時(shí)間:2022-08-11 10:36:12
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水電設(shè)備管理與常規(guī)的管理崗位的工作內(nèi)容不同,對(duì)管理人員(尤其是技術(shù)人員)的技術(shù)水平要求較高。水電設(shè)備的完好率、水電設(shè)備的利用率以及水電設(shè)備維修的費(fèi)用率等都與水電設(shè)備管理技術(shù)水平高低密切相關(guān)。現(xiàn)實(shí)中,水電設(shè)備管理人員技術(shù)能力參差不齊,針對(duì)性培訓(xùn)不到位,工作人員之間銜接不夠緊密,難以滿足設(shè)備管理的需求,設(shè)備損害甚至于報(bào)廢現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,這既增加了水電站的運(yùn)營(yíng)成本,也影響了服務(wù)功能作用的發(fā)揮。
2提高水電設(shè)備管理能力的策略
2.1健全水電設(shè)備管理機(jī)制
建立、健全水電站水電設(shè)備管理機(jī)制,強(qiáng)化設(shè)備管理意識(shí),將設(shè)備管理放在所有工作的首位,促進(jìn)設(shè)備管理目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。針對(duì)不同的崗位配備相應(yīng)的技術(shù)人才,比如,核心設(shè)備維護(hù)崗位要配備技術(shù)水平較高的人員,而輔助設(shè)備以及日常檢修崗位配備一般的技術(shù)員工即可。水電設(shè)備管理機(jī)制的建立,要將重點(diǎn)放在事前預(yù)防、檢修以及事中應(yīng)急、控制方面,其次才是事后的處置、維修,將檢修、維護(hù)的責(zé)任落實(shí)到部門、落實(shí)到人,責(zé)權(quán)分明,這對(duì)于降低水電設(shè)備事故的發(fā)生率具有十分重要的意義。
2.2提高核心設(shè)備技術(shù)管理水平
核心水電設(shè)備絕對(duì)不能采取“一竿子捅到底”的管理方式,而是要提高專業(yè)化的管理水平、能力,比如,水輪發(fā)電機(jī)管理就應(yīng)該安排專門的人員來進(jìn)行日常巡查、保養(yǎng)以及維護(hù)。設(shè)備運(yùn)行檢修規(guī)程是設(shè)備操作人員正確掌握設(shè)備操作技能與維護(hù)的技術(shù)性規(guī)范,有條件的水電站可以組織技術(shù)人員,針對(duì)本站設(shè)備實(shí)際,制定運(yùn)行與檢修規(guī)程,根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及安全要求,明確設(shè)備維修與運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備使用、維護(hù)的責(zé)任和工作內(nèi)容,以確保設(shè)備使用維護(hù)各項(xiàng)措施的貫徹執(zhí)行,保證設(shè)備正常運(yùn)行,減少故障,防止事故發(fā)生。
2.3建立完善的水電設(shè)備維修、管理系統(tǒng)
針對(duì)水電站水電設(shè)備故障后無據(jù)可查、查找原因費(fèi)時(shí)費(fèi)力以及耽誤生產(chǎn)的實(shí)際情況,建立設(shè)備維修、管理系統(tǒng),以及采取的相應(yīng)的預(yù)防措施,提高設(shè)備的管理效率,水平。比如,建立“專家會(huì)診檢修系統(tǒng)”,實(shí)施“技術(shù)管理與檢修作業(yè)層”、“文件包作業(yè)法”等等,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水電設(shè)備的日常管理、檢修的全過程管理、流程化管理,將各種潛在的設(shè)備隱患消滅在萌芽狀態(tài)。另外,加大對(duì)水電設(shè)備的事前管理和閉環(huán)控制的工作力度,對(duì)重點(diǎn)危險(xiǎn)源、危險(xiǎn)點(diǎn)實(shí)施規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理,提高對(duì)水電生產(chǎn)樞紐的風(fēng)險(xiǎn)管理能力、水平。
3結(jié)語
水電工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,涉及到地形測(cè)繪、地質(zhì)勘查、流域規(guī)劃、科學(xué)試驗(yàn)、水工建筑、機(jī)電設(shè)備、施工組織等專業(yè)。設(shè)計(jì)對(duì)工程的可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用。設(shè)計(jì)的優(yōu)劣,對(duì)工程投資影響很大。為使工程投資經(jīng)濟(jì)合理,設(shè)計(jì)必須經(jīng)過多方案綜合比較,選擇最優(yōu)的方案,決不能搞邊設(shè)計(jì)、邊施工、邊修改的三邊工程。設(shè)計(jì)先行,預(yù)算早做;要先算再干,不要干了再算。對(duì)勘測(cè)設(shè)計(jì)要投入足夠的人力、物力,務(wù)必把好勘測(cè)設(shè)計(jì)關(guān),是控制投資的關(guān)鍵。
1.1水文測(cè)驗(yàn)、地形測(cè)繪和地質(zhì)勘探是水電站設(shè)計(jì)的“基礎(chǔ)”
水文資料數(shù)據(jù)、地形和地質(zhì)資料數(shù)據(jù)不僅是水電設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),水電施工的指導(dǎo),還是水電經(jīng)營(yíng)運(yùn)行的依據(jù)。這些資料數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性既影響到水電站建設(shè)的成敗,也影響到水電站建設(shè)的投資。因此,水電站的建設(shè)業(yè)主必須從這些基礎(chǔ)工作抓起,充分重視水文測(cè)驗(yàn)、地形測(cè)繪和地質(zhì)勘探,以避免不必要的投資風(fēng)險(xiǎn)。
1.2規(guī)劃是水電站設(shè)計(jì)的“龍頭”
一個(gè)流域上可以建設(shè)很多個(gè)水電站,如何開發(fā),有多個(gè)選擇,這就要通過規(guī)劃設(shè)計(jì)這個(gè)“龍頭”來解決。河流規(guī)劃要從水能資源開發(fā)條件、綜合利用、水文、泥沙、地質(zhì)、動(dòng)能經(jīng)濟(jì)、水庫、環(huán)保等專業(yè)通過整體平衡綜合比較,選取多個(gè)梯級(jí),推薦開發(fā)先后次序,從時(shí)空上選取經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)先開發(fā)點(diǎn)。例如:我院規(guī)劃設(shè)計(jì)的南椏河流域開發(fā),規(guī)劃為“一庫六級(jí)”方案,實(shí)行流域梯級(jí)、滾動(dòng)、綜合開發(fā),一期工程為冶勒和姚河壩兩個(gè)水電站,總裝機(jī)容量37.2萬kW,多年平均發(fā)電量12.98億kW·h。冶勒水電站為龍頭水庫電站,具有多年調(diào)節(jié)能力,使南椏河流域水電站成為具有調(diào)峰、調(diào)頻的優(yōu)質(zhì)電源點(diǎn)。這一規(guī)劃設(shè)計(jì)做出后,得到電網(wǎng)和業(yè)主的極大歡迎。目前,姚河壩水電站已并網(wǎng)發(fā)電,冶勒水電站主體工程已全面動(dòng)工,促進(jìn)了流域的全面開發(fā)。規(guī)劃這個(gè)“龍頭”不能一蹴而就,必須先投入足夠的人力、物力,通過科學(xué)的決策,踏實(shí)辛勤的工作才能達(dá)到目的,才能為投資決策提供可靠的依據(jù)。
1.3技術(shù)設(shè)計(jì)是水電站設(shè)計(jì)的“靈魂”
