浅谈701F大型天然气发电厂电力设备的质量管理及控制策略

汤扬青

摘要：目的：分析我国天然气电厂的现状问题并对其电力设备的质量问题进行管理控制。电力设备的质量管理是电力企业日常管理过程中的重要组成部分，影响着电力企业的正常运作。本文就701F大型天燃气发电厂的主要电力设备质量管理中存在的一系列情况和问题，提出了见解和有效的整改措施。希望能够通过本文的论述对电力设备质量管理进行有效把控，能够给电力企业公司带来参考的价值。

关键词：电力设备；质量管理；存在问题；策略

我国经济近几年发展迅速，电力企业的发展势头也比较猛烈，电网建设的规模也越来越大。飞速发展之下就有很多电力设备生产厂家投机取巧，造成了电力设备会出现质量问题。市场上的设备质量参差不齐，安装工程质量的要求如果不提升，设备运行维护也跟不上使用的节奏，那么电网安全隐患就会加剧，人民的生命财产安全就得不到有效的保障。那么在电力设备质量管理的控制方面，如何选择优质的电力设备，使用时如何维护好设备的运行，就是电力企业的工作核心。那么我们就要根据施工单位和维护单位日常工作的方法来找到电力设备质量维护和管理的策略，包括天然气发电厂仓储设备和零配件管理，都要寻找有效的解决问题的方法。

一、天燃气发电优势及发展

与燃煤发电相比，天然气发电具有多重优势。燃气发电没有环境污染危害，氮氧化物排放量仅仅只是燃煤发电的1/10，环保优势突出。燃气机组运行状态非常的灵活，并且所需地面积较小，在城市的繁华区或城边都可进行发电。因为天然气产业的飞速发展和城市建设的要求，截止到2015年我国燃气发电装机规模已增至6637万kW，发电用气量占天然气消费总量的比例20-30%，所占比例较高。2017，天然气消费爆发式增长，根据发改委的最新数据，2017年1-10月全国天然气绝对消费量1842.9亿立方米，同比增加275.7亿立方米。预计全年天然气消费量2314亿立方米，增量332亿立方米，同比增长达到16.8%。其中，2017年前半年同比增量超过2014~2016年的全年增量，二、三季度的月度同比增速均在20%以上，全年增量是2010~2016年年均增量的两倍以上，刷新我国消费增量的历史，呈现爆发式增长。

我国天然气开发利用起步较晚，目前，我国一次能源发电中，煤电占主要份额，而燃气发电仅占2-3个百分点，与全球燃气发电占一次能源发电的比例有很大差距。中国产业调研网发布的中国天然气发电市场现状调研与发展前景分析报告（2016-2022年）认为，天然气在电力生产中的利用起步较晚，而且在20世纪90年代前，工业发达国家如美国和欧洲共同体一直把天然气视为珍贵能源，限制天然气用于发电，因此天然气在发电业中的比例并不大。随着天然气可采储量快速增长，来源可靠，这些国家纷纷解除限制天然气发电的禁令，特别是联合循环发电和热电联产技术的进步，既给公用事业公司提供大型天然气发电设备，又给分散式发电系统提供高效、紧凑、规模广泛和环境相容好的发电技术与设备。预计世界电力生产中天然气的消费量将逐年上升。

目前，我国已开始利用西气东输、广东进口LNG，涩北气田、东海西湖气田、渤海气田、四川气田和陕北天然气等，计划建设一批大型燃机联合循环发电项目。据预测，2017年我国天然气四大消费结构用气量全面增长，其中以工业燃料和发电用气为主要增长点，同比增量均超过了过去3年增量之和。

