清蓄电站机电安装工程质量监理控制实践与探讨

刘生国（中国水利水电建设工程咨询中南有限公司，湖南 长沙 410014）



清蓄电站机电安装工程质量监理控制实践与探讨

刘生国
（中国水利水电建设工程咨询中南有限公司，湖南 长沙 410014）

摘要：清远抽水蓄能电站采用高水头、大容量、高转速的可逆式蓄能机组，具有运行工况切换频繁、机电系统设备复杂、施工质量控制难度大等工程特点。本文归纳分析了该电站机电工程的特点和难点，提出了机电设备安装与调试质量监理控制要点，总结了机电工程亮点与不足以及监理工作经验，可供类似工程监理借鉴。

关键词：机电；工程；质量；监理；控制

1工程概况

清远抽水蓄能电站位于广东省清远市境内，总装机容量128万kW，属于国家“十一五”重点工程建设项目。地下厂房内安装4台单机容量为32万kW的可逆式蓄能发电机组，最大水头504.5 m，额定水头470 m，最小水头449.3 m，机组额定转速428.6 r/min。电站输水系统采用一洞四机布置，500 kV系统采用联合扩大单元接线，开关站一回出线接入电网。机组设备供货商为东芝水电设备（杭州）有限公司，安装承包商为水电十四局。工程静态投资约42.9亿元，动态投资约49.9亿元。

电站主体工程于2009年12月17日开工，首台机组于2015年11月30日投产发电。目前，2号机组正在进行考核试运行，3号机组即将静态调试，4号机组安装稳步推进，预计2016年9月全部建成投产。

2机电工程特点

2.1机电工程的重点和难点

1）电站采用的是高水头、大容量、高转速的可逆式蓄能机组，设备制造和安装精度要求高，施工质量控制难度大；

2）机组运行工况转换频繁、控制流程复杂，调试难度大、周期长，双机甩负荷、多机甩负荷、球阀动水关闭等大型试验项目风险高；

3）机组的组装部件多，预装配质量控制和设备现场消缺工作量大；

4）机电设备供货商多达35家，设备制造质量控制难度大，设备厂家之间的协调配合难度大；

5）南方电网安全风险控制标准高，设备大件、重件较多，吊装过程的安全管理难度大；

6）地下厂房机电设备安装进度的制约因素较多，工作面难以展开、土建机电交叉作业、设备延期交货等，导致现场协调难度大；

7）首次通过联合开发方式实现蓄能电站计算机监控系统国产化，系统稳定性和科学性有待检验，程序调试和修改工作量大。

2.2机组设备特点

1）水泵水轮机首次在国内应用长短叶片转轮，水力设计性能优越，但转轮加工精度要求高，转轮设计重量39 t、直径4 326 mm，静不平衡偏差需小于0.8 kg；

2）蜗壳采用B610CF国产高强钢，壁厚32～74 mm，分瓣组装与焊接，焊接工艺复杂，容易出现裂纹缺陷，施工质量控制难度大；

3）发电机转子磁轭采用分段厚钢板组装，定子铁芯采用无穿心螺杆结构，简化了装配工艺，节省了工期；但磁轭的轴向受力及其稳定性和转子偏心量控制很关键，且圆度、高度和水平度偏差超标处理难度很大，消缺工期长；

4）机组部件的安装程序不同于其它蓄能电站，要求在发电机机坑浇筑前，将水泵水轮机部件安装完成，存在水轮机层以上混凝土浇筑间隔时间长、设备防护工作量大、公用系统难以形成、首台机组调试环境恶劣等问题，土建机电施工配合和进度控制难度大；

5）水泵水轮机座环采用分瓣组装、现场不能二次机加工的结构，座环的安装精度调整和蜗壳混凝土浇筑施工具备挑战性；

6）与机组配套的附属设备初步技术方案落后，设备自动化程度差、控制系统设备庞大复杂、监控系统控制方案结构混乱、逻辑冗长复杂，导致施工阶段设计沟通和修改难度大。

3机电工程质量监理控制要点

3.1机组安装质量控制

机组安装是清蓄电站工程成败的关键核心项目，它的安装质量控制至关重要。机组安装分为水泵水轮机及进水球阀、发电电动机、附属设备及管路系统等3大部分，主要包括埋件安装、部件预装及组装、机组总装等3个阶段，施工前需根据机组部件安装工艺流程精细制定质量控制要点。

水泵水轮机安装质量控制的重点和要点是：座环与蜗壳、导水机构、转动部件和进水球阀等设备部件的安装。发电电动机侧重于定子与转子的组装，以及整机的中心、水平、轴线和间隙的调整。蓄能机组部件的设计、制造与安装相比常规机组有更严格的要求，任何质量差错，都会给机组安全运行带来严重后果。因此，机组安装工艺与程序、检测工具和方法、质量标准与技术要求等都必须满足厂家及规范标准，对关键部件的预装、组装、调整等环节以及压力试验、动作试验、电气试验须加强旁站监理。