這里所談到的技術(shù)設(shè)計(jì)概念是泛指可行性設(shè)計(jì)(初步設(shè)計(jì))和施工圖設(shè)計(jì),是整個(gè)水電站設(shè)計(jì)的主體,這一階段是設(shè)計(jì)投入人力、物力最多的階段。這階段的設(shè)計(jì)是全方位的。大壩的選型和設(shè)計(jì)、引水建筑物的設(shè)計(jì)、廠房的設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、工程總投資的計(jì)算和經(jīng)濟(jì)評(píng)估等,不僅涉及到水電技術(shù),還涉及到水電建設(shè)的社會(huì)環(huán)境條件、施工實(shí)現(xiàn)條件、投資條件和經(jīng)營(yíng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,因此是水電設(shè)計(jì)的“靈魂”,是水電建設(shè)成功的關(guān)鍵,是指導(dǎo)施工、規(guī)劃經(jīng)營(yíng)的守則。它的每一張圖紙,每一條措施都影響到投資和效益。例如:二灘水電站在初步設(shè)計(jì)經(jīng)水電部批準(zhǔn)后,為了進(jìn)一步降低工程造價(jià),縮短工期,提高投資效益,成都院及時(shí)組織優(yōu)秀設(shè)計(jì)人員,運(yùn)用最新科研成果,從單機(jī)容量、壩軸線、泄洪標(biāo)準(zhǔn)、泄洪建筑物、拱壩體型、地下廠房布置、建設(shè)工期七個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)使土石方開挖量減少了80多萬立方米,混凝土澆筑量減少90多萬立方米,縮短建設(shè)工期一年,電站裝機(jī)容量從300萬kW調(diào)整為330萬kW,節(jié)約投資約15億元。效益是巨大的。水電建設(shè)業(yè)主和設(shè)計(jì)單位密切合作,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,細(xì)化設(shè)計(jì)項(xiàng)目,改善建設(shè)條件,控制工程概算,避免設(shè)計(jì)失誤,可為施工、管理、運(yùn)行提供可靠的、科學(xué)的、合理的依據(jù)。
2施工實(shí)施對(duì)投資的影響
一個(gè)水電樞紐要按設(shè)計(jì)圖紙文件進(jìn)行施工完建,即變?cè)O(shè)想為現(xiàn)實(shí),是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在這一過程中,如何將質(zhì)量、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)三者進(jìn)行有機(jī)的綜合的籌劃運(yùn)作,使整個(gè)工程按照經(jīng)過國(guó)家授權(quán)部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、進(jìn)度、投資完成建設(shè),其中施工的實(shí)施全過程,都對(duì)投資有著舉足輕重的影響。在施工全過程中執(zhí)行業(yè)主負(fù)責(zé)制、招投標(biāo)制、合同管理制、工程監(jiān)理制的“四制”管理,既是工程質(zhì)量和進(jìn)度控制的有效舉措,又是進(jìn)行投資控制的核心,使工程質(zhì)量、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)三者不是個(gè)別最好,而是達(dá)到整體最優(yōu)。
2.1業(yè)主負(fù)責(zé)制
實(shí)行業(yè)主負(fù)責(zé)制是我國(guó)改革開放以來對(duì)建設(shè)項(xiàng)目管理的重要舉措,業(yè)主要對(duì)工程建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行、還本付息、經(jīng)營(yíng)發(fā)展全面負(fù)責(zé)。由于業(yè)主對(duì)項(xiàng)目全面負(fù)責(zé),就會(huì)對(duì)項(xiàng)目前期成本、建設(shè)成本、運(yùn)行成本、建設(shè)質(zhì)量、生產(chǎn)安全等進(jìn)行綜合控制,以減少各個(gè)環(huán)節(jié)的投資風(fēng)險(xiǎn)。
業(yè)主在水電項(xiàng)目建設(shè)中處于中心地位,是投資控制和回避風(fēng)險(xiǎn)的謀劃者、決策人,因此組建一個(gè)好的業(yè)主單位是極其重要的。首先,應(yīng)該按照現(xiàn)代企業(yè)制度、國(guó)家公司法建立高效運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)代公司。這個(gè)公司應(yīng)該以優(yōu)秀人才為根本,以服務(wù)社會(huì)為宗旨,以遵紀(jì)守法為原則,以為國(guó)家創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益為目的;這個(gè)公司應(yīng)有完整的激勵(lì)機(jī)制,使每個(gè)人都能發(fā)揮其才能和積極性;這個(gè)公司應(yīng)有健全的監(jiān)督機(jī)制,使其成員做到廉潔奉公,工作勤奮;這個(gè)公司應(yīng)有完善的學(xué)習(xí)進(jìn)修條件,使職工的知識(shí)不斷更新,創(chuàng)造力能持續(xù)發(fā)揮,永葆企業(yè)知識(shí)的青春。創(chuàng)建好這樣的現(xiàn)代企業(yè),才能合理控制建設(shè)投資。
2.2招投標(biāo)制
招投標(biāo)制是社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的必然產(chǎn)物,是隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展而逐步完善的。通過招投標(biāo),就能以較經(jīng)濟(jì)的價(jià)格選到較好的承包商(工程施工隊(duì)伍、設(shè)備制造廠家等),可以保證以較好的質(zhì)量、較短的工期、較低的價(jià)格完成項(xiàng)目建設(shè),從而使工程項(xiàng)目整體達(dá)到最優(yōu)。需特別指出的是,在招投標(biāo)過程中,不能單一強(qiáng)調(diào)標(biāo)價(jià)越低越好,要強(qiáng)調(diào)按合理標(biāo)
價(jià)、工藝先進(jìn)、進(jìn)度質(zhì)量綜合條件選擇承包商,才會(huì)對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)有利無弊。
招投標(biāo)工作必須執(zhí)行公正、公平、公開的原則,切忌暗箱操作,杜絕。為此,在每一項(xiàng)招投標(biāo)活動(dòng)中,都應(yīng)按國(guó)家制定的招投標(biāo)法規(guī)公開招標(biāo),秘密評(píng)標(biāo),集體定標(biāo),請(qǐng)政府招標(biāo)站監(jiān)督,公證機(jī)關(guān)公證。這樣,才會(huì)選擇到較優(yōu)秀的承包商,才能順利完成工程建設(shè)任務(wù),達(dá)到合理控制投資的目的。
2.3合同管理制
合同管理是招投標(biāo)的后續(xù)。招投標(biāo)是為了選擇好的承包商,也就是為業(yè)主選擇一個(gè)好的合作伙伴。合同是為工程項(xiàng)目的實(shí)施明確業(yè)主與承包商之間的法律責(zé)任,是在招投標(biāo)文件基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)雙方的權(quán)利、義務(wù)和責(zé)任做出規(guī)定。為了順利完成工程項(xiàng)目建設(shè)(或設(shè)備制造,或設(shè)備安裝,或技術(shù)服務(wù)等),在合同中應(yīng)有明確無誤的商務(wù)(經(jīng)濟(jì))條款、進(jìn)度條款、技術(shù)條款、違約責(zé)任條款。雙方受合同規(guī)定的法律約束和保護(hù),雙方的權(quán)利、義務(wù)和責(zé)任是有機(jī)聯(lián)系、相互制約、相輔相成的。在項(xiàng)目實(shí)施過程中,要嚴(yán)格執(zhí)行合同,要反復(fù)熟悉合同,防止引起合同糾紛和無理索賠。有了合同管理制,在建設(shè)活動(dòng)中就可避免人為的扯皮,嚴(yán)格按市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律辦事,對(duì)保證工程項(xiàng)目的順利完建和控制投資是至關(guān)重要的。
