电站锅炉可制造性、可安装性、可维护性设计的研究

宋国庆，胡超见，李广慧，王文浒

(1.高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室(哈尔滨锅炉厂有限责任公司)，哈尔滨 150046；2.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨 150046)

0 引 言

国内电力行业，各种技术不断进步，能力不断提高，用户的思维在不断转变，要求和需求也在不断的变化和提高，对于设备的设计制造供货单位来说，用户的各种要求和需求都应给予满足或尽快给予满足，否则会逐渐失去市场，失去竞争能力，被市场淘汰，锅炉作为电站的核心装备更是如此。

用户的要求主要有供货周期短、价格低、安全可靠、使用便捷、维护方便等，这些要求都需要通过设计、制造、安装等过程给予满足，而设计又是源头，直接关系到锅炉的方方面面，所以在设计之初就该充分考虑锅炉的可制造性、可安装性、可维护性。

1 概 述

锅炉在最初设计时就要考虑要让制造出来的产品又快、又好、又省，使用方便,检修容易，为用户创造超出其预期的价值，所以在设计之初，设计工程师、工艺工程师、生产技术人员、车间工人、现场安装人员就应该一起研究，利用自己丰富的经验和专业知识，从以下几方面(不限于此)重点考虑。

因受具体人员、工具、操作方法、环境的影响，具体数据无法确定，所以以下多为定性描述，供设计者借鉴，设计时需根据具体情况而定。

2 关于可制造性设计

(1)减少零部件种类。虽然锅炉的整体结构型式不同，但有很多零部件的基本结构是相同的，只是尺寸略有差别，设计时应将其统一，或将一部分零件统一，推行标准化设计，降低材料和零件的管理难度、制造难度，缩短周期。并建立标准件数据库，随着技术的进步而不断更新，这样有利于提高全系列产品零部件通用。

(2)结构形式应为了自动化设备而改进。减少人的操作，提高自动化水平是制造业的发展方向，但自动化设备的要求与人的会有差别，在设计时要做长期考虑，为使用自动化设备时对零部件不做修改或简单修改即可。

(3)结合现有模具。各制造厂的设备很难是一样的，且都有自己的制造工艺和模具，为了能快速批量生产，应结合自己现有的模具设计产品，相似的产品最好设计成能使用相同的模具制造，且在设计前就该确认好，以减少车间换模。

(4)结合现有制造水平。制造水平由设备的能力、人员的能力、生产组织管理能力等因素决定，对于制造企业来说，保证生产是首要的，制造水平的提升是公司考虑的事情，对于设计者来说，要熟知本企业的制造水平，设计合适的产品结构，不要过于复杂，以免交付的产品质量、周期、成本得不到满足。

(5)简化结构，易于装配。很多零件需要在制造厂内组装后出厂，对于传统制造业的锅炉行业来说，产品类型多、批量小，设备自动化程度低，人工装配工作量占比大，设计时需结合车间工作条件、工装设备等，在满足产品功能需求的前提下，结构应最简单化，尽量采用一次成型件替代组装件，尤其是焊接件，且随着技术的进步应不断优化已有的产品。

3 关于可安装性设计

电站锅炉是系统庞大、结构复杂、零部件数量巨多的产品，现场安装工作量巨大，工作环境差，且几乎都是人工完成，最好的办法是尽量将产品模块化，在制造厂内装配好，减少现场安装的工作量。

不过现场安装的工作还是少不了的，设计者应重点从以下几个方面考虑。

(1)安装空间。即安装时人员和设备所需要的移动、操作的空间。零部件间的距离要满足站位、手、胳膊、设备等操作的需要。特别要注意小间隙位置、圈焊位置，要考虑焊条、焊枪、手的回转空间和焊后检查需要的空间。另外还要考虑安装误差所需要的空间。