二、天燃气发电厂电力设备质量管理中存在问题

我国现在是天然气发电的初级阶段，大量应用的同时也存在很多问题亟需解决。燃机等天然气发电设备的质量问题和应用中出现的一系列状况是阻碍我国燃起发电行业的制约性因素。根据相关部门调查研究显示，电力设备缺陷的责任原因，产品质量占比78.7%，外部环境的影响所占比例10.6%，施工安装质量所占比例5.5%，其他的关于运行维护、设计质量及其他的原因所占比例相对较小[1]。近几年因为天然气发电设备高昂的维修成本问题，让很多人对天然气发电存在着一定的争议。上海漕泾天然气发电厂建成后，仅2年时间，发电厂就为设备的检修付出了3.83亿元人民币，已超过了设备总投资的13%。国家发改委打捆招标的第二捆燃机发电设备，9台701F燃机在投产3年后，被发现燃机的大轴端面产生裂纹等严重制造缺陷（压气机侧端面）被迫提前更换大轴或返厂处理，导致三个用户的燃机全部被迫提前大修，造成直接经济损失超过5000万元人民币。而这种情况在中国天然气发电行业却屡见不鲜。相关部门做过有效统计，中国几乎所有已建、在建的9E、9F及其改进型重型天然气发电的燃机均来自国外巨头，美国GE、德国西门子及日本三菱公司都是垄断中国天然气发电设备的国外厂家。目前我国重型燃气机核心技术未完全掌握，国内制造企业虽然能够制造、组装燃气发电机组，但在设计、部件、冷却、隔热等关键技术方面发展尚未成熟。国内燃气电厂大部分依托制造厂家服务协议来管理燃机设备，维修费用非常高。

三、天然气发电厂电力设备质量管理中问题的应对方式

我国燃气发电机组75%是用于调峰调频，机组多采用“日启夜停”的模式运行，设备容易受损。所以考虑到我国电力设备的实际应用情况，以及日启夜停的特点，为了更好的对发电设备进行运营、管理、维护，需要对电力设备质量管理进行研究，通过设备长期的运行可靠性和故障率来分析评价设备的优劣，还要对设备在役在运的零部件进行定期的查看和检修。

众所周知，天燃气发电厂设备的主机是燃气机、锅炉、发电机、汽轮机，目前我国在运和在建的这些大型燃机机设备均为都是进口或采用国外技术由国内合资制造厂生产，辅机设备一般为国产或合资品牌。按设备价值高低或主辅设备的ABC分类管理方法，燃机等主机设备自然是质量管理的重点应作为A类管理设备，重要上辅机如启动锅炉、给水泵、凝结水泵和循环水泵等几大泵类应列入B类管理设备，其它的一般设备和装置性阀门等列入C类管理。本文重点就A类设备的质量管理提出一些需要重点注意的问题和事项，并谈一谈我所在电厂的一些经验做法，供大家参考。

1、对于A类的燃机、汽轮机、发电机等主设备的质量管理，我们要费大力气。首先在设计阶段，主设备的设计选型配套方面，我们有许多工作要提前做好准备。设计单位是有责任、有义务帮买方（业主方）做好设备选型配套工作。但这并不意味着业主在这方面的工作可以大意。目前国内很流行EPC项目总承包模式。由此也产生很多的遗留问题。因为一个电厂的运营期至少也要20年--30年。总承包方关注的可能就是3-5年，有的甚至更短。比如，广东某发电厂一期工程的第二台机组由于总承包方供货的发电机在调试期间发生质量事故，导致第二台机组延期至2001年2月5日投入商业运行，对于第二台机组的延期投产，最终该总承包商根据总承包合同做出了约1亿美元的巨额赔偿。这笔赔偿金额已经非常巨大，但是作为投资方和电厂运营方还是高兴不起来，因为，该发电机经维修后仍存在一些潜在的隐患问题，在总承包商退出后的几年中陆陆续续暴露出来，并一直困扰着电厂的安全运营。因此，作为电厂的投资方和运营方需要高度关注主要设备的制造质量问题，否则，将可能导致机组长期拖着病根运行，对电厂的安全工作造成长期被动的局面。