2.3.1業(yè)主在合同管理中的主導(dǎo)地位
在業(yè)主負(fù)責(zé)制的條件下,業(yè)主的責(zé)任重大,肩負(fù)著工程建設(shè)的全部職責(zé)。與此相適應(yīng),業(yè)主也被授予指揮管理工程建設(shè)的全部權(quán)利。因此,在合同管理中業(yè)主具有主導(dǎo)地位。在合同規(guī)定的質(zhì)量、進(jìn)度、變更、付款、檢驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)中,均要求業(yè)主作出“決定”和“指示”(或授權(quán)給工程師作出某些“決定”和“指示”)。業(yè)主在合同管理中的主導(dǎo)地位是不容置疑的,只有這樣,才會(huì)有令則行,有禁則止,各種規(guī)定、制度、要求、措施才會(huì)得到有效的貫徹執(zhí)行,工程建設(shè)進(jìn)展才會(huì)順利進(jìn)行,投資才會(huì)得到合理控制。
2.3.2業(yè)主在合同管理中的服務(wù)責(zé)任
在業(yè)主對(duì)工程建設(shè)全面負(fù)責(zé)具有主導(dǎo)地位的同時(shí),業(yè)主也應(yīng)義不容辭、責(zé)無旁貸地為工程建設(shè)做好服務(wù)工作,為工程建設(shè)提供各種條件。如辦好施工建設(shè)用地的征用手續(xù);提供施工用電、用水、交通、通信的條件并辦好相關(guān)手續(xù);及時(shí)提供按合同規(guī)定由業(yè)主采購的設(shè)備、材料;按時(shí)支付工程款和費(fèi)用;為施工建設(shè)創(chuàng)造安定的社會(huì)環(huán)境等等。
只有把工程建設(shè)的服務(wù)工作做好,才能為工程建設(shè)創(chuàng)造出有利條件,避免工程投資的額外增加。
2.3.3業(yè)主在合同管理中的協(xié)調(diào)作用
水電建設(shè)項(xiàng)目是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及到方方面面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)工作;要完成一個(gè)水電工程,需牽涉到幾十家承包商(供貨商),要簽訂幾十甚至幾百個(gè)施工、設(shè)備供應(yīng)、安裝、設(shè)計(jì)、咨詢等合同。這些合同和承包商都是工程建設(shè)組成部分,相互聯(lián)系,相互制約,相互依賴,相互促進(jìn),形成有機(jī)的整體。只有業(yè)主才能了解全局,按照全局利益的原則,進(jìn)行協(xié)調(diào),統(tǒng)籌安排,使各承包商有序地工作、各合同有計(jì)劃地執(zhí)行。在工程建設(shè)進(jìn)行中,隨著時(shí)空條件的變化,各種合同執(zhí)行時(shí)也會(huì)發(fā)生變化,有的需要趕工加速,有的需要延時(shí)讓路,有的需要齊頭并進(jìn),有的造成相互干擾。這種復(fù)雜關(guān)系,只有業(yè)主才能協(xié)調(diào)。搞好各方面的協(xié)調(diào)工作,保證工程建設(shè)的順利完成,是控制工程投資的重要環(huán)節(jié)。
2.4工程監(jiān)理制
工程監(jiān)理是合同管理的重要環(huán)節(jié)。工程監(jiān)理是通過監(jiān)理工程師來實(shí)現(xiàn)的。業(yè)主對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度、成本的綜合控制,主要是通過監(jiān)理工程師去執(zhí)行。業(yè)主通過競(jìng)爭(zhēng)性招投標(biāo)手段,聘請(qǐng)技術(shù)水平較高、職業(yè)道德良好、執(zhí)行合同公證的監(jiān)理工程師。只有這樣的監(jiān)理工程師,才能為業(yè)主所信任,為承包商所尊重,他的指令才能得到充分有效的貫徹執(zhí)行。監(jiān)理工程師要有綜合的協(xié)調(diào)能力,協(xié)調(diào)業(yè)主和承包商之間的利益,協(xié)調(diào)各個(gè)承包商之間的關(guān)系。業(yè)主通過監(jiān)理工程師把好質(zhì)量關(guān)、進(jìn)度關(guān)和計(jì)量關(guān)。計(jì)量準(zhǔn)確是把好成本控制的第一關(guān)。業(yè)主通過合同約束監(jiān)理工程師,使其公正、勤懇地工作,控制好工程成本,這是成本控制環(huán)節(jié)的靈魂。
3水庫征地移民
水庫是水電站的重要組成部分,建設(shè)具有調(diào)節(jié)性能的水電站,需要大型水庫,因此通常要淹沒大片土地,遷移眾多人口。其間有大量的征地移民工作,庫區(qū)廠礦企業(yè)搬遷工作,庫區(qū)交通、水利、電力、通信等設(shè)施恢復(fù)工作,這都要發(fā)生一定的費(fèi)用,通稱水庫補(bǔ)償費(fèi)。有的水電站水庫補(bǔ)償費(fèi)高達(dá)總投資的20%以上(如黃河小浪底水利工程、長(zhǎng)江三峽水電站),對(duì)工程投資影響很大。
由于水庫補(bǔ)償費(fèi)涉及面廣,行業(yè)眾多,又是以實(shí)物為計(jì)算依據(jù),因此事先必須進(jìn)行準(zhǔn)確的實(shí)物調(diào)查,在此基礎(chǔ)上做出的水庫補(bǔ)償費(fèi)才會(huì)公平合理。另外,水庫移民關(guān)系到廣大非自愿移民的生活安定,生產(chǎn)發(fā)展問題,務(wù)必重視。在遷移前業(yè)主必須配合政府部門,根據(jù)環(huán)境容量科學(xué)地(切忌主觀臆測(cè))做好安置規(guī)劃,避免因安置不當(dāng)而引起二次搬遷,增加水庫補(bǔ)償費(fèi)。如B電站由于移民安置二次搬遷等問題,在電站建成后又追加了上億元的移民經(jīng)費(fèi);E電站也是由于有二次搬遷問題,在電站建成后也將面臨追加移民經(jīng)費(fèi)的問題。
要控制好水庫補(bǔ)償費(fèi),一是要做好實(shí)物調(diào)查,實(shí)事求是地按國(guó)家有關(guān)規(guī)定計(jì)算好水庫補(bǔ)償費(fèi);二是要搞好安置規(guī)劃,做好搬遷工作,避免二次搬遷,以免增加額外費(fèi)用。
4工程保險(xiǎn)
水電建設(shè)是與江河鏖戰(zhàn),是戰(zhàn)天斗地。項(xiàng)目建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)是同客觀環(huán)境和一定時(shí)空條件有關(guān)的客觀存在。它存在于項(xiàng)目建設(shè)周期的全過程,如設(shè)計(jì)方案、項(xiàng)目分標(biāo)、招標(biāo)與承包商的選擇,施工期社會(huì)、政策及經(jīng)濟(jì)環(huán)境,自然災(zāi)害,人的行為(失誤、疏忽等)。工程保險(xiǎn)主要是對(duì)自然災(zāi)害和人的行為進(jìn)行投保。天災(zāi)人禍無時(shí)無刻不危及到工程安全,因此對(duì)建設(shè)投資會(huì)產(chǎn)生較大的影響。在我國(guó)舊的基建體制下,因天災(zāi)人禍發(fā)生的投資損失,由國(guó)家核銷。而在業(yè)主負(fù)責(zé)制的新建設(shè)體制下,不能再找國(guó)家核銷,風(fēng)險(xiǎn)損失得由業(yè)主負(fù)責(zé)。業(yè)主除了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的管理、識(shí)別和分析各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)外,還應(yīng)估測(cè)實(shí)際發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)損失的后果,在一定時(shí)空范圍內(nèi)改變、消除或抑制風(fēng)險(xiǎn)存在和發(fā)生的條件,降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率和損失幅度,確定風(fēng)險(xiǎn)分散、分擔(dān)和轉(zhuǎn)移機(jī)制。水電建設(shè)歷時(shí)較長(zhǎng),涉及面廣,空間跨度大,難免會(huì)遇到突發(fā)的天災(zāi)人禍。對(duì)于天災(zāi)人禍這類風(fēng)險(xiǎn),向保險(xiǎn)公司投保是轉(zhuǎn)移、分散、分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的有效手段。一旦遇到大的天災(zāi)人禍,企業(yè)自身是難以承受的,進(jìn)行了工程保險(xiǎn),就可以化險(xiǎn)為夷。例如,2001年廣西百色水電站在建設(shè)中遭遇到大洪水,損失巨大,若沒有投保,工程建設(shè)將會(huì)因資金難以解決而處于暫停狀態(tài)。由于投了保險(xiǎn),保險(xiǎn)公司賠付了數(shù)千萬元,使工程損失得到了補(bǔ)償,工程建設(shè)得以繼續(xù)進(jìn)行。