3.2电气设备安装质量控制

重点控制发电机电压回路设备、主变、GIS、高压电缆、SFC、屏柜等设备的安装与调试质量，必须符合厂家工艺标准及规范要求。对电气设备的常规试验、特性试验以及二次设备的保护校验等须实施旁站监理，试验项目和数据应详实可靠。未经核查验收，严禁设备带电试运行。

发电机电压回路设备质量控制要点：母线位置调整和导体焊接、断路器及隔离开关安装、母线与各设备连接、试验检查等。

主变质量控制要点：主变运输就位调整、内检、附件安装、绝缘油检测及处理、试验检查等。

GIS质量控制要点：部件定位、组装、抽真空、SF6充注及检测、试验检查等。

500 kV高压电缆质量控制要点：安装器具布置、电缆敷设、蛇形调整、外观检查、电缆固定、试验检查等。

3.3机组启动试验质量控制

清蓄机组属高水头、大容量、高转速的可逆式蓄能机组，具有快速响应、高速双向旋转、工况切换频繁等运行特点。近10年来，国内蓄能电站在机组调试期间，发生过数起定子扫膛、推力轴承烧损等严重安全事故，俄罗斯萨扬水电站发生过机组爆炸及水淹厂房的运行安全事故。因此，必须高度重试机组启动试验的质量和安全管控，必须实施全过程旁站监理。按照机组启动调试验收方案和现场管理工作细则，重点做好机组启动前、并网前、过速和甩负荷试验、考核试运行前、商业运行前等5个阶段的检查验收。

在机组启动调试前，应严格审查机组启动试验大纲和设备操作规程以及作业指导书，对涉及启动机组的流道、相关机电设备的施工形象及质量应进行全面核查，所有检查项目应符合设计、厂家及规程规范要求，并做好投运与非投运设备的安全隔离措施。

在机组启动调试期间，应建立调试日例会、设备例行检查以及试验转序制度。严格按照试验大纲及规程规范进行调试，设备操作应规范，各项试验数据应准确、可靠。每项试验完成后应进行分析、总结并确认，做到不漏项、不跨项。由于机组启动试验风险高，为确保人员及机组设备安全，在机组每次启动前后，应组织相关单位人员对发电机定子和转子、水轮机部件进行重点检查，发现设备隐患或异常情况应立即停机处理。机组启动调试完成后，应督促安装、调试、厂家等单位按期提交机组调试报告、试验记录、设备缺陷处理报告和遗留问题清单等文件资料，及时编制机组启动调试监理工作总结报告。

3.4机电埋件安装质量控制

蓄能电站机电设备众多，由于受地下厂房空间限制，大量水机管路、电气管路、设备基础需要预埋，埋件安装工程量远大于常规水电站，极易发生错埋、漏埋现象。因此，需落实机电/土建交面复查签证制度，经机电监理复查合格后方可浇筑混凝土。

水机埋管安装重点控制管道定位、配管焊接、压力试验、管路清洗、支撑加固及管口临时封堵等，其中管路压力试验应实行旁站监理。电气埋件安装主要控制埋件材质、定位加固、软管防护、接地体焊接及过缝处理等。

3.5金结设备安装质量控制

金结制造与安装重点控制材料设备进场检测、焊接工艺试验、焊接过程质量、无损探伤检测，做好压力钢管定位节安装、闸门拼装、启闭系统联调等质量控制。同时根据施工通道的布置特点、设备运输尺寸及单元重量，制定合理的金结设备二次倒运及安装方案，做好水道斜井、竖井钢管和进出水口启闭机吊装的安全控制。

4机电工程亮点与不足

4.1工程亮点

1）水道充水球阀和尾闸设备滴水不漏、500kV系统充电一次成功、首台机组考核试运行一次性通过；

2）水泵水轮机转轮采用长短叶片技术，减轻了水力振动效应，叶片抗空化效果较好，无“S”特性，水力性能优良；

3）发电电动机转子磁轭采用分段磁轭厚板组装，定子铁芯采用无穿心螺杆结构，厂家设计先进，组装质量优良，转子整体偏心值为0.10 mm，优于国家规范标准0.15 mm；

4）蜗壳、闸门和压力钢管焊接质量优良，UT探伤一次合格率98.9%以上，4台机组蜗壳水压试验均能一次性通过，监理部QC小组荣获2014年度全国优秀质量管理小组称号；

