基于质量风险管控的发电机改造项目管理

陈富杰，李 杨，钱厚军，沈卫玲，陈子明，冯勇胜，郭桐岳，程义岩

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300)

秦一厂是中国大陆自主设计、建造、运行管理的第一座压水堆核电厂，于1991年12月15日并网发电。机组常规岛所采用的发电机为30万千瓦双水内冷汽轮隐极同步发电机，原型号为QFS-310-2，设计寿命为30年。因秦一厂30万千瓦级机组运行许可证延续，于2018年完成常规岛更新项目，为国内核电机组增容改造工程开创先例，其中通过对发电机进行优化升级改造来满足延寿要求，达到提高运行功率、安全性、发电量及电厂经济的目标。发电机改造是一项复杂的系统工程，涉及发电机本体的重新设计、发电机定转子部件的制造、发电机定转子部件的现场安装施工，每一个环节都不允许出现质量问题及进度偏差。本文对发电机改造项目的设计、制造及施工内容进行了阐述，重点介绍项目团队在项目实施过程中，从质量风险管控角度分析并管控改造项目各个环节中存在的风险点，以确保项目的顺利实施。

1 发电机改造项目概述

秦一厂发电机增容改造前提为原有设备结构基础不变，即定子基础不变、定子铁心不变、转子锻件不变、定子铁心和机座连接方式不变、冷却方式不变、发电机本体基础不变等，增容改造后，发电机额定容量为389 MVA，额定有功功率为350 MW，改造项目包括以下内容：

1)发电机本体设计及改造，包括定子绕组及固定结构、转子绕组及固定结构等；

2)发电机本体未更新改造部件的常规检修工作，包括大护环、小护环、中心探伤等；

3)发电机转子返厂改造及动平衡试验；

4)三机交流有刷励磁改造为静态励磁，励磁系统设计及改造；

5)发电机本体监测系统设计及改造；

6)发电机现场高压电气试验；

7)发电机总装配、调试、性能试验。

项目从2015年开始可行性调研工作；2016年对EPC项目实施及采购范围分析讨论；并于2017年签订EPC合同；2018年2月28日，秦一厂30万千瓦级机组118大修期间实施现场改造工作；2018年7月27日机组首次并网发电。

2 发电机改造项目实施

2.1 发电机改造项目的设计

发电机改造在原有结构基础上遵循“电磁五不变”的原则，即额定电压18 kV、电机主尺寸、定转子槽数、定转子槽形、定子硅钢片和转子锻件不变。改造后应达到以下技术要求：

1)发电机额定容量由367 MVA提高到389 MVA；

2)改造后发电机额定工况下发电机效率保证值为98.85%；

3)配备局部放电在线监测系统和绝缘过热监测系统，达到对发电机运行状况的更精确的实时在线监测；

4)额定运行工况下发电机各部分温升不超过GB/T 7064—2017《隐极同步发电机技术要求》要求；

5)定子绕组槽内埋置测温元件温度不高于85 ℃，并与改造前比较不应有明显升高；

6)定子铁心温度限值为120 ℃，并与改造前比较不应有明显升高；

7)定转水冷线圈出水最高温度限制为85 ℃，并与改造前比较不应有明显升高；

8)进相运行能力：在超前功率因数0.95时连续运行。

改造项目的设计工作在不影响安全和改造效果的前提下，尽可能利用原有设备，减少改造工作量。在接口设计上，满足改造部件适应非改造部件的原则，具体设计内容如图1所示。

图1 设计内容

2.2 发电机定转子线棒制造

在制造环节，主要为发电机定转子线棒的生产加工，由于发电机的定转子线棒是发电机核心部件，因此也是改造项目质量控制的核心内容。从原材料加工到后期的线圈成型，主要有“定子线棒原材料实心铜线制造”“定子线棒原材料空心铜线制造”“定子线棒成型”“转子线棒原材料制造”四个部分，包括以下关键工序步骤：原材料(成分、电导率、晶粒度)检查、金相检查、涡流探伤、气压密封性试验、性能试验(抗拉强度、延伸率、电阻率、微观检查、弯曲试验及硬度)、绝缘性能试验、定子线圈胶化成型、尺寸检查、水性能试验及高压电气试验等。针对这些关键工艺流程，项目组分别编制专项质量计划进行质量管控，深入制造工艺环节，把控关键制造节点，对工艺规范及标准进行审查，保证发电机改造核心部件的制造质量。通过开展专题技术会议评估工艺风险、编制行动项进行跟踪落实，最终共完成108根定子线棒及32根转子线圈的制造及验收试验，验收试验一次合格。

