水電設(shè)備的質(zhì)量保證

[澳大利亞] J.H.古默爾

王曉棠 譯自英刊《水電與大壩》2009年第5期

通常,只有當(dāng)設(shè)備著手安裝時,機(jī)電專家才開始關(guān)注其質(zhì)量問題,這就大錯特錯了。事實(shí)上,一系列重大決策和重要事件遠(yuǎn)比現(xiàn)場安裝重要,后者只是一種結(jié)果。雖然現(xiàn)場質(zhì)量控制很重要,應(yīng)該正確執(zhí)行和監(jiān)督,但是,再怎么進(jìn)行現(xiàn)場檢查也不能彌補(bǔ)不恰當(dāng)?shù)囊?guī)范、不良設(shè)計(jì)或未發(fā)現(xiàn)的重大制造誤差。

在項(xiàng)目的一開始就必須建立質(zhì)量控制體系,并在整個規(guī)范、設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試階段,直到運(yùn)行和維修期間都應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量控制。這包括完整、清楚的調(diào)試記錄、竣工文件和竣工圖,以及全面而有條理的運(yùn)行和維修手冊。如果沒有這些,就難以保證電站的正常運(yùn)行,并可能潛在著危險。

水電設(shè)施設(shè)計(jì)和制造的許多重大決定由客戶做出。傳統(tǒng)的客戶或是最終用戶,或是工程師。最近,這種情況已發(fā)生改變,越來越多的客戶成為工程管理單位(PMU),并得到專家小組(POE),以及各方利益集團(tuán)的幫助。

而傳統(tǒng)的客戶或工程師是實(shí)體,他們都可以追究概念設(shè)計(jì)和最重要的制造控制的質(zhì)量問題,PMU和 POE是個臨時組織,可能只存在于工程的早期,并在通常為 8～10a的工程醞釀期內(nèi)要經(jīng)受許多變化。本文中,術(shù)語客戶泛指 PMU、終端用戶和工程師。

1 可行性和初步設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量控制

工程的可行性和初步設(shè)計(jì)階段很少會考慮機(jī)電設(shè)備的質(zhì)量控制問題。但是,正是在這一階段,做出了許多影響最終設(shè)備的重大決策,如果決策不當(dāng),這些不可逆轉(zhuǎn)的決定將使工程在整個使用期內(nèi)都受到困擾。

在可行性階段,一般要選擇設(shè)備的類型和布置。對于中高水頭水電站,沖擊式水輪機(jī)組維修和運(yùn)行的優(yōu)勢,與混流式水輪機(jī)組土建費(fèi)用較低和峰值效率較高是處在同等重要位置的。軸流定槳式水輪機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單且造價低,可與寬范圍運(yùn)行的轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)組相媲美。

修建調(diào)壓室時,除了需要將其與機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量較高進(jìn)行比較以外,還要對用進(jìn)水口閥提供水力隔離和用機(jī)組斷路器提供電氣隔離的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評價。

在可行性和初步設(shè)計(jì)階段,最重要的決策是決定采用地下式廠房還是地面式廠房,是否需要溢流設(shè)施,如泄水閘和排水設(shè)施,以及水庫底孔等,并確定其容量。

作出這些重大決策之后便要確定設(shè)備的規(guī)格以及最終的設(shè)計(jì)和制造方案。現(xiàn)存答案一般是不會有的,最終的配置要綜合考慮經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行要求和先例。

水電站自然以土建為主,因?yàn)橥ǔＭ两ㄙM(fèi)用占工程費(fèi)用的 80%～90%。因此,在可行性階段常常是強(qiáng)調(diào)土建,而將機(jī)電設(shè)備放在較后階段考慮。必須記住,水電站建設(shè)的最終目標(biāo)是發(fā)電和控制水流,兩者都高度依賴于所選擇的設(shè)備是否合適。因此,與設(shè)備選擇和布置有關(guān)的決策應(yīng)受到與土建部分同樣的重視,應(yīng)以綜合報(bào)告的形式提出。

在設(shè)備選擇中經(jīng)濟(jì)發(fā)揮著重要作用,其經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)必須考慮設(shè)施未來的潛在作用,這就必須注重當(dāng)前的趨勢,諸如高峰電力所需要的額外費(fèi)用、支配能源銷售的競爭性趨勢,以及對電網(wǎng)的快速響應(yīng)等等,同時電網(wǎng)必須容納不斷增加的可再生能源的電量。

可行性方案應(yīng)盡可能多。雖然顧問的年齡與經(jīng)驗(yàn)很重要,新的思想與發(fā)展同樣重要,尤其在迅速發(fā)展的控制與監(jiān)測領(lǐng)域。應(yīng)征求領(lǐng)先設(shè)備制造廠的意見,并在適當(dāng)?shù)膱龊蠈⑦@種意見結(jié)合起來。另外也應(yīng)謹(jǐn)慎地采用先進(jìn)的邊沿技術(shù)。

