设计优化工作的思考

朱 军

(西北电力设计院，陕西 西安 710075)

1 概述

1998年，原国家电力公司与电力规划设计总院组织六大区域设计院开展了2000年示范电厂研究工作，并确定准格尔、石嘴山、沁北和西塞山电厂作为2000年示范电厂试点项目。在示范电厂建设过程当中，通过参观国外设计的电厂，学习、分析、研究和借鉴国外先进的设计理念，反思和检讨我们过去的设计思路和方法，提出了一套崭新的符合中国实际的设计理念。新的设计理念简化了系统，方便了运行，提高了电厂的自动化水平，大幅度降低了电厂工程造价，为电厂竞价上网和提高运营水平创造了条件。经过示范工程验证，火力发电工程的设计优化工作取得了显著成效，设计优化理念得到业主认同，并在火力发电设计领域迅速推广开来。示范电厂的研究和实践，从设计优化范围、设计优化内容，到设计优化思想、设计优化手段，对于我们从事火力发电厂设计工作的人员来说增长了见识，开阔了思路，解放了思想，使得后续的工程设计方案更加趋于合理和先进，工程造价也大幅下降，同时为设计院在一段时期内的市场经营工作创造了有利条件。2002年电力体制改革后，“厂网分开，竞价上网”成为各发电公司面临的形势，2000年示范电厂的设计理念与各发电公司的要求不谋而合，在发电公司的迅速发展壮大过程中发挥了积极的支持作用。

最近，思考和研究了几年来的设计优化工作，似乎每一个工程项目都在进行优化，但实际效果却进展不大，设计思路也很少再有新的突破。我们的设计优化工作是否已经尽善尽美？我们的设计优化是否走到了尽头？我们的问题又出在了什么地方？仔细分析一下，发现问题之一是缺乏持续和更加深入地系统地优化系统。如果说2000年示范电厂的设计思路是改变当时传统、保守的设计思维的话，那么我们现在的设计优化应该是基于2000年示范电厂设计优化思路，克服工艺系统由于专业划分而成为系统孤岛，克服由于缺乏对于实际运行的调查和研究，使我们对于设备运行的真实状况的了解和相应的优化措施。

2 设计优化工作应综合考虑设备可靠性的变化

近10年来，我国电力设备制造业及设备运行水平发生了巨大变化，通过引进消化国外先进的技术和设备，总结设备运行的经验和教训，电力设备的可靠性大大提高。1998年和2008年电厂5种主要辅机的可靠性指标见表1。

表1 1998年和2008年电厂5种主要辅机的可靠性指标

从表1可以看出，电厂五种辅机的可用系数提高了约3%(绝对值)，非计划停机率降低了2－6倍，可以肯定，其他设备的可靠性也应有较大的提高。因此，要做好设备配置的优化工作，应对电厂主要设备的运行情况进行充分的调研。基于设备可靠性的不断提高，在进行设备配置时，可以根据设备在系统中的作用，考虑降低数量的备用。

3 设计优化工作应系统研究工艺系统的一致性配置

工艺系统作为实现生产过程的核心，其配置的正确性、经济性和合理性至关重要。就其合理性而言，同一功能系统的安全性、可靠性、可控性应该具有一致性，而将系统分段考虑，可靠性不匹配的系统配置是十分不合理的，甚至可能是浪费的。例如热机专业给水系统的配置方案中，有一种1×100%汽动给水泵＋1×25%电动给水泵的配置方案，考虑当汽动给水泵故障时，机组就要停机。那么对应这种给水系统配置，凝结水系统中凝结水泵是否还要按照2×100%或3×50%的配置？为什么不可以以同样的可靠性考虑凝结水系统的配置呢？基于这种理念，循环水系统的循环水泵的配置为什么一定要是3×33%或2×100%，配置成1×100%变频是否可以？再如化水专业除盐水箱能否与热机专业凝结水储水箱合并，既然功能是相同的，而且是串在同一系统上的，为什么不可以合并？又如除灰空压机与热机空压机合并的问题，长距离输水管道壁厚的选择原则问题，如此等等。在我们电厂的系统设置过程中，类似的问题很多，由于我们目前专业的划分使得同一功能的系统划分在不同的专业内，从而专业考虑系统的优化时往往是专业内部的优化，是局部的优化，缺乏从该系统的功能要求整体地考虑系统的配置，整体地优化系统的配置，使得系统缺乏具有一致的安全可靠性，即使在同一专业内，设计的思路也固化于固有的思维，这就是我们为什么在系统优化方面进展不大的主要原因之一。

