陳文林

(云南魯布革顧問有限公司，云南昆明 650051)

1 概述

設(shè)備監(jiān)造是對風(fēng)電設(shè)備質(zhì)量控制較為有效的監(jiān)理手段之一。設(shè)備監(jiān)造單位作為獨立的第三方，受建設(shè)方的委托對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計、制造、裝配等環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位監(jiān)督，最終確保風(fēng)電場設(shè)備制造質(zhì)量和設(shè)備壽命周期的可利用率。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備全壽命周期和可利用率

風(fēng)電機(jī)組設(shè)備監(jiān)造的最終目的是在設(shè)備壽命周期費用較低和風(fēng)電機(jī)組可利用率較高兩個方面均衡考慮，尋求最佳值。

壽命周期全過程費用分布情況見圖1。

圖1 設(shè)備全壽命費用分布示意圖

圖1表明設(shè)備一俟出廠，就基本決定了該設(shè)備整個壽命周期的總費用;費用主要在運轉(zhuǎn)階段，其中使用維護(hù)費占用最大。因此，應(yīng)在風(fēng)電機(jī)組設(shè)備制造和組裝階段監(jiān)督控制設(shè)備的力學(xué)性能(如加工精度﹑效率等)和工藝性能，以確保設(shè)備整機(jī)性能達(dá)到可靠性的設(shè)計制造要求。

可靠性作為風(fēng)電機(jī)組的基本質(zhì)量標(biāo)志，是產(chǎn)品質(zhì)量的重要組成部分。風(fēng)電機(jī)組可靠性量化指標(biāo)是以機(jī)組運行可利用率進(jìn)行度量，并屬于廣義可靠性，包括風(fēng)電機(jī)組可靠性和可維修性，因此，風(fēng)電機(jī)組可利用率是固有可靠性和使用管理可靠性的綜合度量指標(biāo)。

風(fēng)電機(jī)組可利用率A 的計算方法如下:

式中 Tcum為累積停機(jī)時間(h);Tp為計劃維修時間(h);Tpm為機(jī)組由于在Vhub＜Vin及Vhub＞Vout風(fēng)況下處于停機(jī)的時間(h);Ts為使用維護(hù)人員操作失誤造成的停機(jī)時間(h);Tt為365×24(h);ALDT為非維修時間(h)。

式中 T1為電網(wǎng)故障;T2為不可抗力造成停機(jī)，如戰(zhàn)爭﹑地震﹑洪水等;T3為氣候限制導(dǎo)致的停機(jī)，如浮冰氣溫超過規(guī)定的運行極限溫度等。

式中 Ac為整機(jī)可利用率;Ai為第i 個零部件或系統(tǒng)可利用率。

對于系統(tǒng)，包括電控系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等元器件的選擇應(yīng)考慮平均故障間隔時間(MTBF)和平均維修間隔時間(MTBM)，以滿足整機(jī)可靠性要求。

對于重要承力零部件，總體還應(yīng)規(guī)定其使用壽命，使用壽命是可靠性要求不可缺少的指標(biāo)。

據(jù)中國風(fēng)能協(xié)會信息，我國風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的平均利用率在20%左右，而國際平均水平在25%～30%之間，因此，我國較國際水平偏低約7.5%。而當(dāng)前國內(nèi)絕大多數(shù)機(jī)組設(shè)備制造公司僅為“制造商”或“組裝廠”，沒有核心技術(shù)，買圖紙造風(fēng)機(jī)已不是新聞。但制造風(fēng)機(jī)不是簡單的拼裝游戲，由于多數(shù)國產(chǎn)機(jī)組運行時間不長，隨著設(shè)備磨損、腐蝕、蠕變等“故障冰山”逐漸放大的顯現(xiàn)，設(shè)備質(zhì)量故障高發(fā)期應(yīng)該在設(shè)備投運以后。因此，必須運用設(shè)備綜合工程學(xué)方法，將設(shè)備的先天設(shè)計創(chuàng)造、制造裝配質(zhì)量放在首位，關(guān)注設(shè)備綜合效率，建設(shè)方應(yīng)從設(shè)備源的監(jiān)造開始實施科學(xué)控制，可有效避免機(jī)組設(shè)備運行到中后期所造成的各種故障損失。

