为监造项目提供了有力的技术支持。当文件审查或巡检过程中发现差异或偏差时，监造师以观察单的形式记录和汇报业主，并要求设备生产厂家对发现的问题进行整改和提供纠正措施或预防措施，监造方会跟踪观察单直至完全关闭。监造方会及时通知业主观察单详细内容，并进行后续跟踪，与厂家沟通促进问题的及时解决，并在问题解决时进行必要的结果见证。

巡检结束后，监造方按时提供巡检会议纪要和报告，定期向业主发送监造周报，每月编辑并发送监造月度报告，总结当月进行的监造活动，月报共46期。此外，监造按合同要求，对设备关键部件进行监造总结报告并提供给业主，形成关键总结报告共16期。

5 监造过程中典型案例

现场监造工程师相当业主的眼睛，工厂发现问题能及时迅速传达给业主，业主可以迅速组织相关专家和技术人员，并凭借已经建成的多个抽水蓄能电站设备的设计、制造、安装、调试的经验教训，从有利于运行、检修的角度，有理有据的提出了对机组重要部件设计和制造工艺的建设性意见，并与制造厂家进行了深层次的磋商、探讨。清远项目中作为设计和制造方的东芝水电对业主和监造方的意见均能予以高度重视，相应采取专项试验进行验证，并据此提高制造厂的工艺水平。正是由于业主、监造方、厂家三方的密切合作，清蓄4×320MW机组投产以来运行良好，部分主要性能指标甚至达到了国内外同类型机组的新高度。以下为监造过程发现问题的典型案例。

（1）转轮

文件审查发现主机厂转轮焊接工艺规程WPS的焊接方式是GMAW，焊接位置为3G立焊，层间温度最高300℃，而对应的PQR焊接工艺评定中的焊接方式为FCAW，焊接位置为2G横焊，层间温度最高为255℃，可知此PQR不能认可该WPS，此外WPS中没有标明热输入数值，根据这些不符合项开具观察单，并增加对全焊透焊缝使用直探头探伤、在焊后热处理完成后进行UT探伤等具体要求，经跟踪处理，全部闭环，观察单正式关闭。

（2）蜗壳

1号机蜗壳分瓣面环焊缝错牙超差问题：1号机座环/蜗壳厂内预组装后，实测分瓣面7/8环节错牙7～8mm,15/16环节错牙13mm,地侧蝶形边处错牙达20mm，两条组合环缝错牙均严重超标(图纸要求错牙公差为0～3mm)。厂家在处理过程中违反工艺要求，对优质高强度钢板采用火焰加热锤击的矫形方法，并对部分错牙部位打磨造成蜗壳钢板截面局部厚度减薄。监造工程师与厂家召开专题会议，制定了修复方案，并对蜗壳减薄部分进行堆焊（见图2）、热处理、打磨、探伤，尺寸复检合格。

图2 堆焊示意图

（3）水机轴

文件审查过程中发现厂家没有按照监造协议提交水轮机轴、发电机轴的相关锻造文件，监造方要求THPC提供外协锻造厂名称和厂址、锻件生产计划和锻造厂的相关锻造工艺，并开出观察单记录处理过程，之后厂家及时提交要求的锻造相关信息和工艺文件，观察单关闭。

（4）球阀

3号机球阀阀体铸件铸造质量问题：3号机球阀活动密封环三部件浇铸后进行粗车，监理在巡检中发现三个铸件均存在多处密集气孔群，认定球阀活动密封环部件在铸造中产生大量的夹渣和气孔（见图3），属于重大铸造质量问题，此批部件不能使用应予报废。最终，厂家尊重业主和监造方的意见，同意球阀活动密封环铸件报废重铸。该项监造反馈非常及时，有效地避免了设备制造质量问题。

图3 球阀活动密封环铸造缺陷

（5）2号机转子磁轭油漆质量问题

根据设计修改：“磁轭在包装前将原定的内外径机加工面涂防锈油改为涂188油漆”，但设计修改中未提供油漆的漆膜厚度及附着力的质量要求。监造工程师认为设计修改时应该考虑漆膜厚度、附着力以及油漆面粗糙度等关键问题，同时对已完成油漆的2号机磁轭，在未确定漆膜厚度、附着力以及油漆面粗糙度的验收标准前，监理要求暂停包装发运。厂家稍后向业主和监理提交了正式函件，对2号机磁轭油漆的漆膜厚度、附着力以及油漆面粗糙度的验收标准进行了说明，并对油漆质量进行了承诺。