表1 质量计划

2.3 发电机转子返厂改造及动平衡

转子改造内容主要包括机械性能试验、转子嵌线、超速动平衡调校、护环叶片探伤、水性能试验及电气交接试验等工艺环节，其中施工难点为发电机转子出厂的动平衡调校。由于厂家的调校标准为新机出厂标准即3000 r/min下振动值≤50 μm(高于GB/T 7064—2017《隐极同步发电机技术要求》规定的80 μm)，而改造转子属于老机转子，调校工作存在标准严格、配重复杂等难点。期间转子共经历24次开车，多次发生发电机转子动平衡通频数据超标，且2倍频振动分量偏大。通过反复配重、更换测振探头、更换超速车间多种方式，最终校调合格。汽端轴振最大47 μm，励端轴振最大49 μm，在机组并网运行后，转子现场运行轴振达到历史最优水平。

2.4 发电机定子现场施工

发电机定子现场施工主要分专项准备及实施两阶段。准备阶段包含：物资吊运、场地规划、脚手架搭设(货架)、方案编制、工种协调、承包商管理等；实施阶段包括：发电机常规解体、第一次铁耗试验、旧结构件及线棒拆除、定子铁心检查及第二次铁耗试验、新结构件及线棒安装、端部整体灌胶、水性能试验、第三次铁耗试验、热水流烘焙及电气交接试验。贯穿整个施工环节的难点在于涉及专业多、协调工作量大及资源有限，为此项目组编制专项方案及计划：《秦一厂30万机组常规岛改造项目发电机本体现场施工方案》《发电机定子现场改造施工质量计划》及《秦一厂30万发电机机组更新改造施工计划》，深入施工环节，管控整个定子现场施工的质量、安全和进度风险，保证施工节点顺利推进，最终成功一次性完成定子验收试验。

3 项目质量风险管理

针对上述发电机改造项目的设计、制造及施工，为了确保项目质量，项目团队分析各个环节的质量风险，对关键工序步骤进行风险识别，分析质量风险存在的操作工艺，以及风险后果。制定管控措施，提高质量见证级别，有效地规避了各类风险的产生，风险识别如表2所示。

表2 质量风险识别

针对项目各环节中的质量风险，主要采取的管控手段如下：

1)建立“三会”制度管理机制：设计联络会、专家评审会和双周例会形成了良好的例会管理制度。设计联络会和专家评审会主要解决设计环节的风险，双周例会管控制造及施工环节的进度风险、行动项跟踪、协调配合、问题解决等，确保技术交底到位，做到不返工、不遗漏。通过具体的行动项进行跟踪落实，将责任和任务落到实处，并定期进行审查和反馈，尽可能减少和疏通了在项目沟通阶段过程中存在的困难和阻力。

2)预估风险及管控措施：通过提前识别质量风险点，形成《项目质量控制风险计划》贯穿整个制造及施工环节，结合网络计划、施工方案、质量计划，形成有效的质量风险管控手段。

3)开展专项培训：设置专项培训员，负责检修人员的技能、授权、制度、流程及安全培训教育，针对检修工作，使得检修人员熟悉个人的施工职责及任务，提前暴露出项目准备阶段的问题，保证施工顺利。

4)管理模式扁平化：构建一种可靠的且具有最少层次的结构，通过缩短上下级之间的距离，减少中间管理层，最后能尽可能拥有一个“平面”的组织。一方面是因为项目参与方之间传递信息更加直接方便，管理层次少，传递信息速度快，能使各项目参与方联系信息时更加趋于一体化、更紧密，减少了很多行动与决策之间的延误，更快地对工程项目情况的动态变化做出反应。

5)优化项目组织结构：明确机构的纵向层次及职责包括领导层、协调管理层及实施层，加强机构的横向强度，例如设置不同专项人员解决专项中的各种问题包括“人、机、料、法、环”等方面，做到“点对点、负接口”，保证信息传递的有效性，提高组织机构的专业化程度及项目管理能力。

4 结束语

秦一厂30万千瓦级机组发电机改造项目基于专业的质量风险管控手段，深入项目设计、制造及施工的管理环节中，达到了降低风险，保证质量，提高效率的目的。并网后，发电机整体运行状态优良，各温升余量较大，满足设计技术要求。成功为国内核电机组的发电机改造工程开创先例，具有重要的示范意义，也为类似的改造工程提供良好的管理经验。