5）座环安装和蜗壳混凝土浇筑质量优良，浇筑后的座环水平度为0.03 mm/m、最大值仅为0.19 mm，优于国家规范0.05 mm/m、最大0.6 mm标准；

6）发电机定子、转子、GIS、主变、封闭母线安装质量优良，交流、直流耐压试验均能一次性通过；

7）1号和2号机组的中心、水平、轴线、间隙的调整质量优良，机组运行平稳，各主要部位的温度、压力、振动、摆度等技术指标均优于国内同类蓄能机组；

8）科学优化机组安装流程，将3号、4号水泵水轮机改用检修方式安装，在机坑内组装顶盖，加快了厂房混凝土浇筑进度，缩短了直线工期，改善了机组调试环境；

9）全厂管路、电缆桥架和电缆敷设布置有序，层次分明、路径清晰、工艺精细美观，现地接线规范；

10）施工现场管理达到“5S”要求，未发生任何设备安装事故，在南网基建项目中，首个评为电力安全生产标准化二级工程建设项目，首个获得南网安风体系“三钻”认证的基建单位。

4.2不足之处

1）机组设备制造工艺水平有待提高，部分国产部件缺陷较严重，施工期间返厂更换过一台机组的磁极和定子线棒，影响首台机组安装直线工期3个月；

2）机电埋管起止位置精度较差，埋管加固及防护不到位，部分电气埋管堵塞，管口临时封堵措施有待加强；

3）部分电缆桥架弯段半径难以满足动力电缆转弯要求，自动化元件电缆选型及布置路径有待优化；

4）机电设备管路布置与水工建筑物存在较多冲突现象，设计专业沟通不力；

5）部分机电设备到货滞后，包装存在部件混装、难以清点检查问题；

6）机电合同标段较多，工作界面不清晰，施工协调配合工作量较大；

7）厂房装修、照明、通风空调和消防施工进度相对滞后，在1号机组调试期间存在交叉施工作业情况，安全风险和管控难度增大。

5监理工作体会

（1）组建一支技术过硬、作风扎实的监理队伍。选择好水机、电气、辅机、金结等专业技术骨干，重点控制机组安装、高压电气试验、金结焊接质量。

（2）精心编制机组安装与调试质量检验标准。由于《水轮发电机组安装技术规范》GB/T8564仅是指导性原则规范，且偏重于常规水电机组，目前还没有蓄能机组安装技术规范。因此，监理部组织参建单位根据现有的规范、合同、设计和厂家技术图纸文件，按照就高不就低的原则，详细制定了机组安装验收标准。

（3）加强监理专业技能培训考核。监理部日常主要做了两个方面的指导培训：一是监理工作程序和“四控、两管、一协调”职责；二是机电专业技术培训，熟悉厂家装配图纸及技术文件、施工设计图纸、规程规范标准。

（4）重视设备缺陷处理方案论证和质量管控，切忌犯经验主义错误。座环、导水机构、定子、转子、轴承等机组核心部件和母线、主变、高压电缆、GIS等主要电气设备的缺陷处理，一定要做好事前技术论证和消缺后复查检测。

（5）做好机电旁站监理规划，落实质量控制措施。对于设备关键部件的预装、组装、调整等环节以及压力试验、动作试验、电气试验必须加强旁站监理，同时要做好重要设备充电前核查和机组启动调试期间的设备例行检查。

（6）抓好土建/机电交叉作业管控。土建/机电施工矛盾主要体现在进度配合以及某些项目的专业技术协作方面，采取现场积极协调和专业技术交底解决问题和困难，避免发生埋件漏埋、浇筑变形、成品受损等施工质量事故，达到又好又快的工程建设目的。

（7）正确处理好监理与建设各方的关系，充分调动和利用厂家技术力量。按照合同约定，设备厂家需履行现场技术指导和质量控制职责。监理部平时比较注重过程沟通，协调好参建各方关系，使工程建设处在一个和谐、团结、协作的氛围之中，促进工程建设顺利进行。

6结语

未来10年，我国抽水蓄能电站工程建设将进入高速发展期，将新增装机容量约5 400万kW。“十三五”期间，国家将开工建设20余座百万级抽水蓄能电站。呈现出蓄能机组迈向700 m水头/40万kW级别、主辅机设备全面实现国产化、厂房混凝土浇筑与机电安装整体招标承建等新的趋势。随着抽水蓄能电站的高速发展，将会给我们机电工程监理带来新的机遇和挑战。

参考文献：

［1］中国南方电网有限责任公司.基建工程质量控制作业标准（WHS）抽水蓄能电站工程［Z］，2012.2.

［2］中国南方电网有限责任公司.抽水蓄能电站建设施工作业指导书［Z］，2013.6.

［3］中国水利水电建设工程咨询中南有限公司.清远抽水蓄能电站机电工程监理大纲［Z］，2010.12.

［4］GB/T8564-2003水轮发电机组安装技术规范［S］.

［5］GB/T18482-2010可逆式抽水蓄能机组启动试运行规程［S］.

中图分类号：TV737

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2016）06-0062-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.022

收稿日期：2016-03-18

作者简介：刘生国（1975-），男，高级工程师，从事水电站机电工程设计、监理工作。