3 風(fēng)電機(jī)組監(jiān)造的依據(jù)、目的和監(jiān)造人員素質(zhì)

(1)風(fēng)電機(jī)組的監(jiān)造須根據(jù)設(shè)備監(jiān)造合同約定、建設(shè)方和設(shè)備廠商簽訂的采購(或供貨)合同的要求以及設(shè)備制造的一般規(guī)律，遵循國家有關(guān)法律、規(guī)章、行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等開展工作。風(fēng)電機(jī)組涉及機(jī)械、電力、電氣、液壓、散熱器等多種專業(yè)，各相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都是監(jiān)造依據(jù)。

應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計圖紙、技術(shù)協(xié)議、合同及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，具體地說:原材料、外購件、外協(xié)件的監(jiān)造依據(jù)為采購合同、供方合格評審記錄、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、技術(shù)協(xié)議、質(zhì)量保證協(xié)議、入庫檢驗記錄等。

設(shè)備供應(yīng)商自制件的監(jiān)造依據(jù)為產(chǎn)品圖紙及技術(shù)資料、相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)程、工藝卡、作業(yè)指導(dǎo)書、包裝運輸協(xié)議等。

(2)風(fēng)電機(jī)組監(jiān)造的目的是通過對該設(shè)備工程制造過程的監(jiān)督和管理，力求各項結(jié)果達(dá)到委托方的質(zhì)量、投資、進(jìn)度等預(yù)定目標(biāo)要求。保證風(fēng)電機(jī)組的整體質(zhì)量能在全壽命周期內(nèi)以一個相對穩(wěn)定可靠的利用率正常運行，確保投資方的利益。

(3)風(fēng)電機(jī)組監(jiān)造的單位和個人須具備相應(yīng)的企業(yè)資質(zhì)和個人資格條件。監(jiān)造人員還應(yīng)有良好的職業(yè)道德、豐富的設(shè)備專業(yè)知識和復(fù)合型知識結(jié)構(gòu)、與該監(jiān)造工作相適應(yīng)的從業(yè)經(jīng)驗等。

4 設(shè)備監(jiān)造前的準(zhǔn)備工作

(1)熟悉合同及其附件提出的技術(shù)、質(zhì)量要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，了解設(shè)備制造廠商的具體情況，重點了解影響設(shè)備制造質(zhì)量的人、機(jī)、料、法、環(huán)五個方面的因素，如技術(shù)力量、加工能力、質(zhì)量體系運行情況、檢測設(shè)備、儀器、計量器具、工裝情況等。

(2)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的特點和有關(guān)合同要求，對監(jiān)造過程進(jìn)行策劃，確定質(zhì)量目標(biāo)和要求、過程及方法手段、所需資源、所需記錄及服務(wù)結(jié)果(產(chǎn)品)的接受準(zhǔn)則。

(3)編制委托人認(rèn)可的設(shè)備監(jiān)造質(zhì)量計劃，表明監(jiān)造的目標(biāo)、提供的過程、內(nèi)容、方法和人員設(shè)施等能夠滿足委托人的要求。

(4)在設(shè)備監(jiān)造質(zhì)量計劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)組成風(fēng)電機(jī)組各設(shè)備的特點，按專業(yè)特點編制相應(yīng)的監(jiān)造細(xì)則。主要說明所監(jiān)造風(fēng)電機(jī)組各設(shè)備的專業(yè)特點、依據(jù)、監(jiān)督檢查點設(shè)置及檢查內(nèi)容和檢查方法、監(jiān)造記錄的表格方式等，可在制造過程中調(diào)整。