5社會(huì)環(huán)境的影響
水電建設(shè)涉及到交通運(yùn)輸、郵電通信、電力供應(yīng)、林業(yè)森工、環(huán)保衛(wèi)生、征地移民、工商稅務(wù)等多方面,是一個(gè)全方位的開放性建設(shè)項(xiàng)目。各方都擁有部分漲價(jià)權(quán),對(duì)水電建設(shè)投資都具有一定的影響。因此,水電建設(shè)對(duì)外部條件依賴很大。對(duì)外協(xié)調(diào)工作是項(xiàng)目業(yè)主難以單獨(dú)完成的,需要政府部門的協(xié)調(diào)和幫助。這些外部環(huán)節(jié)對(duì)投資的影響,不可能通過市場(chǎng)調(diào)節(jié)、自由競(jìng)爭(zhēng)來控制,只有依靠政府部門從全局出發(fā),在照顧各方合理利益的同時(shí),對(duì)水電建設(shè)這個(gè)利國(guó)利民的優(yōu)秀基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)給予一定的傾斜政策,以控制投資的增加。項(xiàng)目業(yè)主應(yīng)依靠政府部門的政策,優(yōu)惠條件,降低水電建設(shè)的投資。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代水電廠管理
1概況
1.1電廠概況
廣州蓄能水電廠(簡(jiǎn)稱廣蓄電廠)位于廣州市東北,離廣州約120公里,總裝機(jī)容量2400MW,目前是世界最大的抽水蓄能電廠。A廠和B廠分別裝有四臺(tái)300MW可逆式水泵/水輪/電動(dòng)/發(fā)電機(jī)組。主要機(jī)電設(shè)備從國(guó)外進(jìn)口。
A廠第一臺(tái)機(jī)組1993年6月29日投產(chǎn),1994年12月1日竣工。
B廠第一臺(tái)機(jī)組1999年4月6日投產(chǎn),2000年6月26日竣工。
廣蓄電廠上、下水庫容量均為2700萬m3,落差535m,可供8臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電約6小時(shí),抽水約7小時(shí)。經(jīng)多年運(yùn)行,其循環(huán)效率達(dá)76%。
A廠50%容量使用權(quán)賣給香港中華電力有限公司,期限40年,兩臺(tái)機(jī)組由設(shè)在香港的中電系統(tǒng)控制中心直接控制。A廠的兩臺(tái)機(jī)組和B廠的四臺(tái)機(jī)組由廣電調(diào)度中心直接控制。
廣蓄電廠擔(dān)任廣東電網(wǎng)和香港中電電網(wǎng)調(diào)峰填谷、事故備用的作用,是廣東電網(wǎng)主力調(diào)頻電廠,是實(shí)現(xiàn)西電東送和三峽電力送廣東的主要技術(shù)保證,同時(shí)也是廣東大亞灣核電站和嶺澳核電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的技術(shù)保證。表1是廣蓄電廠投產(chǎn)以來主要運(yùn)行參數(shù)。
廣蓄電廠投產(chǎn)以來主要運(yùn)行參數(shù)表1
電網(wǎng)大型機(jī)組或線路跳閘造成電網(wǎng)周波下降,我廠機(jī)組快速啟動(dòng)恢復(fù)電網(wǎng)周波。下表為十年來,我廠對(duì)電網(wǎng)153次故障快速響應(yīng)啟動(dòng)成功率100%。造成電網(wǎng)周波下降損失功率均為600MW以上,因此每次啟動(dòng)都為多臺(tái)機(jī)組同時(shí)啟動(dòng)。詳見表2。
廣蓄機(jī)組對(duì)電網(wǎng)故障快速響應(yīng)統(tǒng)計(jì)表表2
1.2機(jī)構(gòu)設(shè)置
廣東蓄能發(fā)電有限公司(簡(jiǎn)稱廣蓄公司),屬下有廣蓄電廠和在建的惠州蓄能水電廠(簡(jiǎn)稱惠蓄電廠)。
廣蓄公司由廣電集團(tuán)控股(占54%),廣東核電投資有限公司占23%股權(quán),國(guó)家能源投資公司占23%股權(quán)。
廣蓄電廠機(jī)構(gòu)設(shè)置"三部?jī)墒?。香港中華電力有限公司派來電廠工作的員工,是作為電廠聘用的員工,分別安排在電廠機(jī)構(gòu)的相應(yīng)崗位。早期12人,現(xiàn)在只有4人,到今年底將剩3人。
1.3主要職能
運(yùn)行部負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)運(yùn)行分部和水工觀測(cè)分部管理。實(shí)時(shí)運(yùn)行分部負(fù)責(zé)全廠范圍內(nèi)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行管理;水工觀測(cè)分部負(fù)責(zé)上、下水庫,地下廠房,引水隧道,廠區(qū)公路,邊坡和廠區(qū)建筑的觀測(cè)、維修管理。
檢修部負(fù)責(zé)電氣分部、機(jī)械分部和自動(dòng)化分部管理。電氣分部負(fù)責(zé)全廠電氣一、二次設(shè)備檢修和維護(hù);機(jī)械分部負(fù)責(zé)全廠機(jī)械設(shè)備的檢修和維護(hù);自動(dòng)化分部負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件、軟件和傳感器的檢修和維護(hù),工業(yè)電視、通訊等設(shè)備運(yùn)行和檢修。
生技部負(fù)責(zé)物資采購,倉庫管理,安全監(jiān)督、考核,檔案管理,生產(chǎn)統(tǒng)計(jì),培訓(xùn)和生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)外聯(lián)系。
辦公室負(fù)責(zé)文秘、人事、勞資、行政、財(cái)務(wù)、汽車管理、保衛(wèi)和對(duì)外聯(lián)系,同時(shí)還是電廠黨、政、工、婦、計(jì)生的日常歸口部門。
總工室負(fù)責(zé)技改審批,重大技術(shù)問題攻關(guān)和非常規(guī)的大型試驗(yàn)組織協(xié)調(diào)。下屬網(wǎng)絡(luò)中心負(fù)責(zé)辦公自動(dòng)化的硬件、軟件維護(hù)管理。
2運(yùn)行管理
電廠運(yùn)行是一個(gè)特殊的崗位,他們是第一線生產(chǎn)人員,要求知識(shí)面寬,熟悉全廠設(shè)備及系統(tǒng),具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和事故分析能力,責(zé)任心強(qiáng),反應(yīng)敏捷,他們的工作表現(xiàn)直接影響到電廠的安全生產(chǎn)。他們要連續(xù)倒班,生活沒有規(guī)律,設(shè)備正常時(shí)工作量不大,設(shè)備故障時(shí)工作量大,安全責(zé)任重大。
我們針對(duì)運(yùn)行崗位特點(diǎn)參考國(guó)外經(jīng)驗(yàn),將運(yùn)行人員的工作分成值守、待命值班(ON-CALL)和定期巡檢三部份。
實(shí)時(shí)運(yùn)行分部有值長(zhǎng)、全控值班員和值班員。其中值長(zhǎng)從全控值班員中選拔,經(jīng)驗(yàn)豐富能勝任事故處理,有最高等級(jí)授權(quán);全控值班員為能同時(shí)勝任A、B兩廠值守工作的運(yùn)行人員;值班員為只能勝任A廠或B廠值守工作的運(yùn)行人員。
2.1值守工作
值守工作崗位要連續(xù)倒班,每班人數(shù)多少對(duì)運(yùn)行人數(shù)影響最大。以前電廠每班運(yùn)行人員人數(shù),按能完成電廠設(shè)備較大事故處理的原則進(jìn)行配備。我廠是按設(shè)備正常時(shí)的日常工作量進(jìn)行配備。