（6）定子线棒

2号机定子线棒在进行各项电气试验时，监理发现大量线棒电晕试验不合格，另外有大量3号机的线棒替代2号机定子线棒交货，造成编号混乱。

业主因此在THPC组织召开了清蓄2号机定子线棒问题专题咨询会，分析了线棒存在皱褶的原因，描述了线棒电晕试验中存在发光点的具体情况，并要求对2号机线棒编号进行统一；2号定子上下层线棒全部返厂处理，重新提供合格的2号机定子线棒；建议东芝水电改善线棒表面质量，线棒表面皱褶验收标准按端部大R处凹坑、皱褶深度不超过0.8 mm，直线段凹坑、皱褶深度不超过0.4mm控制；对单根线棒电晕试验的试验电压按照厂标26kV执行（高于国标和国际标准）,其它试验项目和验收标准依然按照合同要求进行。2号机定子线棒出厂前增加校验模上的整体电晕试验（按IEEE1779标准执行）。

（7）定子冲片

1号机定子冲片试制中存在冲片轭部的剪切面无法被漆膜有效覆盖，冲片背面局部发现裸露金属的划痕，定子冲片漆膜表面存在漆瘤等缺陷。驻厂监理工程师发现后通报业主，要求THPC进一步改善冲片涂漆工艺，不允许涂漆外缘冲剪面有局部金属裸露和金属亮点存在。THPC重视业主和监理方意见，改进了涂漆设备并加强质量控制，在涂漆过程中增加漆膜厚度及外观抽查频次，对于涂漆完成的冲片，操作员除每100片进行目视检查外，还应每1000片进行漆膜厚度抽查并做好记录，质量控制专检人员每天进行2次以上全面检查，保证质量满足要求。

（8）磁极铁心

业主在工厂巡检时，发现1号机组磁极铁心出现平行四边型的问题。业主提出具体要求，驻厂监理工程师全过程旁站，主机厂通过增加了磁极铁心打键面平直度和旁弯及端板垂直度的检查，以保证磁极铁心的行位和尺寸满足要求，并对相应的制造工艺进行了改进，保证了关键设备磁极的制造质量合格。

6 结语

清远抽水蓄能电站主要机电设备监造服务项目从2012年3月6日的项目启动会开始，持续到2016年2月29日止，共历时近4年，完成了合同规定的设备监造和相关的出厂试验，首台机组于2015年11月30日圆满完成考核试运行，正式投入商业运行，随后2号机、3号机分别于2016年3月10号、2016年6月2号实现投产发电，动态调试非常顺利。EDC作为清蓄主机设备的监造方，在整个监造过程中对生产进度实时跟踪，对质量严格把关，圆满和顺利地完成了制造阶段各个关键环节的监造和见证，并提出了诸多宝贵意见和切合实际的工作建议。驻厂监造工程师在大件的铸造、车床加工、定子线棒VPR、各部件的装配等环节发现较多隐蔽缺陷，及时通知业主，业主快速响应并组织专家和相关技术人员到工厂召开专题会议，促使厂家对缺陷设备进行报废或修补处理，使设备问题在出厂前得到预防和解决，确保了出厂设备的制造质量,清远监造项目中的做法为今后类似工程提供了有益的参考，主要有以下经验反馈：

（1）设备监造是质量管理中的一个重要环节。设备监造是指承担设备监造工作的单位受业主的委托，按照设备供货合同、相关法律法规和国内、国际标准的要求，坚持客观公正、诚信科学的原则，对工程项目所需设备在制造和生产过程中的质量体系、工艺流程和制造质量进行监督。在现有的工业体系下，合同技术规范规定了制造厂必须达到的技术指标，设计人员依据技术规范进行设计和核算，但是设计人员往往无法准确预料生产过程中的偏差，设备监造恰恰是保证制造质量符合设计要求，从而保障产品质量满足合同规定的主要手段。因此选择一家专业、体系健全、经验丰富的监造公司，可以使设备的制造质量得到有效监控，从而保障业主的权益；

（2）设备监造是一个动态监督过程。理想状态下应从设备的设计阶段就开始介入，直到制造完成并交付使用。在进行设备监造前，应编制完整的监造大纲，明确监造的主要技术内容，对需要监造的设备进行详细的分类，并根据不同的设备特点设置不同的监督点。在主机合同签定时，应明确要求主机厂配合监造工作，及时提交图纸、检验试验计划、生产工艺文件并为驻厂监理人员提供办公的便利条件，必要时应由业主出面协调；

（3）监造管理控制模式、方法及沟通方式要在监造活动开展前梳理清楚，各方明确接口联系人；在监造的实施过程中，应及时、有效地沟通，有机地协调好监造方与各主要干系人之间的关系。

（4）设备制造质量是一个涉及面广、难度较高的系统工程，设备监造仅仅是质量检查中的一个环节，随着新技术和新工艺的发展，设备监造的模式与对设备监造人员的素质也有了新的要求,监造人员的专业水平和敬业精神是设备监造成功的关键，业主应对监造工程师严格把关，不合格的监造工程师必须立即更换；

（5）业主应不定期到工厂巡检、了解情况，并全力支持和尊重监造工程师的工作，保证监造工程师的权威。监造工程师作为业主的代表，相当是业主的眼睛，应把工厂生产阶段发现的质量问题和风险完整、及时地通报业主，以便于业主及时组织相关专家和技术力量最终解决问题。

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