2 規(guī)范和招投標(biāo)

2.1 商業(yè)考慮

設(shè)備規(guī)范應(yīng)反映可行性和初步設(shè)計(jì)階段研究的結(jié)論。許多項(xiàng)目已不可更改,尤其是如果可行性階段已經(jīng)通過了貸款機(jī)構(gòu)和專家組的審查批準(zhǔn)。因此,應(yīng)將設(shè)備規(guī)范視為可行性報(bào)告的延伸,將其作為保證前階段做出的決策在設(shè)備采購和制造中得到實(shí)施的一種手段。

但也應(yīng)認(rèn)識到,在開始制定設(shè)備規(guī)范之前,必須做出會影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的重大決策,無論是直接的因?yàn)椴缓线m或不現(xiàn)實(shí)的條件,還是間接的因?yàn)閷砗贤瑫械K計(jì)劃的實(shí)施。

2.1.1 合同的分解和數(shù)目

有許多替代方案,涉及從一個工程的成套機(jī)電設(shè)備的單一合同(包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、水工閘門、輔助設(shè)備等)到每項(xiàng)設(shè)備的分項(xiàng)合同。通常認(rèn)為,將合同分為較小的子合同可降低單價,但同時卻會遭遇投標(biāo)成本,以及合同管理、項(xiàng)目協(xié)調(diào)和供貨限制等問題。謹(jǐn)記,在總承包合同中,仍然有合同管理和項(xiàng)目協(xié)調(diào)費(fèi)用,只是被轉(zhuǎn)移給了承包商,而且還會被承包商抬高。

最終決策確實(shí)決定于投標(biāo)機(jī)構(gòu)的實(shí)力和能力,或者其代表的實(shí)力和能力。如果投標(biāo)機(jī)構(gòu)實(shí)力很強(qiáng)且有經(jīng)驗(yàn),則顯然其協(xié)調(diào)能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于沒有經(jīng)驗(yàn)的小機(jī)構(gòu)。如有可能,合同數(shù)目要盡可能少。

2.1.2 一般商務(wù)合同的條件

如果合同資金全部或部分來自一家國際借貸機(jī)構(gòu),則它們可能希望加進(jìn)自己的一般合同條件。這些條件可能適合、也可能不適合所計(jì)劃的工程,還可能要求補(bǔ)充條款,以適應(yīng)目前工程的特定要求。

作者認(rèn)為已得到廣泛應(yīng)用的“FIDIC(國際咨詢工程師聯(lián)合會)機(jī)電工程合同條件”不錯。在大多數(shù)情況下,不需做重大修改,尤其是投標(biāo)機(jī)構(gòu),咨詢公司和承包商對其都很了解。

2.1.3 資格預(yù)審

資格預(yù)審即是將投標(biāo)人的數(shù)目減少到僅限于那些能真正完成這項(xiàng)工作的投標(biāo)人,在理論上是降低要求的評標(biāo)工作量。評標(biāo)過程尤其與特殊設(shè)備,或者與在特定條件下運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備有關(guān)。在過去,當(dāng)設(shè)備制造商很多時,資格預(yù)審過程是必要的,以縮小范圍。但是,通過主要廠商最近的兼并和收購,在當(dāng)今的商業(yè)環(huán)境中,對資格預(yù)審問題提出質(zhì)疑是公正的。資格預(yù)審的基本問題是,一旦對一個可能的投標(biāo)人進(jìn)行資格預(yù)審,如果他的投標(biāo)價格最低,重大問題上不背離該規(guī)范,則幾乎不可能拒絕他的投標(biāo)。這可能不利于使工程獲得最好的設(shè)備。

在資格預(yù)審中,根據(jù)隨標(biāo)書提交的關(guān)于其過去經(jīng)驗(yàn)的證書,接受或拒絕投標(biāo)人。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn),一旦涉及資金問題,都會找到種種借口和理由使報(bào)價最低的投標(biāo)人得以通過。無論是資格預(yù)審、資格后審或不經(jīng)過資格審查,重要的是要有有效的辦法來檢查資格文件,尤其當(dāng)投標(biāo)人不是國際領(lǐng)先企業(yè)時。

2.2 技術(shù)規(guī)范

其實(shí),設(shè)備規(guī)范的技術(shù)條款不應(yīng)是從規(guī)范文庫中收集詞匯。每個工程各有自己的特點(diǎn),這些特點(diǎn)應(yīng)反映在合適的技術(shù)條款中,盡量避免冗長、含糊不清的陳述。