我廠值守工作由全控值班員擔(dān)任,實(shí)行六班四倒,每班1人,在廠外行政大樓值守中心上班,負(fù)責(zé)對(duì)A、B廠八臺(tái)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控。我廠機(jī)組啟/停工況轉(zhuǎn)換和負(fù)荷調(diào)整由廣電調(diào)度和中電調(diào)度負(fù)責(zé),只有在通訊故障或監(jiān)控系統(tǒng)故障時(shí)才把控制權(quán)收回由值守人員操作。
2.2待命值班(ON-CALL)
待命值班(ON-CALL)由一位值長(zhǎng)和一位值班員組成,他們周一至周五,8小時(shí)內(nèi)在廠房上班,周末和8小時(shí)外在廠區(qū)待命。接到設(shè)備故障或事故報(bào)告后駕車進(jìn)廠房處理,若需要檢修人員配合時(shí)直接通知檢修ON-CALL人員到現(xiàn)場(chǎng)參加事故處理。
他們負(fù)責(zé)將檢修設(shè)備退出備用和檢修后將設(shè)備恢復(fù)備用的安全隔離措施操作。如果需要監(jiān)護(hù)的話,由值班員操作,值長(zhǎng)監(jiān)護(hù)。ON-CALL值長(zhǎng)還負(fù)責(zé)辦理工作票許可和結(jié)束手續(xù)。
運(yùn)行ON-CALL人員A廠、B廠各設(shè)三組,每組由一位值長(zhǎng)和一位值班員組成,每周輪班一次。ON-CALL值長(zhǎng)是處理事故的第一線指揮員,他有權(quán)直接通知各部門人員參加事故處理。
A廠、B廠分別由電氣、機(jī)械、自動(dòng)化各一名組成檢修ON-CALL組,周一至周五,8小時(shí)內(nèi)他們?nèi)栽诒景嘟M工作,8小時(shí)外在廠區(qū)待命。
廠部每周設(shè)一名中層干部作為ON-CALL負(fù)責(zé)人,當(dāng)班的一周內(nèi)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)較大的事故處理工作,周末行使生產(chǎn)副廠長(zhǎng)的職權(quán)。
2.3設(shè)備定期巡檢
為了使巡檢到位,能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和事故苗頭,我們制訂了巡檢規(guī)程,詳細(xì)規(guī)定各設(shè)備巡檢周期、巡檢內(nèi)容、要摘錄的數(shù)據(jù)和每天巡檢路線。這些都輸入到具有條碼識(shí)別的"智能巡檢"數(shù)據(jù)采集器內(nèi),數(shù)據(jù)采集器會(huì)自動(dòng)提示運(yùn)行人員一步步做下去。定期對(duì)采集的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析。
我廠定期巡檢工作由不是當(dāng)班的一組ON-CALL運(yùn)行人員負(fù)責(zé),從周一至周五,8小時(shí)內(nèi)執(zhí)行。也就是三組運(yùn)行ON-CALL人員,一組當(dāng)班,一組巡檢,一組休息,每周輪換一次。
2.4防誤操作閉鎖
我廠電氣設(shè)備廣泛采用封閉式結(jié)構(gòu),400V以上的電氣設(shè)備均有可靠的防誤操作程序鎖,500KV采用計(jì)算機(jī)程序閉鎖。設(shè)備退備檢修時(shí),值長(zhǎng)把完成這臺(tái)設(shè)備的安全隔離措施所有鑰匙鎖進(jìn)一個(gè)小盒子內(nèi),鎖這個(gè)盒的鑰匙連同辦完工作許可手續(xù)的工作票交給這項(xiàng)檢修工作的工作票負(fù)責(zé)人。這樣在檢修工作結(jié)束之前運(yùn)行人員無法改變安全隔離措施,確保檢修人員的安全。
我廠投產(chǎn)初期經(jīng)原廣東省電力工業(yè)局安監(jiān)處同意,除500KV操作和裝拆臨時(shí)接地線操作外,均可實(shí)行一人操作。十多年來沒有發(fā)生過誤操作。
我們一直采用經(jīng)認(rèn)真編寫、認(rèn)真審核的標(biāo)準(zhǔn)操作票。對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間培訓(xùn),分階段、分系統(tǒng)進(jìn)行考核,使他們都掌握全部標(biāo)準(zhǔn)操作票。對(duì)不同水平人員進(jìn)行不同的授權(quán)。獲可以一人在電氣設(shè)備上操作的只有幾位經(jīng)驗(yàn)豐富的值長(zhǎng)。
有這種授權(quán)的幾位值長(zhǎng)技術(shù)水平是電廠最高的,只由他一人操作,沒有監(jiān)護(hù)人也就沒有依賴,自己要對(duì)自己生命負(fù)責(zé)。派出去操作的人要注意他當(dāng)時(shí)的心理狀態(tài)穩(wěn)定,這是保證安全的重要條件。
防誤操作閉鎖裝置要象其他主要設(shè)備一樣定期維護(hù)。嚴(yán)格執(zhí)行閉鎖程序,堅(jiān)決杜絕隨便解鎖。
2.5規(guī)范管理、量化考核
針對(duì)我廠運(yùn)行人員少,素質(zhì)較高,大部份工作都是一個(gè)人獨(dú)立完成,監(jiān)管難度大。我們制訂了《運(yùn)行人員規(guī)范化工作條例》共有八章179條,盡量詳細(xì)規(guī)范值長(zhǎng)、全控值班員、值班員的各項(xiàng)工作,以及"兩票三制"等各種制度。
還制訂了《工作績(jī)效量化考核實(shí)施細(xì)則》共有八章87條,每條都有扣分或加分的具體規(guī)定。每年都組織運(yùn)行人員參與對(duì)"條例"和"細(xì)則"進(jìn)行修訂。成立一個(gè)由運(yùn)行部長(zhǎng)和實(shí)時(shí)運(yùn)行分部長(zhǎng)等人員組成的考核小組,負(fù)責(zé)定期對(duì)每位運(yùn)行人員進(jìn)行考核評(píng)分。考核結(jié)果每季度在廠內(nèi)局域網(wǎng)公布,有不同意見可以在10個(gè)工作日內(nèi)向考核小組提出。
年終結(jié)算,對(duì)分?jǐn)?shù)排在最后的一位,要從新競(jìng)爭(zhēng)上崗。
我們積極開展多方面探索,力圖逐步做到"凡事有人負(fù)責(zé)、凡事有人監(jiān)督、凡事有章可循、凡事有據(jù)可依"。
3檢修管理
我廠檢修部人員不多,但他們要完成八臺(tái)機(jī)組的小修、事故檢修和日常維護(hù)工作,機(jī)組的大修外聘公司提供勞動(dòng)力,電廠檢修人員也要參加。
3.1"ABC工作卡"系統(tǒng)
為了規(guī)范我們的檢修工作,避免部份設(shè)備檢修的關(guān)鍵技能只有個(gè)別員工掌握,萬一該員工離開電廠后造成影響。我廠建立了設(shè)備檢修"ABC工作卡"系統(tǒng)。
該系統(tǒng)把設(shè)備檢修分成A、B、C三類。A類是不用退出設(shè)備運(yùn)行的巡視測(cè)量、試驗(yàn)等;B類是需要退出設(shè)備并做安全隔離的檢修(類似一般小修);C類是將設(shè)備解體處理修復(fù)(類似大修和事故檢修)。
制訂每臺(tái)設(shè)備A、B、C三類檢修的周期,按計(jì)劃申請(qǐng)執(zhí)行。
編寫詳細(xì)的工作卡,主要內(nèi)容包括工作人數(shù)、工期、安全措施、風(fēng)險(xiǎn)分析、工作步驟,有些還附有照片,使用工具、儀器、儀表,驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。力圖讓具有一定經(jīng)驗(yàn)的員工拿到這份工作卡就能進(jìn)行工作,而且要求達(dá)到不同的人做同一工作,方法步驟一樣,標(biāo)準(zhǔn)一樣。編寫"ABC工作卡"的工作量十分大,而且還要不斷完善。但這是電廠十分重要的基礎(chǔ)技術(shù)資料。
該系統(tǒng)對(duì)檢修新員工培訓(xùn),實(shí)現(xiàn)檢修人員一專多能都起到不可替代的作用。
3.2設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)
1999年我廠引進(jìn)美國(guó)工業(yè)企業(yè)廣泛使用的MAXIMO設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分三部份:設(shè)備管理、工作單管理、物資和備品備件管理等。
