动力与电气工程 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 水电站机电设备安装过程及工程质量控制思路分析 蓝克伟 （福建省厦门市湖里区和山镇县后村水电第八支队 福建厦门 ７６１ ００９） 摘要：本文基于笔者多年从事水电站机电设备安装的相关工作经验，以机电设备安装工程质量控制为研究对象，探讨了安装过程中质量 控制的具体措施和实施方法，全文结合笔者参与的某水电站机电安装案例进行分析，是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从从 事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。 关键词：水电站 机电设备 安装 质量控制 中图分类号：ＴＶ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－－３７９１（２０１１）０８（ａ）－０１３９－０２ 某水力发电厂为引水式地面厂房，厂 房内装有单机出力为６０Ｍｗ的混流式水轮 发电机组４台，总装机容量２４０ＭＷ，年发电 量ｌ０．６－［ＬｋＷ・ｈ。 电站引水系统采用２机ｌ洞，ｌ号引水洞 给ｌ号和２号机组供水，２号引水洞给３号和 ４号机组供水，４条压力钢管的末端均设有 机组进水阀。主厂房内设有１台（１ ５０＋ｌ５０）／ １０ｔ双小车桥式起重机。全厂配置了油、气、 水、水力测量、通风、空调、消防以及给水 系统等。机组与主变压器的组合方式采用 单元接线，１号～４号机组分别接容量为 ８ＯＭＶＡ的双绕组１ １ ０ｋＶ升压变压器； ｌ １０ｋＶ侧接线采用单母线接线，共两回出 线，一回至５００ｋＶ联合开关站，另一回为备 用，ｌｌ０ｋＶ设备采用ＳＦ６全封闭组合电器 （ＧＩＳ）。发电机出线母线采用共相封闭母 线，励磁装置为三相全控自并激静止可控 硅整流。电站按全计算机监控、“无人值 班”（少人值守）设计。全厂还配置了控制测 量信号系统、继电保护系统、计算机监控 系统、直流电源系统、设备控制系统、工业 电视系统和火灾报警系统。 电站机电设备的最终质量牵涉到方方 面面，设备从工厂投产加工到工地最后安 装调试完成，中间要经过许多环节和工序， 为了获得合格的机电产品，这些工序均要 进行质量控制。本文仅就机电设备安装工 程这个环节，详述其质量控制的全过程和 方法以及质量控制的效果。 １监理人员的配备 机电设备安装工程是形成工程质量最 为关键的阶段，在监理人员的配备上要形 成技术上和管理上的整体优势，主要考虑 以下几个原则：（１）人员数量上少而精；（２） 技术素质上合理搭配；（３）专业实践经验丰 富并能互补；（４）年龄结构上优化组合。 ２工程项目划分 监理人员进场后为了便于管理和监理 工作的正常开展，必须进行工程项目的划 分和安装工程实施细则的编制，使整个监 理活动具有明确的目标，让承包商知道在 安装过程中如何操作。 根据本工程具体情况，对水轮发电机 组及其辅助设备、电气一次设备、电气二次 设备、通信系统设备、升压站电气设备等安 装项目进行了划分和编码，并编写相应的 监理实施细则，使监理的全过程规范化、程 序化和标准化。 工程项目划分的依据是《水利水电工 程施工质量评定规程（试行）》ＳＬ１７６－ｌ９９６、 Ⅸ水利水电基本建设工程单元工程质量等 级评定标准（试行）》ｓＤＪ２４９．２～６—８８（以下 简称《评定标准》）和 水利水电工程施工质 量评定表（试行）》。在ＳＬｌ７６－１９９６评定规程 中对单位工程和分部工程均已进行了划 分，根据分部工程的定义，机电设备分部工 程的划分尚存在某些不合理之处；单元工 程的定义对机电设备又不太恰当，加之 评 定标准》年代已久，与日新月异的机电行业 的发展不相适应，现有许多机电产品没有 规范化的评定标准。因此，我国现行的评定 规程和标准给机电设备安装工程的项目划 分和质量评定增加了难度。 结合工程的具体情况，在项目划分时 作了适当调整和补充，既要尽量满足规程 的要求，又要能在实际工作中具有可操作 性，分系统、分块考虑了工程的前后投产和 质量验收与评定要求。 ３安装工程质量控制程序与措施 机电设备安装，其单一性和单件性的 特点尤为突出，环节多、安装和试验的工序 复杂，因此，质量的控制要牢牢地抓住关键 点和薄弱环节，使安装全过程的质量始终 处于控制之中。 ３．１质量控制一般程序 该机电设备安装工程质量控制一股程 序如图１。