應(yīng)盡可能多地使用國際標(biāo)準(zhǔn),如 IEC、ISO、FEM等,而且不需解釋。技術(shù)規(guī)范應(yīng)有結(jié)構(gòu)并應(yīng)遵循準(zhǔn)確的導(dǎo)則,諸如水輪機(jī)、水泵水輪機(jī)和蓄能泵的技術(shù)規(guī)范,IEC標(biāo)準(zhǔn) IEC/TR 61366-1到 IEC/TR 61366-7等。發(fā)電機(jī)的技術(shù)規(guī)范則應(yīng)參照 IEC 34。但是,它們只是提供一個框架,規(guī)范的內(nèi)容在該框架上形成。根據(jù)過去類似設(shè)備的經(jīng)驗(yàn),內(nèi)容應(yīng)包括該方案的特性、設(shè)計(jì)和制造要求,以及客戶偏愛。

技術(shù)規(guī)范必須反映可行性工作的考慮和結(jié)論,最好將可能引起爭議的條款作為方案包括在規(guī)范中,因?yàn)槿绻袠?biāo)按照貸款機(jī)構(gòu)的規(guī)則,在投標(biāo)分析階段將其提出就會很困難。

技術(shù)規(guī)范的要點(diǎn)是清楚地表明客戶或客戶代表有權(quán)介入設(shè)計(jì)審批、制造和安裝檢查以及調(diào)試。應(yīng)清楚地說明客戶審查所需的圖紙和文件,以便于客戶迅速和及時地進(jìn)行分析和回答?？蛻魧彶樵O(shè)計(jì)時要考慮到設(shè)備的性能。顯然,向一個指定的制造商訂購一臺正常水頭 150m、60MW機(jī)組和訂購一臺750MW機(jī)組,對前一客戶審查的要求就要低。無論如何,客戶審查的目標(biāo)是應(yīng)確保設(shè)備符合規(guī)范,并在多個合同的情況下,客戶審查應(yīng)與對其他承包商的審查一致,而且決不應(yīng)減輕該承包商的責(zé)任。

雖然貸款機(jī)構(gòu)可能并不贊成這樣做,但可以向?qū)ｉT的廠家明確專有設(shè)備的質(zhì)量要求,尤其對于輔助設(shè)備,如閘門、開關(guān)裝置、泵、電動機(jī)等。

3 制造、安裝和調(diào)試

人們通常將制造、安裝和調(diào)試作為質(zhì)量控制的重點(diǎn)。但是,正如以上所討論的,在制造、安裝和調(diào)試之前就要進(jìn)行質(zhì)量控制。通過技術(shù)規(guī)范,應(yīng)該已經(jīng)很清楚質(zhì)量保證的范圍和根據(jù)客戶要求明確的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。因此,將規(guī)范要求編入質(zhì)量計(jì)劃(該計(jì)劃將成為所有制造和現(xiàn)場檢查的基礎(chǔ))的責(zé)任在承包商及參與其中的客戶及其代表。

制造與安裝的質(zhì)檢至少要參照 ISO 9001-2000及其有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)涉及承包商質(zhì)量保證部門的結(jié)構(gòu),尤其是承包商用來記錄工程進(jìn)展和質(zhì)量的系統(tǒng)。ISO并不證明任何組織符合 ISO 9001-2000,這是認(rèn)證機(jī)構(gòu)的職責(zé),通常由商業(yè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)如德國萊茵質(zhì)量認(rèn)證機(jī)構(gòu)(TUV)和勞埃德船級社進(jìn)行認(rèn)證。證明一個機(jī)構(gòu)符合 ISO 9001-2000并不保證其任何特定項(xiàng)目的質(zhì)量,它只肯定該機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)和制造設(shè)施方面具備生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的條件。

這不是低估 ISO 9001-2000標(biāo)準(zhǔn)。一家花了時間和精力取得資格認(rèn)證的公司,顯然比沒有取得資格的公司對質(zhì)量要求了解得更多。但是,任何客戶必須理解該標(biāo)準(zhǔn)的局限性和力度,必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?以保證該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋設(shè)備規(guī)范的特定要求。