(5)就設(shè)備監(jiān)造質(zhì)量計劃和監(jiān)造細(xì)則向制造廠商交底并充分溝通、交流，以利于監(jiān)造工作的開展。

5 設(shè)備監(jiān)造工作的主要內(nèi)容

5.1 與設(shè)備質(zhì)量有關(guān)的監(jiān)造工作

5.1.1 設(shè)計過程

主要內(nèi)容包括:審查風(fēng)電機(jī)組設(shè)計分包人的資質(zhì)，對設(shè)計過程進(jìn)行監(jiān)督;監(jiān)督設(shè)計過程中的設(shè)計評審和驗證;審查設(shè)計所依據(jù)的各種資料、數(shù)據(jù)、規(guī)范等技術(shù)文件的有效性和完整性;監(jiān)督對設(shè)計輸入和輸出的評審;檢查各設(shè)備專業(yè)的接口問題，檢查綜合技術(shù)方案的合理性;當(dāng)設(shè)計過程中出現(xiàn)不合格或委托人要求更改設(shè)計方案時，應(yīng)要求設(shè)計單位采取有效措施進(jìn)行糾正或更改設(shè)計，并對其處置結(jié)果進(jìn)行跟蹤和驗證;檢查設(shè)計圖紙、技術(shù)資料的完整性。對設(shè)計過程的監(jiān)督，可以避免將一些問題帶到制造過程中進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

5.1.2 制造過程

主要內(nèi)容有:審查風(fēng)電機(jī)組設(shè)備制造分包人的資質(zhì)和能力、質(zhì)量保證體系運行是否有效;審查主要標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、重要工藝方案與重要工藝評定;審查生產(chǎn)計劃與采購計劃;審查人員資格，尤其是特種專業(yè)人員的資格;適時檢查加工能力和工裝能力及狀態(tài)、檢測設(shè)備和裝置的有效性和適用性;審查主要原材料、外購件和外協(xié)件的質(zhì)量證明文件及入庫檢驗報告;對重要過程、主要工序、關(guān)鍵件的加工和設(shè)備裝配進(jìn)行見證，并作好具有追溯性的詳細(xì)記錄;抽查檢驗人員的資格;檢查檢測儀器的校準(zhǔn)狀態(tài)、檢驗工器具的有效性;見證設(shè)備的出廠檢驗和試驗。

5.1.3 設(shè)備儲運過程

主要內(nèi)容有:審查設(shè)備的包裝與運輸方案，包括設(shè)備的防腐、防銹情況，吊裝、運輸方式等;審查運輸計劃;檢查隨機(jī)技術(shù)資料、附件是否齊全等。

5.1.4 設(shè)備安裝過程

風(fēng)電機(jī)組安裝于戶外，很多在高寒山區(qū)，裝有主要設(shè)備的機(jī)艙位于幾十米高的空中，需要高空作業(yè)，因此要特別注意安全方面的因素。設(shè)備安裝過程的監(jiān)造內(nèi)容主要有:審查設(shè)備安裝單位的資質(zhì)及安裝所依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)和驗收規(guī)范;審查人員資質(zhì)，尤其是起吊工、焊工及電工等特殊工種的資質(zhì);審查安裝單位制定的設(shè)備安裝技術(shù)方案和安裝措施，特別是審查重點部位、關(guān)鍵工序安裝措施的技術(shù)可行性、安全可靠性;監(jiān)督設(shè)備現(xiàn)場開箱和驗收工作;對安裝過程進(jìn)行監(jiān)督，并對重要部位、重要工序、重要時刻和隱蔽工程進(jìn)行見證和確認(rèn);協(xié)調(diào)各方的工作，及時督促解決影響安裝質(zhì)量的問題。

5.1.5 設(shè)備調(diào)試驗收過程

由于風(fēng)電機(jī)組的動力來自于自然風(fēng)力，故應(yīng)選擇風(fēng)力相對穩(wěn)定并按設(shè)計規(guī)定的時間進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試驗收。主要工作內(nèi)容有:審查調(diào)試單位提交的設(shè)備調(diào)試技術(shù)方案和措施的可行性、安全可靠性;審查調(diào)試工作的安全措施和安全防范應(yīng)急措施;監(jiān)督檢查各潤滑點加足潤滑脂或潤滑油;監(jiān)督試驗液壓系統(tǒng)動作可靠、靈活;電氣系統(tǒng)工作正常;監(jiān)督檢驗風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作精度，單位時間發(fā)電量符合設(shè)計要求，葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)組運轉(zhuǎn)精度和動平衡符合要求，齒輪箱、發(fā)電機(jī)溫升在設(shè)計要求的范圍內(nèi);隨時檢查調(diào)試過程中的不安全因素，發(fā)現(xiàn)問題及時督促相關(guān)方解決;參與項目的驗收并檢查驗收資料。