通过工程实践证明其效果是比较 明显的，安装质量得到了有效控制。 ３．２安装过程质量控制 ３．２．１仔细审核图纸，分析影响因素， 提出预控对策 水电站汇集了许多厂家的机电产品， 各设备之间的交界面、设备与土建的结合 面是容易忽视的地方，是一个薄弱环节，其 衔接的好坏将直接影响到安装的进度和质 量，尤其是设备与土建的结合面处理的不 好，其缺陷将很难弥补，必须予以高度重 视。设备安装前，必须认真审核制造厂家和 设计院的图纸，对设备交界面和土建结合 面要仔细分析，发现问题要及时协调，提出 预控措施，确保安装质量。 在审查水轮机埋入部件安装图时，图 纸要求座环安装完毕后要先浇混凝土。根 据水轮机埋入部分结构特点，当座环安装 调整完毕后，如果浇筑混凝土，将造成蜗壳 下蝶形边的焊接无法施焊，但是如果不浇 座环基础混凝土，座环将固定不牢，当继续 安装蜗壳时，又会造成座环水平的变化。经 过多次协商，决定对座环支墩上的千斤顶 和拉紧螺栓不进行点焊固定，使蜗壳全部 装焊完成后，对座环水平进行再次检查和 调整，然后再将千斤顶和拉紧螺栓进行点 焊固定。本电站４台机组座环蜗壳安装实践 证明，采用上述施工方案后，座环水平能控 制在规程要求范围内，避免了座环安装的 返工。 图１ 机电设备安装质量控制程序 ３．２．２严格审核安装作业指导书，优化 安装方案 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ １ ３９ Ｑ ３ ３ Ｑ： ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ｌＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 动力与电气工程 水轮机座环安装，座环水平的控制是 影响机组质量的主要项目，就座环本身安 装而言，其水平的控制是较容易的，但当座 环与蜗壳连为一体浇筑混凝土时，浇捣混 凝土时的振动力和混凝土对蜗壳的上浮 话，监理工程师对评定的结论负责。 ４．２分部工程质量验收与评定 分部工程验收由业主、监理，设计、安 装、运行单位组成验收工作组，对分部工程 进行验收与评定。由安装与监理提供详细 力，将对座环的水平有较大影响。有些电站 的现场记录和单元工程评定资料，验收各 正是因为座环的水平不满足要求，只能人 方对提供的资料进行审核，并到现场查看 工修磨，这要花较长时间，对工期有重大影 或抽查一定的项目，然后进行评定，并填写 响。为此，在蜗壳层浇混凝土之前，召开专 分部工程验收签证表，由分部工程验收组 题会议讨论浇筑方法和加固措施，防止和 成员签字确认。必要时质量监督部门对分 控制座环水平的变化，浇捣时现场观测和 部工程验收进行核定。 指导。该电站４号机蜗壳在浇混凝土之前， 座环的水平度满足规程０．０７ｍｍ／ｍ的要求， ５质量控制效果 当混凝土浇筑高度刚好超过蜗壳底部时， 该机电设备安装工程的全过程，严格 测量座环水平为：一Ｙ方向为０．１２５ｍｍ／ｍＩ 按上述控制程序和方法执行，其安装质量 ＋Ｘ方向为０．０７ｍｍ／ｍ。 得到了业主和质量监督部门的认可，已验 收的分部工程质量评定均为优良。首台机 ４工程质量的验收与评定 组启动前已经通过了验收。 ４．１单元工程质量验收与评定 机组进入７２ｈ试运行前又通过了由省 单元工程的数量应按照监理单位已经 发展计划委员会组织的机组启动验收委员 划分的执行，由于机电设备的单元工程数 会的验收。该水力发电厂首台机组于２０１０ 量与Ⅸ评定标准》划分有较大差异（主要是 年６月１７日开始蔷水，６月２５日一次并网成 电气设备），因此，有些项目没有标准的验 功，进行满负载工况下的调试。并干７月１日 收评定表，必须结合工程具体情况及设计 顺利结束７２ｈ试运行，按期优质地完成了首 和规范要求确定验收项目，自行编制单元 台机组发电目标。 工程质量验收评定表，报质量监督部门备 案。 参考文献 在机电设备的安装过程中，安装单位 ［１】商舸，黄奋杰．巨型水轮机座环蜗壳安 装及埋设方式的探讨【Ｊ】．北方水力发 应做好详细的安装和试验记录，或填写《工 发电机定子现场叠片，其定位筋的安 装是最关键的项目，它直接影响到发电机 定子的质量，因此，定位筋的安装质量至关 重要。按照厂家作业指导书的要求，该电站 发电机定子的基准定位筋就位后，其它定 位筋利用装筋样板以基准定位筋为起点沿 周向依次安装，由于装筋样板与定位筋之 间有间隙，具有一定的公差，因此，闭合处 的定位筋由于累计误差的影响，其安装精 度将不能满足设计的要求。