設(shè)備管理部份:要求將電廠每臺(tái)設(shè)備每個(gè)元件都給出一個(gè)編號(hào),各種設(shè)備的故障類型都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)名稱和代碼。我們"ABC工作卡"都是該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫資料,設(shè)備出現(xiàn)的各種故障、事故及其處理結(jié)果都輸入到該系統(tǒng)。積累了設(shè)備的這些數(shù)據(jù)后,方便進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,從中可以找出一些規(guī)律為狀態(tài)檢修打下基礎(chǔ)。
工作單管理部份:我們建立的標(biāo)準(zhǔn)操作票都是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫資料。每項(xiàng)檢修工作從申請(qǐng)到運(yùn)行操作票、工作票簽發(fā)、工作許可都?xì)w該系統(tǒng)管理。我們通過對(duì)這些工作票、操作票統(tǒng)計(jì)分析,得知一年中各種檢修工作用工情況,也可以得出相關(guān)人員一年內(nèi)完成工作的情況,為考核員工提供依據(jù)。
物資和備品備件管理:我廠從采購申請(qǐng)、采購批準(zhǔn)、材料入庫到領(lǐng)料和領(lǐng)料批準(zhǔn)的過程都必須經(jīng)過該系統(tǒng),手填采購單和領(lǐng)料單的模式在我廠已經(jīng)廢止。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累,方便備品、備件材料成本統(tǒng)計(jì)。本系統(tǒng)還有各種備品備件和各種材料的最低庫存設(shè)定,到達(dá)最低庫存時(shí)可自動(dòng)生成采購單。
3.3開展以可靠性為中心的維修(RCM)
以可靠性為中心的維修(RCM)早期在美國(guó)應(yīng)用于民航飛機(jī)維修,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于核電、石油化工和電力等多種行業(yè)。
該系統(tǒng)認(rèn)為設(shè)備故障模式不只是以前認(rèn)為的浴盆曲線特性,而是共有六種故障模式。通過對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的各部件的功能和故障模式進(jìn)行分析制訂出該系統(tǒng)各元件的維修策略。既可以避免維修不足也可以避免過分維修造成設(shè)備的可靠性降低。它可以在確保可靠性的前提下節(jié)省設(shè)備的維修成本。
3.4機(jī)組大修管理
我廠機(jī)組投運(yùn)十年才進(jìn)行第一次大修。2002年底和2003年底分別對(duì)#1機(jī)組和#3機(jī)組進(jìn)行大修。
大修項(xiàng)目確定、技術(shù)措施、安全、質(zhì)量和進(jìn)度控制均由電廠負(fù)責(zé)。自動(dòng)化設(shè)備和電氣設(shè)備(除定子槽楔更換)的大修工作由電廠檢修部員工完成,設(shè)備拆、裝和機(jī)械部份由外包公司完成。
大修現(xiàn)場(chǎng)指揮由電廠檢修部正/副部長(zhǎng)擔(dān)任。大修監(jiān)理由廣州健翔咨詢有限公司承擔(dān)。
兩臺(tái)機(jī)組大修后處理了安裝期間的遺留問題,處理經(jīng)十年運(yùn)行積累起來的設(shè)備缺陷,還進(jìn)行多項(xiàng)更新改造。大修后運(yùn)行情況良好。
4安全生產(chǎn)管理
安全管理要體現(xiàn)"以人為本"和"預(yù)防為主"的方針。我廠一方面執(zhí)行上級(jí)關(guān)于安全生產(chǎn)管理的各種規(guī)章,另一方面積極探索一套有效的安全管理系統(tǒng),逐漸擺脫強(qiáng)調(diào)事后追究,而強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)安全基礎(chǔ)工作,在預(yù)防上下功夫。
根據(jù)"海恩法則"一次嚴(yán)重事故背后有29次輕微事故,有300次未遂事故,有1000起事故隱患。要清除一次事故必須將隱藏的上千次的隱患、未遂事故等清除,否則事故不可避免。根據(jù)安全專家對(duì)170萬起事故分析得出:人為因素占88%,工程因素占10%,自然災(zāi)害占2%。只要我們探索一套科學(xué)適用的方法控制人為因素和工程因素,那么絕大部分事故就可以避免。
從1995年開始我廠引進(jìn)了南非NOSA安、健、環(huán)"五星安全"管理系統(tǒng),逐步把這套系統(tǒng)的理念和具體做法結(jié)合到我廠的工作實(shí)踐中,逐漸變成每位員工的自覺行動(dòng)。2000年~2003年連續(xù)4年獲"四星"級(jí),今年八月下旬南非評(píng)審專家到我廠評(píng)審,我廠獲"五星"級(jí),得94.41分的好成績(jī)。91~100分為"五星"級(jí)。NOSA安、健、環(huán)評(píng)定的星級(jí)只在一年內(nèi)有效,不是終生制。
NOSA安全、健康、環(huán)保"五星安全"管理系統(tǒng)分為五個(gè)方面,共七十二個(gè)元素。我們結(jié)合本廠情況按國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂這七十二個(gè)元素涉及的各項(xiàng)工作的標(biāo)準(zhǔn),用這些標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范我們的各項(xiàng)工作,在日常實(shí)踐中要有文字記錄反映員工是遵從這些標(biāo)準(zhǔn)工作的,現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)也反映所有設(shè)備、設(shè)施、環(huán)境都符合這些標(biāo)準(zhǔn)。
該系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)每個(gè)員工的參與,在進(jìn)行每項(xiàng)工作開始前要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,然后采取措施盡量降低風(fēng)險(xiǎn)。強(qiáng)調(diào)采用技術(shù)措施降低風(fēng)險(xiǎn),而個(gè)人防護(hù)只是最后一道防線。
每年自己內(nèi)審兩次,內(nèi)審查出的不足,限期整改。每年請(qǐng)南非NOSA公司專家來廠進(jìn)行評(píng)審,重點(diǎn)查有關(guān)記錄,其次是現(xiàn)場(chǎng)。最后給出得分和星級(jí),并提交詳細(xì)報(bào)告,指出不足和需要整改的地方。評(píng)審過程對(duì)前一年提出的整改項(xiàng)目也是重點(diǎn),若只停留在去年水平,則達(dá)不到原來分?jǐn)?shù)。該系統(tǒng)重視不斷改善、不斷提高。
5結(jié)束語