5.2 進(jìn)度控制

風(fēng)電機(jī)組項目按計劃工期完成是投資人為盡早獲得投資效益的要求，因此，對項目進(jìn)度的控制也是監(jiān)造人員的一項重要工作。主要內(nèi)容有:審核項目進(jìn)度計劃，內(nèi)容為工期的符合性，進(jìn)度計劃的完整性、可行性和匹配性;監(jiān)督項目進(jìn)度計劃的執(zhí)行，對經(jīng)審核批準(zhǔn)的進(jìn)度計劃進(jìn)行跟蹤和檢查，實施動態(tài)檢查并隨時檢查項目實際進(jìn)展與計劃進(jìn)度的偏差，如發(fā)現(xiàn)偏差過大，應(yīng)及時督促調(diào)整進(jìn)度計劃或報告委托人協(xié)調(diào)糾偏。

5.3 與安全有關(guān)的工作

主要是安裝調(diào)試現(xiàn)場的安全監(jiān)督工作。內(nèi)容包括:監(jiān)督安裝單位建立健全安全保障體系，適時審查有關(guān)人員的資格;發(fā)現(xiàn)不安全因素和安全隱患時，應(yīng)及時要求安裝單位采取有效措施予以整改，或者及時報告委托人協(xié)調(diào)處理;針對風(fēng)電設(shè)備的特點確定重點安全監(jiān)控點等。

5.4 溝通工作

溝通協(xié)調(diào)也是監(jiān)造人員的一項重要工作，包括:信息交流和信息管理;與委托人和被監(jiān)造單位之間、與其它監(jiān)理機(jī)構(gòu)的溝通協(xié)調(diào);建立對外協(xié)調(diào)、項目參與方之間的協(xié)調(diào)、監(jiān)造機(jī)構(gòu)內(nèi)部協(xié)調(diào)的工作程序。

5.5 重點監(jiān)督檢查點

風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量主要由設(shè)計和制造確定。由于制造商的水平參差不齊，在制造過程中會有疏忽，或者僅從自身利益考慮而放過了一些問題、繼而留下隱患。第三方設(shè)備監(jiān)造的任務(wù)就是要在制造過程中發(fā)現(xiàn)問題并督促解決，最大限度地將隱患消除。為此，需要抓住重點進(jìn)行監(jiān)督。

5.5.1 葉片

風(fēng)電機(jī)組的工作是通過風(fēng)力由葉片將動力輸入開始的，如果葉片斷裂，整個機(jī)組就會癱瘓;如果葉片上有裂紋，就會留下極大的隱患，而且葉片懸臂很長，工作于露天，在冰凍環(huán)境下尤其惡劣，故監(jiān)造葉片制造時應(yīng)注意:嚴(yán)格審查原材料的質(zhì)量證明書和材質(zhì)報告，必要時要求進(jìn)行材質(zhì)化驗;監(jiān)督嚴(yán)格按葉片工藝流程制作，消除應(yīng)力;監(jiān)督檢驗葉片的平整度;監(jiān)督葉片的防腐防銹層和油漆層達(dá)到設(shè)計要求;發(fā)現(xiàn)葉片有裂紋等重大缺陷時應(yīng)立即下令重新制作或報告委托人協(xié)調(diào)處理。

5.5.2 齒輪箱

齒輪箱為增速傳動，大扭矩傳小扭矩，其監(jiān)造要點有:審查設(shè)計計算書，重點審查低速傳動軸及齒輪的強(qiáng)度是否與葉片能產(chǎn)生的最大扭矩相匹配;監(jiān)督檢查齒輪的齒面硬度及成對齒輪的嚙合面與設(shè)計相符;審查關(guān)鍵外購件軸承的相關(guān)資料;監(jiān)督檢查齒輪箱體、齒輪與主軸毛坯無缺陷，材料符合要求。