这样的话，必然 会引起返工，而定位筋又非常“娇气”，返工 后，定位筋本身的质量将得不到保证。鉴于 上述情况，监理与安装单位协商后决定采 用大等分定位筋的方法进行安装，以基准 定位筋为起点沿周向分为６等份，每等份定 位筋利用弦距进行准确定位，这样既加快 了安装的进度，又确保了定位筋就位精度。 ３、４号机组定位筋按上述方法施工后，均一 次验收通过。 ３．２．３认真进行设备开箱验收，发现问 题及时处理 机电设备运抵工地后，由监理、安装、 业主和设备厂代表进行开箱检查和验收。 在开箱检查时，对机电设备的外观进行检 查、核对产品型号和参数、检查出厂合格 证、出厂试验报告、技术说明书等随机资 料，核对专用工具和备品备件，对缺损件和 不合格品进行登记。对检查的全过程作好 详细记录。在开箱验收中，发现有的设备缺 件；有的在运输途中受损，有的型号和数量 序质量合格证》由监理工程师认可签字后 电，２００６（２）． 不对；有的没有合格证和试验资料，监理工 才能进行下道工序。单元工程验收时，安装 ［２】秦云川．对大朝山水电站机电设备安装 程师均要求厂家进行了处理，直至达到合 单位应提供设备安装记录、调试报告和经 条件的思考…．科技资讯，２０００（３）． 同规定的要求。 “三检”合格的单元工程质量评定表，由监 ３．２．４加强巡视检查、重点部位和重要 理工程师根据检查的项目和实测结果，进 试验旁站监理 行质量评定。评定时要实事求是，以数据说 （上接１ ３８页） 由上图司知，整个电网由电压源ｕ（ｔ）提 各种电子节能控制设备。静止电力换流器 供的，所以有：是电网中谐波产生的主要因素之一，按照 谐波特性分可以分为大容量换流器、中等 容量换流器、单相供电的小型整流器。大容 量换流器为额定容量为兆瓦，其产生的谐 由正交原理第二项为０，即正弦波的电 波主要为５次以上的奇次谐波；中等容量换 源不断向电网提供谐波电能。且电源内阻 流器的额定容量为几十瓦到几百千瓦，其 吸收的电能Ｗｓ为： 谐波主要是５次谐波。装在家用电器上的小 容量换流器，也是产生奇次谐波，且峰值与 基波几乎重合，各谐波是加强的，最大的谐 ： 。＋∑ （６） 波电流是３次谐波，在中线上是叠加的。其 ｎ＝２ 谐波产生的根本的原因是电力系统中的一 同理，线路吸收的电能 为： 些设备和负荷的非线性，即所加的电压与 ： 。＋∑ （７） 所产生的电流不成线形（正比）关系而造成 Ｈ＝２ 线性负载吸收的电能 为： 的波形畸变。如图１所示。 ２．２谐波电能等效模型 ．＋∑ （８） ２ 谐波电能产生分析见图２，即含有线性 非线性负载吸收的电能 为： 负荷和非线性负荷的电路图： ＝＝％—＿【 （ ＋ ＋ 一）］＜。 （１１） Ｗ＝ｆｇＯ Ｐｔａ＝ｆｍ “（ｔ）ｉ（ｔ）ｄｔ波电能为负，也可以理解为非线性负载为 ３Ｉ。 Ｉ“（ｆ）‘ｏ）ａｔ＋∑“（ｒ） ）ａｔ （５） 个谐波源［一由此可以说明，非线性负载吸收的谐 ３结语 从以上分析可知，干非线性负荷电压、 电流基波分量，其夹角小于９Ｏ。，形成的有 功功率为正，而电压、电流谐波分量，夹角 大干９０。，形成的有功功率为负值。也就是 说，非线性负荷在向系统注入高次谐波有 功功率（或电流）。因此，我们应从电力系统 谐波产生机理上去处理和应对，以便对症 下药，降低电力损耗，提高供电质量，从而 达到节约成本，提高用电安全的目的。 ｆｆ （ＯＲ，ｔａ＝Ｉ （ｆ）ｔａ＋ ｆ （ｆ） ＝参考文献 【ｌ】吴竟昌．供电系统谐波［Ｍ］．北京：中国 电力出版社，ｌ９９８． ［２】王兆安，黄俊．电力电子技术（第４版） ［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２０００． ［３】栗时平，郑小平，金维宇．电力系统谐波 检测方法及其实现技术的发展【Ｊ】．电气 开关，２００４，１：３３～３８． 三 ｉ（ｔ）＝ｉ１（ｔ） ｎ＝２ （ｆ） 三 （１） （２） （３） ＝， ＋∑ ｚＺ （９） ＋ 由能量守恒可知： ＝ ＋ ＋ ｉ，（ｔ）＝ＩＬ ｌ（ｆ） ｆ （ｆ）＝Ｉ’ＬＦ１（ｆ） ｉＬ （ｆ） ｎ＝２ 三 （ｆ） ｎ＝∞即 ＝ －＋ 。＋ Ｉ＋ ２ ｌ ２ ０：∑（ ＋ ＋ ＋ ） （４） 也即： （１ｏ） “ （ｔ）＝ＵＦＬＩ（ｔ） ｌＦ‘Ｌ （ｆ） ４Ｏ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