2、在设备的招投标阶段，这也是非常关键的阶段。这个阶段是设计单位和建设单位把设备的初步设想方案拿出来，看市场上有那些潜在的投标人能满足设计方案的要求。但往往这个选择通常是折中的，即要从技术先进性、经济实用性和安全性等多维度去评审后，最终选择项目合适的设备。另外，面对非常有限的市场参与者，买方也可能无法完全按自己的设想方案采购到满意的设备。2015年后，伴随着国家对钢铁、水泥、玻璃、煤炭、炼铝等行业产能的压减，以及制造业的转型升级，我国的电力能源行业也已经产能过剩。随着国家电力体制改革的深化推进，电力再也不是夕日的“老虎”了，已经变成“大灰熊”了，减肥瘦身迎接改革已经势在必行。根据国家及各省市发改委的文件要求，新上马的天然气发电厂项目同样需要参与竞价上网，以电定气或以热定电（指供热机组）。为此，新建的燃气电厂项目，必须充分考虑新的形势下电力调度机构对燃气电厂及时响应调峰调频的要求。这对电厂设备的质量要求更高了，电厂必须做到一个调度指令保证机组开得出、上得去、带得稳、停得下。天然气电厂要实现这个目标，过去我们招标常用的最低价中标的方法可能行不通了；另外，设备的技术标准也需要提高，只有用更高的标准去要求供方，并倒逼设备制造厂商采用更严格的工艺、更先进的加工设备、更好的原材料等各个环节去生产出更好质量的设备来满足市场的要求。

3、重视并做好设备的驻厂监造工作。从设备投料制造开始，要加强设备的驻厂监造，在关键的装配、性能测试环节要严格对照技术规范、规程的要求，开展签点验收，确保设备出厂合格，不留制造的隐患和缺陷。当然对于进口设备，有可能会心有余而力不足，或存在鞭长某极的情况。因为这种国际制造厂商，它在产品标准、工艺上可能与国内的不同，但我们关键的是签订好国际商务合同这个环节，就显得极为重要了。因为双方签订的合同是保障买方（业主方）权益的最后手段。在国际贸易中外方企图蒙混过关，将劣质或存在严重质量隐患的电力主设备销售给我国，结果主设备在调试或质保期内就发生严重质量事故责任的事例很多，这里不一一赘述。

4、重视主设备和零配件到货验收和仓储管理。首先对设备入库质量把关，可以通过加强仓库物流管理，保证物质验收、入库、发放、退料准确及时，并且检查仓库物流管理实施情况，及时协调解决仓库物流衔接中出现的各种问题，做好仓库物资的定期盘点管理。另外，还要抓好设备零配件的质量管理工作。天然气发电厂的零配件特点是，种类多，数量大，进口件多，配件领用周转快，对仓库的储存条件比较严格。为此，仓库管理工作应尽量做好自动化管理的基础工作，实现信息化登记，机械化堆放，机械化取货，以提高配件存取速度；另外，针对配件种类多，数量大的情况，应对仓库物资存放区进行分类，以提高查找、检索的效率；做好库存设备的定额，对设备备件储备资金进行核定，主要是根据企业的规模和实际生产情况相关，而影响备件储备的因素有很多，包含了生产任务量、设备新度、磨损的情况、维修的能力等等，为有效控制成本，就需要库存设备历年的消耗情况、备品配件在装量、同类型电厂水平、采购的周期等因素进行综合考虑，相关生产部门也要提供备品清册和每年提出的备品配件补充修订计划，并对库存数量进行核实，进行编报备品申请备货计划，及时进行采购。下达实际库存定额，调动技术人员编制设备、备品配件台账，进而统计出各种备品配件的在装量，并且监督执行和考核。除此之外，修订备品配件储备定额和定价，挖掘潜力和进行技术革新，提高配品配件的自给率。

实施设备和备件的周期管理，包含了前期管理、运行维修管理和轮换报废管理三个阶段，其中前期管理主要是对决策、计划、调研、购置和库存及安装调试全部过程进行管理，运行维修管理则是对设备性能进行维护和保养，通过日常保养、检验、监测使得设备在运行过程中处于良好的运行状态，轮换及报废管理则是对可以修复的设备进行离线修复保养，而已经到使用寿命的设备进行更换，并对设备资源进行变卖，又或者是转让处置。