1.固定資產(chǎn)管理是計(jì)劃管理中的核心內(nèi)容。隨著社會(huì)對(duì)電力需求量的加大,我國(guó)電力企業(yè)快速成長(zhǎng),達(dá)到了空前的規(guī)模,想要保障電力企業(yè)的健康發(fā)展,實(shí)現(xiàn)水電廠可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),必須做好計(jì)劃管理。計(jì)劃管理的重中之重是固定資產(chǎn)管理,是水電廠計(jì)劃管理中的核心內(nèi)容,是防止水電廠固定資產(chǎn)流失,提高水電廠管理水平,提高水電廠固定資產(chǎn)利用率的重要手段。水電廠計(jì)劃管理的首要任務(wù)就是加強(qiáng)固定資產(chǎn)管理。水電廠應(yīng)對(duì)固定資產(chǎn)管理有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí),積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改革方法,強(qiáng)化水電廠固定資產(chǎn)管理水平和質(zhì)量,為水電廠發(fā)展創(chuàng)造有利條件,提高水電廠生產(chǎn)力和生存能力。2.固定資產(chǎn)管理是強(qiáng)化水電廠管理的必要手段。水電廠是典型的固定資產(chǎn)密集型企業(yè),不僅資金密集,其他非貨幣性資產(chǎn)更加密集。但經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn),很多水電廠管理上都存在著“重購置、輕管理”的現(xiàn)象,一些領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為設(shè)備屬于大宗物品,不會(huì)輕易損壞或丟失所以無需管理,這種思維給企業(yè)造成了不必要的損失,導(dǎo)致了水電廠管理中出現(xiàn)了制度不健全、機(jī)制不完善、管理不明確等問題,導(dǎo)致出現(xiàn)了不該購置的重復(fù)購置,急需購置的卻缺少資金等現(xiàn)象。強(qiáng)化固定資產(chǎn)管理在水電廠計(jì)劃管理中的地位是提升水電廠管理水平,提升固定資產(chǎn)價(jià)值,實(shí)現(xiàn)固定資產(chǎn)利益最大化的主要途徑。3.固定資產(chǎn)管理是明確管理責(zé)任的關(guān)鍵。不論是水電廠還是一般企業(yè),在發(fā)展中、管理中都涉及到了許多的責(zé)任問題,如果問責(zé)不明,無法明確管理責(zé)任,在出現(xiàn)問題時(shí)便會(huì)出現(xiàn)無人負(fù)責(zé),無人管理的現(xiàn)象。明確管理責(zé)任至關(guān)重要,固定資產(chǎn)管理是明確管理責(zé)任的關(guān)鍵。水電廠設(shè)備購置、使用、報(bào)廢各個(gè)環(huán)節(jié)都涉及到了眾多部門及實(shí)物管理與核算問題多方面問題,固定資產(chǎn)管理是明確涉及部門及員工責(zé)任分工的重要手段,通過固定資產(chǎn)管理才能實(shí)現(xiàn)管理責(zé)任的層層落實(shí),確保工作的順利開展。
二、當(dāng)前水電廠固定資產(chǎn)管理中存在的問題
1.賬目?jī)r(jià)值與實(shí)際價(jià)值不符。電力企業(yè)的固定資產(chǎn)不同于一般企業(yè),其種類更加繁多,存放地點(diǎn)更加分散,管理部門眾多。這一特征導(dǎo)致了水電廠固定資產(chǎn)賬實(shí)不清現(xiàn)象的出現(xiàn),并且這一現(xiàn)象已經(jīng)成為了水電廠固定資產(chǎn)管理中較為普遍的突出問題。導(dǎo)致電力賬目?jī)r(jià)值與實(shí)際價(jià)值不符的主要原因是:固定資產(chǎn)價(jià)值管理和實(shí)物管理標(biāo)準(zhǔn)不一致、固定資產(chǎn)相關(guān)費(fèi)用支出標(biāo)準(zhǔn)不明確兩方面原因。由于電力企業(yè)固定資產(chǎn)種類繁多,每種的管理標(biāo)準(zhǔn)都有著一定的差異性,生產(chǎn)部門與財(cái)務(wù)部分看待固定資產(chǎn)的角度不同,管理方式存在一定差異,極容易造成固定資產(chǎn)賬實(shí)不符的發(fā)生。2.管理手段及方式落后。目前很多電力企業(yè)在發(fā)展中,依然采用傳統(tǒng)人工固定資產(chǎn)管理模式,這種管理方式不僅效率低,更具有一定的滯后性,根本無法很好的發(fā)揮固定資產(chǎn)管理職能。并且傳統(tǒng)人工在進(jìn)行固定資產(chǎn)管理時(shí),數(shù)據(jù)不易保存、易丟失等問題比較突出。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是在水電廠固定資產(chǎn)管理中缺少對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用,缺乏信息化技術(shù)的融入,不注重信息化建設(shè)。隨著電力企業(yè)固定資產(chǎn)管理的日益發(fā)展,傳統(tǒng)人工管理已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代電力企業(yè)固定資產(chǎn)管理需求。
三、強(qiáng)化水電廠固定資產(chǎn)管理的對(duì)策
1.統(tǒng)一固定資產(chǎn)管理目標(biāo)。解決水電廠賬目?jī)r(jià)值與實(shí)際價(jià)值不符問題,是水電廠固定資產(chǎn)管理中的首要任務(wù)。統(tǒng)一固定資產(chǎn)管理目標(biāo)是解決賬目?jī)r(jià)值與實(shí)際價(jià)值不符的主要途徑,在固定資產(chǎn)管理工作開展中可將固定資產(chǎn)按類別進(jìn)行詳細(xì)的劃分,根據(jù)不同類型和不同階段制定固定資產(chǎn)管理目標(biāo),利用統(tǒng)一的管理目標(biāo),提高水電廠固定資產(chǎn)管理的有效性和質(zhì)量,為水電廠經(jīng)營(yíng)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。2.加強(qiáng)信息化建。二十一世紀(jì)是一個(gè)信息的時(shí)代,如今全世界都向著信息化的方向發(fā)展著,企業(yè)在經(jīng)營(yíng)管理中融入現(xiàn)代化信息技術(shù)已經(jīng)是一種不可逆轉(zhuǎn)的必然趨勢(shì),水電廠想要在時(shí)代的洪流中生存下去,必須堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn),加強(qiáng)信息化建設(shè),利于信息化技術(shù)提高固定資產(chǎn)管理水平和質(zhì)量,現(xiàn)實(shí)無紙化辦公,使水電廠的固定資產(chǎn)管理更高效、更快捷、更實(shí)時(shí)、更精準(zhǔn)。
四、結(jié)語
1.1、15MnVR鋼(母材)
1.1.1、15MnVR鋼特性
15MnVR鋼屬于正火狀態(tài)下交貨的合金結(jié)構(gòu)容器鋼。(正火鋼是指在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上,通過沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒來進(jìn)一步提高強(qiáng)度和保證韌性的一類低合金高強(qiáng)鋼)
15MnVR鋼化學(xué)成分表:
鋼號(hào)
化學(xué)成分(%)
C
Mn
Si
V
Ti
Nb
MO
N
RE加入量
S
P
15MnVR
≤0.18
1.2~1.6
0.20~0.6
0.04~0.12
≤0.035
≤0.035
15MnVR鋼機(jī)械性能表:
鋼號(hào)
抗拉強(qiáng)度
σb(MPa)
屈服點(diǎn)
σs(MPa)
伸長(zhǎng)率
δ5≥(%)
1800彎曲試驗(yàn)
15MnVR
530~675
390
18
d=3a
注:d=彎心直徑a=試樣厚度
這類鋼是在16Mn基礎(chǔ)上加入少量V(0.04%—0.12%)來達(dá)到細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化的。此鋼雖在正火狀態(tài)下使用,但由于碳化釩的分布形式和彌散強(qiáng)化程度與熱軋溫度、冷卻速度有很大的關(guān)系。因此它的性能在熱扎狀態(tài)下會(huì)有較大的波動(dòng),特別是板厚增加時(shí)更為嚴(yán)重。由于此鋼實(shí)質(zhì)上應(yīng)屬于沉淀強(qiáng)化類型的鋼,因此只有通過正火使晶粒和碳化鋼均勻彌散析出后,才能獲得較高的塑性和韌性,所以這種鋼在簽定合同時(shí)要求正火狀態(tài)下交貨,并經(jīng)Ⅱ級(jí)無損檢驗(yàn)合格后交貨。正火的目的是為了使這些合金元素能以細(xì)小的化合物質(zhì)從固溶體中析出,并同時(shí)起細(xì)化晶粒的作用,是在提高強(qiáng)度的同時(shí),適當(dāng)?shù)馗纳屏虽摬牡乃苄院晚g性,以達(dá)到最強(qiáng)的綜合性能。
1.1.2、15MnVR鋼的焊接性分析
通過15MnVR的鋼特性可以看出此鋼材的焊接較好。
本結(jié)主要通過工藝因素來描述15MnVR的焊接性。(影響焊接性的主要有材料因素、工藝因素、結(jié)構(gòu)因素及使用因素。)15MnVR鋼焊接性通常出現(xiàn)兩方面的問題:一是焊接引起的各種冶金缺陷,主要是各類裂紋問題;二是焊接時(shí)材料性能的變化。