作為論證過程的一部分,ISO 9001-2000要求由論證機(jī)構(gòu)對制造商進(jìn)行審查。這將涉及評審制造商質(zhì)量保證機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、其質(zhì)量控制方案以及質(zhì)量保證的過程和質(zhì)量控制文檔的處理。該審查與產(chǎn)品無關(guān),例如并不肯定制造商的質(zhì)量保證方案適合于產(chǎn)品(如水輪機(jī))的制造。如果上面所談到的承包商是一家國際認(rèn)可的水輪機(jī)制造商,所有設(shè)備均必須在其本國工廠制造,則這種審查隱含著檢查其國內(nèi)工廠是否能生產(chǎn)出質(zhì)量合格的該類產(chǎn)品。但是,當(dāng)雇用許多分包商時,或者當(dāng)總承包商是一個商行、且產(chǎn)品的質(zhì)量保證依賴其他公司時,情況就更加模糊。隨著全球化的推進(jìn),總承包商可能選擇其在全球的不同機(jī)構(gòu)制造主要部件,其中有些機(jī)構(gòu)可能并不處于其完全控制之下。因此,如果有任何疑問,客戶應(yīng)安排親自審查由產(chǎn)品生產(chǎn)承包商指定的實(shí)際機(jī)構(gòu),這樣便可保證各機(jī)構(gòu)的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制方案適合于那里的產(chǎn)品的生產(chǎn)。客戶的任何獨(dú)立審查應(yīng)與主承包商一起進(jìn)行。

作為技術(shù)規(guī)范要求的組成部分,承包商應(yīng)為所有主要部件的制造與安裝制訂檢測(PIT)計(jì)劃。一般用表格來表示材料、制造和功能測試的范圍。PIT實(shí)際上是一個清單,應(yīng)以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)、工藝和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的書面程序加以補(bǔ)充。同樣,PIT的范圍應(yīng)取決于產(chǎn)品,例如,一臺標(biāo)準(zhǔn)的水輪機(jī)質(zhì)量控制要求應(yīng)不同于一臺技術(shù)領(lǐng)先的尖端水輪機(jī)。

因此,質(zhì)量保證的計(jì)劃 -實(shí)施 -檢查 -行動(PDCA)的休哈特循環(huán)(Shewhart Cycle)的各個環(huán)節(jié),客戶或多或少應(yīng)參與,以確保在最后檢查時不出意外,或者當(dāng)設(shè)備送達(dá)現(xiàn)場時不會感到更糟。

客戶檢查可由客戶方進(jìn)行,也可由簽訂合同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行。在這兩種情況下,參與人員都應(yīng)專業(yè)過硬、經(jīng)驗(yàn)豐富,且只有通過與承包商的質(zhì)量保證人員相互溝通,客戶代表才能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。在聘用商業(yè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)時,客戶必須認(rèn)識到,其中最負(fù)責(zé)任的機(jī)構(gòu)不會趕進(jìn)度,他們將報(bào)告進(jìn)展情況,通常是與一項(xiàng)總制造計(jì)劃有關(guān)的情況。這些機(jī)構(gòu)理所當(dāng)然地認(rèn)為,加快進(jìn)度與質(zhì)量保證相沖突。因此,如果需要加快進(jìn)度,必須采取措施。必要行動的主體就是客戶自己。在采取這種行動時,客戶必須認(rèn)識到,加快進(jìn)度可能會使質(zhì)量受到影響,必須權(quán)衡加快進(jìn)度帶來的效益與增加質(zhì)量監(jiān)督的費(fèi)用。

4 運(yùn)行與維修

在持續(xù)的質(zhì)量保證中,一整套設(shè)備運(yùn)行和維修文件是必不可少的。

運(yùn)行與維修說明書應(yīng)簡明扼要,以便于設(shè)備的應(yīng)用和有關(guān)設(shè)備安裝。應(yīng)從標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備手冊中刪除未使用的方案,所有列出的數(shù)據(jù)應(yīng)與調(diào)試過程中進(jìn)行的測量相對應(yīng)。最終的圖紙和設(shè)計(jì)文件應(yīng)為竣工圖和竣工文件,應(yīng)清楚地表示與原始設(shè)計(jì)的任何偏差。

客戶應(yīng)嚴(yán)格遵守運(yùn)行與維修規(guī)程,即使該規(guī)程有可能與發(fā)電的緊急要求相沖突,也必須遵守在規(guī)范和設(shè)計(jì)階段確定的運(yùn)行限制。隨著時間的推移,設(shè)置這些限制的理由可能已被遺忘,但是,它們對于限制過渡過程、減少粗暴的運(yùn)行和控制空化仍然有效。應(yīng)按照制造商的要求嚴(yán)格進(jìn)行定期維修,并應(yīng)盡快更換已損壞的或功能喪失的部件。在電廠運(yùn)行期間的質(zhì)量保證與驗(yàn)收之前的質(zhì)量保證在本質(zhì)上同等重要,隨著電廠役齡的增長,質(zhì)量保證應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。

5 結(jié) 語

質(zhì)量保證是一個復(fù)雜的、多因素的課題,它涉及到水電設(shè)備的規(guī)范、設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試和最終的運(yùn)行和維修的所有方面。如果把握得當(dāng),最終用戶得到的產(chǎn)品便是最好的和“最中用”的。

質(zhì)量保證不僅與制造或安裝有關(guān),而且牽涉到工作的所有方面。