(2)安装顺序。一般安装顺序是由内到外、由上向下、由一侧到另一侧、由基准到远端。有很多零部件是配套安装的，比如吊挂装置、管屏的密封装置、穿在管子/管屏/吊杆上的附件等。与受热面配套的装置(如密封盒、固定件等)最好单元化，几个一组的形式，这样有利于分散安装，同步施工。对于有特殊要求的要在图纸上显著标明。

(3)施工方便性。最好的办法是简化结构、成套供货。减少旋拧、焊接的工作量，设计的结构至少要在设计者心里模拟出空间和顺序，保证现场首先能够实现，然后追求简易方便。若技术条件允许的话采用仿真分析最好。

4 关于可维护性设计

锅炉的很多设备属于易损件，如炉内受热面及其附件，受高温高压，又有烟气冲刷，损耗快，炉内低温受热面及其附件，受灰粒磨损严重，需要经常检修维护，所以在设计时应充分考虑人员行动方便、设备拆装方便等，若能实现免维护就更好了。

(1)所有的位置均应为人员检修预留通道，让检修人员直接到达，或可搭建平台后到达，或利用设备到达，并能够开展检修维护工作。

(2)在炉墙的合适位置留有人孔门，具体位置应在设计时模拟检修人员路径，确定在方便进出、传递工具的位置。

(3)所有结构应尽量简单、分散、独立，减少互相关联、影响，以便拆装。

(4)紧固件尽量选用能快速旋紧的；若是焊接，要考虑将来方便破坏焊缝，以便拆装。

(5)尽量避免在安装现场在受压件上直接焊接，要有预焊件。

(6)所有易损核心零部件均应有防护措施和装置。

5 如何实现可制造性、可安装性、可维护性设计

以上所述说起来容易做起来难，若想真正满足以上要求，需要做好以下几个方面：

(1)思想观念

参与设计的人员要有全局意识，要把锅炉及配套设备看作一个整体，要考虑设计、制造、安装、维护的所有过程。

要有合作意识，所有的设计工作都不是一个人能独立完成的，设计、工艺、生产、安装、用户等需通力合作，综合考虑各方意见。

还要有系统思维，分析清楚相互之间的影响，不能顾此失彼。

还要有创新思维，敢于打破常规，突破传统，标新立异，与时俱进。

(2)工作方式

能将大家的思想、意见、建议融合到一起，统一行动，最直接有效的方式就是团队项目制，大家就像一家人做事一样，开诚布公，没有隔阂，共同努力。但传统制造业受体制和企业文化的影响很难施行。

若不能采取团队项目制，则需要建立高效的信息传递或共享机制，保证信息传递的快速、精准、方便，虽没有组建团队，但可以随时共同议事。虽然这样做相对团队项目的方式效率低，但也能达到可接受的效果。

最落后的就是分工明确，部门独立，按工作流程逐级审核反馈制，这样各自为政，无法生产出简单实用、安全可靠、物美价廉的产品，在非垄断行业会逐渐失去竞争力。

(3)薪酬绩效和激励机制

这是实现工作目标的保障和基本制度，是对积极方向的导引，虽不能做到完全公平公正合理透明，但也得让大家全部认可接受，消除员工的顾忌和疑虑，踏实安心的工作。

(4)知识的积累与传承

这是实现可持续改进的重要保障，不能前人经历过的，后人再经历一遍，要能将所有的经验知识文件化并方便使用，并建立科学的管理制度，保持知识的积累与传承。

(5)企业制度和文化

以上几条合到一起就是企业的制度和文化，对于传统制造企业来说无疑是一场变革。

6 结束语

可制造性、可安装性、可维护性不是独立的，有着共同的目标就是简单方便。这些也不是新概念，在汽车、电子等技术先进的行业发展的已经很成熟了，但对于传统制造业来讲却没有可复制的道路，结合不同的制度和文化，需要开辟适合自己的大道。但不管怎么样、在什么时候，可制造性、可安装性、可维护性都应该是设计者必须考虑的，只是采取的方式不同、考虑内容不同。