5.5.3 發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)為主機(jī)，應(yīng)由專業(yè)廠家制造，制造廠應(yīng)具有CE 認(rèn)證。監(jiān)造要點:審查制造廠的資質(zhì);審查原材料特別是電氣方面的原材料的質(zhì)量證明;審查關(guān)鍵外購件軸承等的相關(guān)資料;監(jiān)督檢驗組裝后主軸的精度及動平衡滿足設(shè)計要求;監(jiān)督試驗發(fā)電機(jī)發(fā)電量是否滿足要求。

5.5.4 裝配質(zhì)量

葉片軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)組裝后應(yīng)重點監(jiān)督:檢查各軸體的同心度符合要求;不裝葉片外接動力進(jìn)行空運轉(zhuǎn)試車，監(jiān)督檢查在設(shè)計規(guī)定的時間內(nèi)轉(zhuǎn)動靈活、無異常、發(fā)電機(jī)殼體和齒輪箱體溫升及各軸承溫升滿足設(shè)計要求;監(jiān)督檢查各軸承是否加足潤滑脂。

5.5.5 塔筒及機(jī)艙

塔筒為圓臺形結(jié)構(gòu)，是風(fēng)電裝置的基礎(chǔ)，承擔(dān)著風(fēng)電裝置的所有重量且處于露天狀態(tài)，有的高達(dá)幾十米，機(jī)艙安裝在塔筒頂部，有一部分懸空，其內(nèi)裝有主要風(fēng)電設(shè)備，外裝葉片，因此，這兩個部件都要求有足夠的強(qiáng)度和剛度。監(jiān)督重點為:審查制造廠家的焊接資質(zhì)和焊工的資格;審查原材料的質(zhì)量證明文件;監(jiān)督焊縫的熱處理消除應(yīng)力過程;必要時提出對焊縫進(jìn)行探傷檢驗以保證質(zhì)量;監(jiān)督檢查法蘭的平整度;監(jiān)督檢查防腐、防銹及油漆層的厚度。

5.5.6 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要用于制動。其關(guān)鍵液壓元件采用進(jìn)口。重點審查液壓系統(tǒng)元件的質(zhì)量證明;監(jiān)督試驗液壓系統(tǒng)的靈活性、可靠性。

5.5.7 冷卻器

重點審查質(zhì)量證明文件及試壓報告，保證無泄漏。

6 結(jié)語

由于風(fēng)力發(fā)電沒有燃料、沒有輻射和空氣污染等各類環(huán)境與資源限制問題，故其在世界范圍已經(jīng)很普及并形成一股熱潮。就目前來說，我國風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和電氣控制系統(tǒng)的可靠性和利用率與先進(jìn)國家相比還存在一定的差距，關(guān)鍵件還依賴進(jìn)口。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，國外已經(jīng)普遍采用獨立的第三方對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)制，國內(nèi)對設(shè)備的監(jiān)督制造也在逐漸推行，正在普及和進(jìn)一步規(guī)范。對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)造，不僅僅是為了滿足委托人的需要，履行程序化的工作;更為重要的是讓風(fēng)電設(shè)備生產(chǎn)商發(fā)現(xiàn)問題、解決問題并持續(xù)改進(jìn)，最終得到好的產(chǎn)品質(zhì)量，對提高風(fēng)電設(shè)備的可靠性和利用率，縮短與國外先進(jìn)水平的差距具有顯著的作用。

［1］中國設(shè)備監(jiān)理協(xié)會，編寫.設(shè)備工程監(jiān)理導(dǎo)論［M］.北京:中國人事出版社，2012.

［2］中國設(shè)備監(jiān)理協(xié)會，編寫.設(shè)備工程監(jiān)理技術(shù)與方法［M］.北京:中國人事出版社，2011.

［3］宮靖遠(yuǎn)，主編.風(fēng)電場工程技術(shù)手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.