5、设备的基础施工质量也是影响设备运转性能的一个关键因素。因此，从项目施工开始必须严格审查施工图纸，确保图纸准确，无错漏；若有错误需及早修改。这里尤其要注意提前做好审查进口设备配套的基础图纸等。由于进口国的标准、规范存在与国内标准、规范差异，或专利技术等的要求，导致国外的设计与国内的设计存在很大的反差。这就要求国内的设计者只有在彻底消化吸收外方的设计思路后，方能指导自己的设计，并给建设单位、施工单位和监理单位进行设计交底。国内某701F燃机设备的钢筋混凝土基础平台就出现过因完全套用外方设计图施工最终安装后发现有多条裂缝的情况[2]。这些质量隐患一直伴随机组而消除不了，给电厂运营方造成了无形的压力。另外编制好完整可行的施工组织设计方案也是非常重要的，把主要设备基础的施工交给一个有经验，而且训练有素的施工承包商施工那绝对可以省去许多的麻烦。反之，可能造成许多返工，甚至留下工程隐患，为设备的长久安全运行埋下祸根。

6、把好设备安装工程的质量关，对设备安全可靠运行奠定决定性的基础。设备质量好不好，除了制造商外，设备现场的安装质量也是关键性的。众所周知，设备安装质量要管好，不但要保证大件的设备安装平准到位，还需要把设备的每一个螺栓拧好，每一个孔位对好，甚至细微的金属锈除好，擦拭干净。这需要有严格的标准、训练有数的工人，优秀的管理团队，与安装任务配套的大型装备。俗语说安装工程是靠装备揽活赚钱的，当然也需要与之配套的人手。设备安装同样需要有详尽的安装施工组织设计方案；对于燃机、汽机、锅炉、汽包等主设备的安装还需要有专项的设备吊装方案，方案要做好万全的准备，对安装的难点、重要的风险点，要有应对预案、解决措施[3]。室外的大型吊装工作需要特别留意当地的气象预报信息，严格遵守和执行大型设备、部件吊装的条件。注意不能在不具备条件的情况下硬干、蛮干。

7、做好调试工作，为设备正常投运奠定基础。

据统计设备调试阶段是设备事故的高发阶段，约占30%的概率。因此，天然气发电厂在调试前要按规定成立专门的设备调试机构，分好工，各负其责，并组织好调试专业机构开展设备的调试工作。严格按照国家的调试规程，编制设备调试大纲，按大纲的要求，一步一步的开展设备调试工作。坚决杜绝违规操作，避免为赶庆典日子，错误指挥，盲目赶进度，把应该做的调试工作减少或省略，更不能有长官意志的思想，违规操作，以免酿成事故悲剧。国内电力行业和其他行业在20世纪90年代曾发生多起调试期间发生重大事故的教训，2016年8月11日湖北当阳电厂自备电站调试期间再次发生特大事故。为此，广大的电力建设者要认真吸取这些血淋淋的教训。按照规程、制度和规范严格操作，避免人为因素造成设备的损坏。

转入生产运营期，严格遵守设备的厂家的设备操作手册和运行规程，对设备的质量有着决定性的影响。让运行操作员工做好充分的培训，熟练撑握设备操作手册，以及应急的处置办法，真正遇到设备紧急状态条件下，能临危不惧，保护好人员和设备的安全有很大的帮助。

8、做好设备的定期维护、维修、保养工作，对维持设备的良好质量和性能至关重要。天然气发电厂的系统对比燃煤机组的系统相对简单一些。天然气发电厂没有燃料储存系统，没有制粉系统，无需除灰系统，无需除渣系统和脱硫系统；另外，天然气发电厂没有庞大的码头区，其锅炉是没有燃烧系统的。但是燃机设备比较娇贵，燃机素有制造行业的“皇冠”之称。虽然国内企业已经合资生产，但是核心技术仍受制于国外公司，电厂热部件的采购及维修环节仍严重依赖日方，不得不为市场垄断支付高昂费用，运营维修成本居高不下，给整个电厂的经营带来巨大压力。技术垄断不仅带来定价权，而且还掌握着产品的检验标准。由于国家还没有制定相应的检验标准，使日方牢牢控制了其品牌燃机的各个系统和配件。燃机设备控制软件包（ＤＣＳ）、燃机的燃烧调整、继电器参数等同样掌握在日本人手里；燃机的各种传感器的生产和销售均是国外垄断的市场，每次机组检修不得不支付昂贵的材料费和技术服务费用。因此，在天然气电厂运营期要认真做好设备平时的维护保养，避免小缺陷、小问题未及时发现处理，酿成大事故，大损失。