4 系统地考虑厂房布置原则

在近几年的设计优化工作中，厂房布置的优化卓有成效，特别是主厂房的布置优化工作更成为重中之重，产生了各种各样的布置方案，厂房布置十分紧凑。系统地考虑厂房布置优化是指四方面的问题，一是针对全厂所有的建筑物的布置进行系统的优化，而不是仅仅只针对几个重要的建筑物。从目前的实际情况来看，除了主厂房和部分建筑物在布置方面的优化工作比较深入外，厂区还有相当一部分建筑物存在较大的优化空间，需要予以关注和重视，应该使得全厂各建筑物的布置水平、空间利用状况基本一致，不应该出现有的厂房布置紧凑，而有的厂房布置却比较松散的现象。这一方面取决于工艺专业主设人对于本专业厂房布置的基本原则、运行要求、检修方式的掌握和灵活应用以及在此基础上进行的优化和对厂房布置的协调水平，另一方面取决于项目设总及总工对于项目布置原则和水平的把握。第二方面是考虑建厂条件对于厂房布置的影响，不同的地域其建厂条件、风俗习惯各不相同，对应于设计方案应相应地变化，而不能一味地用北方的条件去设计南方的电厂，用西部的条件去设计东部的电厂，用国内的设计理念去设计国外的电厂。这是我们在方案设计中由于固定的思维模式经常出现的问题。第三方面是改进建筑物内空间及平面利用的思路。我们已习惯于固有的厂房布置思路，缺乏深入地分析和研究这种布置的合理性。由于缺乏充分的调研、了解和分析研究，我们有时也会臆想一些我们不了解的运行、检修方案，使得在项目建成后厂房布置与实际要求相差甚大，厂房空间太大，有的实际上根本利用不上。第四方面是全厂地基处理及建筑结构方案等的一致性优化。土木结构与水工结构有着一定的差异，但应该也有许多相同之处，如地基处理方案、上部结构形式、屋面结构形式等，应该考虑在同一厂内是一致的。

5 设计流程重组将促进设计优化工作

仔细分析上述在系统与布置优化过程中反映出来的问题，其原因有三，一是专业人员缺乏仔细分析和研究本专业的优化工作，这是表面现象。二是相应的层级化激励机制尚未健全和实施，系统优化存在一定的技术风险，要承担一定的技术责任，要进行大量的调研和分析研究工作，而且有着相当的技术难度，激励机制将对技术人员优化系统的积极性起着十分重要的作用。三是在于我们目前的流程的设置。目前的设计流程设置是按照专业划分的，对于每一个专业，在电厂设计过程中仅可能考虑其所负责的范围，考虑问题的范围也只能局限于专业内的问题，要求他们系统的考虑整个工艺系统的问题虽然合理，但也是强人所难。所以，要彻底的解决上述问题，必须对于我们的设计流程进行重组和改造，按照按照电厂设计的功能进行划分。目前工艺专业的工作内容及与流程重组岗位设置的简单关系见图1。

图1 工艺专业的工作内容及与流程重组岗位设置的关系

从图1可以看出，目前各工艺专业基本具有相同的工作内容，即专业系统拟定、专业厂房布置、专业计算及各专业设计制图，因此，各专业考虑的问题仅局限于专业分工的范围，很难按照电厂连续的工艺系统进行系统及布置的优化工作。基于系统的考虑工艺系统及布置问题，可以考虑按照横向的工作内容划分为系统工程师、机械工程师等，使得对于不同的系统(包括系统的控制)有专人进行分析、研究和优化，对于不同系统的厂房布置也有专人进行分析和优化，整体考虑考虑全厂布置的的问题，优化过程中反映出来的问题也就能迎刃而解。

因此流程重组及新的岗位设计不仅仅是在三维设计环境下提高工作质量和效率、充分发挥信息化强大功能的需要，也是在2000年示范电厂的基础上进一步提高综合设计水平、为顾客提供安全、可靠、经济的设计产品的需要。可以看出，系统的进行系统和布置的优化工作，不仅仅是一个技术思维问题，更深层次的是一个管理问题，随着流程重组及新的岗位设计的逐步实施实施，必将促进设计优化工作步入一个新的阶段。