就三菱701F级天然气发电厂来说，其燃机的热部件包括燃烧器、1～4级静叶１～4级动叶，以及1～4级围带。根据技术协议的要求，燃机每运行8000小时或每启停300次就必须停机进行检测（C级检修），每3年约24000小时必须进行一次中修（T级检修），每6年必须进行一次大修（M级检修）。而且燃机对空气的质量要求较高，其空气入口前的滤网需要在3-6个月必须更换。此外燃机的压气机需定期清洗，以确保燃机的安全高效运行[4]。就目前的技术要求和检查力量看，国内的燃机热部件维修尚掌握在日本人手里，重型发电燃机热部件的质量好次的判定标准国内还未形成。因此，国内燃机热部件的制造和维修大部分工作是在合资公司进行。国内还没有一家制造商能独立开展。在燃机的质量管理方面，我们需更多的依靠外方的技术和人员。由此带来的结果就是设备的维修备件价格长期居高不下。据统计，从燃机电厂投产之日起的第一个十年，本厂燃机的年维修维护费用平均约为2800万元人民币/台，这些因素是制约我国天然气发电项目大规模上马的重要原因。还寄希望于我国内的三大电力设备制造商，要迎着困难，顶着压力做更多的基础科研工作，为国家的重型燃机制造贡献力量。9、创建设备管理信息平台，以更好地为设备的质量管理服务。当今时代是互联网+和大数据共享的信息时代。因此在现代的电力设备质量管理中应大力推动创建设备质量管理信息平台，特别是设备管理部门，应把各类设备的规格、型号、技术参数、生产出厂时间、设备的运行信息、检修信息、零配件更换情况、验收信息、调试报告等的海量设备数据状态输入设备管理信息系统，这样通过对这些信息的分类、统计、筛选、分析、比对等一系列的信息加工后，可以较好地为设备的故障发生原因、机理作出判断，并为同类产品的质量改进和事故预防提供有力的支撑。这方面的应用案例在前湾燃机电厂的燃机和汽机上均发生过。对设备的故障诊断提供了非常有力的支撑。西方发达国家的设备生产商做得比较早，也重视这项工作，因为它把这项建设作为保护知识产权，垄断产品销售的一种工具。因此，我们经常在采购西方发达国家的产品和备件时，一般会被告之向区域的授权代理人采购，而其他贸易商不能擅自参与恶性竞争报价。否则将被国外生产商处罚，甚至取消产品的代理资格。相对来说我国的产品生产商和发电公司的步子慢了，应该向众所周知的中国中车学习，她在引进、消化吸收日本、西门子和阿尔斯通等的高铁技术后，形成了中国的高铁技术，并创建为中国在国际上的一张名片。此外，在电商领域阿里巴巴、腾讯、京东等大数据、云计算系统也是国际有名的。因此，我们电厂的设备管理信息化系统建设是大有可为的。

10、做好设备管理人员的技术交流和调研工作。要做好电厂设备的管理工作，需要积累各种设备管理的经验，避免别人犯过的错，在本厂或同类设备再犯，因此，做好设备管理人员的技术交流和调研工作能取到事半功倍的功效。

总结

电力设备的质量和运行环境对于电力设备的工作状态和工作年限有着至关重要的影响。运行维护过程是保证电力设备运行的基础，在日常的质量管理维护中要倍加重视。相关部门要将电力设备的质量维护放作为重点，保证电力设备的正常运行，引进先进设备的同时也要大力发展本国电力设备的设计和发展，引进先进的技术，结合我国电力特点促进电力行业发展。

参考文献：

[1]张秀明.浅谈电力设备质量管理的思路与方法[J].电源技术应用，2012（12）.

[2]杨伟坚，熊焰雄，廖红.电力设备质量管理的思路[J].广东电力，2011，（10）.

[3]史伟中.电力设备质量管理的思路研究[J].科技与生活，2012，（21）.

[4]深圳前湾燃机发电厂厂内管理资料.