1.1.2.1、預(yù)防焊縫中的熱裂紋
從正火鋼成分來看,此鋼含碳量較低,含Mn量較高,Mn/S(含S元素多導(dǎo)致熱裂紋)比能達(dá)到要求,具有較好的抗熱裂性能,正常情況下焊縫中不會(huì)出現(xiàn)熱裂紋。但當(dāng)材料成分不合格,或因嚴(yán)重偏析使局部C、S含量偏高時(shí),容易出現(xiàn)熱裂紋。在這種情況下,在焊接材料上采用含Mn較高的焊絲和含SiO2較低的焊劑,以此降低焊縫中的含碳量和提高焊縫中的含錳量,可解決熱裂紋的問題。在阿鳩田工程中使用焊絲H10Mn2、焊劑HJ431。
1.1.2.2、預(yù)防焊縫中的冷裂紋
冷裂紋是焊接15MnVR鋼時(shí)的一個(gè)主要問題。(a)從材料本身考慮淬硬組織,是引起冷裂紋的決定性因素,由于正火鋼的強(qiáng)度級(jí)別較高,合金元素的含量較多。因此與低碳鋼相比,焊接性差別就大。(b)碳當(dāng)量與冷裂紋傾向的關(guān)系。從前面分析材料的淬硬傾向影響冷裂紋傾向,而淬硬傾向又主要取決于鋼的化學(xué)成分,其中以碳的作用最為明顯。因此,可以通過一些經(jīng)驗(yàn)性的碳當(dāng)量公式來粗略地估計(jì)和對(duì)此不同鋼材的冷裂紋傾向,為了減少含C量,來提高15MnVR的焊接性,但為了彌補(bǔ)強(qiáng)度的損失必須添加一些合金元素V。但碳當(dāng)量不能精確地判斷冷裂紋的產(chǎn)生與否,因?yàn)槔淞鸭y的產(chǎn)生除了成分外還和其他因素有關(guān)。為了避免冷裂紋的產(chǎn)生,就需要采取較嚴(yán)格的工藝措施,在阿鳩田工程中嚴(yán)格控制線能量、焊前預(yù)熱和焊后保溫等措施。
1.1.2.3、再熱裂紋
15MnVR鋼,對(duì)再熱裂紋不敏感。
1.1.2.4、層狀撕裂
產(chǎn)生層狀撕裂不受鋼材的種類和強(qiáng)度級(jí)別的限制,撕裂與板厚有關(guān)。由于阿鳩田電站采用15MnVR鋼最薄厚度為δ=28mm,容易產(chǎn)生層狀撕裂。從鋼板本身來說,主要取決于冶煉條件,鋼板出廠必須進(jìn)行無損檢驗(yàn),達(dá)到Ⅱ級(jí)探傷合格準(zhǔn)予出廠。在阿鳩田工程施工過程中一般對(duì)厚度超過32mm,采取了150ºC預(yù)熱,在整個(gè)施工過程中未見層狀撕裂現(xiàn)象。
1.1.3、15MnVR鋼驗(yàn)收
15MnVR鋼應(yīng)符合《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591-1994、GB6654—1996的規(guī)定,并具有出廠合格證明書和質(zhì)量保證書。15MnVR鋼使用前按GB6654-1996容器板檢查驗(yàn)收。鋼板的運(yùn)輸和存放應(yīng)避免變形、銹蝕、損壞等。
1.2、15MnVR鋼用焊接材料
1.2.1、焊接材料是決定焊接質(zhì)量的主要因素。焊接材料選擇根據(jù)15MnVR的力學(xué)性能、化學(xué)成分、接頭鋼性及鋼管的坡口形式和使用要求選取。在阿鳩田工程中手弧焊選取E5015焊條,焊絲選取H10Mn2,焊劑選HJ431。選取以上焊接材料必須具有出廠合格證明書和質(zhì)量保證書。
1.2.2、焊條、焊絲及焊劑的儲(chǔ)存和保管應(yīng)按JB3223-83《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行。
1.2.3、焊條和焊劑使用前嚴(yán)格按使用說明書的規(guī)定進(jìn)行烘干;焊絲存放在干燥的地方以防止受潮生銹。焊條、焊絲與焊劑有專人負(fù)責(zé)保管、烘干和發(fā)放,并有詳細(xì)的記錄。
1.2.4、烘干后的焊條和焊劑保存在100—150ºC的恒溫箱內(nèi),隨取隨用;每位焊工備有保溫筒,使用過程中保溫筒通電加熱,焊條用一根取一根。焊條烘干后在保溫筒內(nèi)超過4h后應(yīng)重新烘干,烘干次數(shù)不宜超過兩次。
1.2.5、使用的焊劑,按廠方提供的使用要求執(zhí)行。焊劑烘干后,取出的焊劑放在密封的容器中帶到現(xiàn)場(chǎng)使用,烘干后的焊劑在空氣中4h以上重新烘干,烘干次數(shù)不超過3次。熔化過的焊劑不再使用,使用過的焊劑,要用米篩篩選,嚴(yán)防氧化皮等雜物混入,并經(jīng)重新烘干才能再次使用。以防浪費(fèi),焊劑可反復(fù)使用,但不斷添加一些新烘干的焊劑,并摻和均勻。
2、焊接人員
2.1、焊接人員除合格的焊工外,配備專門的焊接技術(shù)人員,焊接檢查員和無損檢驗(yàn)員。
2.2、參加15MnVR鋼焊接施工人員和施工管理人員均進(jìn)行技術(shù)交底,以了解15MnVR鋼的焊接特點(diǎn)、控制項(xiàng)目及控制方法。焊工按水利部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行培訓(xùn)和考核合格,持操作證書和等級(jí)證書的合格焊工上崗。
3、焊接設(shè)備
焊接設(shè)備采用參數(shù)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活和安全可靠的直流逆變焊機(jī)。在施焊前,焊機(jī)上的電流電壓表必須檢定合格,埋弧焊機(jī)采用MZ1—1000型,電源電纜必須滿足大電流焊接的要求。
4、下料
15MnVR鋼劃線時(shí)要避免使用樣沖,不可留下有害痕跡,對(duì)岔管下料用樣沖時(shí),使用尖部較鈍的,并打在管壁內(nèi)側(cè)。15MnVR鋼可用火焰下料,不允許用火焰預(yù)熱和后熱。采用半自動(dòng)切割機(jī)方法下料,以保證切割面質(zhì)量。手工火焰切割只對(duì)岔管管節(jié)難以用半自動(dòng)切割機(jī)實(shí)現(xiàn)的部位,切割后要求修磨平整。
5、坡口制備
由于阿鳩田電站鋼管所用鋼板為雙定尺鋼板,所以下料時(shí)就一起將坡口用半自動(dòng)切割機(jī)制備,坡口型式、尺寸滿足焊接及施工圖紙要求。組對(duì)前,坡口面及坡口每側(cè)10—20mm范圍內(nèi)的毛刺、鐵銹、氧化皮、渣等要清除干凈。
6、預(yù)熱
通過分析15MnVR鋼的焊接性,此鋼Ceq=0.47%(碳當(dāng)量)超過0.4%。在阿鳩田工程中15MnVR鋼對(duì)厚度δ〈32mm的鋼板,鋼管焊接不需要預(yù)熱,當(dāng)管板厚度δ≥32mm時(shí),鋼管焊接需要用履帶式電加熱器進(jìn)行100—150ºC加熱0.5h。
7、焊接工藝
本焊接工藝卡片是在焊接試驗(yàn)及工藝評(píng)定的基礎(chǔ)上編制的。
15MnVR鋼焊接要點(diǎn):
7.1、由于阿鳩田電站采用15MnVR鋼的鋼板厚度最小為28mm,對(duì)于板厚≥32mm的鋼板焊接采用預(yù)熱措施,預(yù)熱溫度在150℃-200℃。
7.2焊接層間溫度<200℃,焊接線能量15KJ/cm—55KJ/cm。
埋弧自動(dòng)焊采用H10Mn2ф5.0的焊絲,直流反接,焊接電流700—750A,電弧電壓36—39V,焊接速度22m/h。
7.3焊接工藝卡片
焊接工藝卡片見附錄1
8、15MnVR鋼的焊接要求
1定位焊:定位焊一般焊在后焊?jìng)?cè)坡口內(nèi),后焊坡口側(cè)焊前必須清除定位焊道,定位焊長(zhǎng)應(yīng)為80mm,間距350mm。
2施焊前,應(yīng)檢查坡口組對(duì)質(zhì)量,如發(fā)現(xiàn)尺寸超差或坡口及其附近有缺陷,應(yīng)處理后放可施焊。
3焊工要嚴(yán)格按照15MnVR鋼的焊接工藝卡進(jìn)行施焊。
4焊接檢查員在施焊過程中必須嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制預(yù)熱溫度、道間溫度及焊接線能量,并對(duì)每條焊縫進(jìn)行實(shí)際施焊規(guī)范參數(shù)記錄。
5嚴(yán)禁在非焊接部位的母材上引弧,試電流及焊接臨時(shí)支架。
6除焊縫外,埋弧焊及手工焊均應(yīng)設(shè)引弧板(引入板和引出板),其尺寸為:埋弧焊大于等于50×100mm2,手弧焊可適當(dāng)掌握。
7雙面焊的焊縫,一側(cè)焊后,另一側(cè)可采用碳弧氣刨清根。清根時(shí)埋弧焊必須清到第一道縫完全露出,手工焊第一道縫必須完全清楚。碳弧氣刨清根用壓縮空氣包含水分和油分加以限制。
8多層多道焊時(shí),將每道的溶渣、飛濺仔細(xì)清理,自檢合格后,方可進(jìn)行下一道焊接。焊縫的表面盡可能平滑,咬邊、焊瘤、焊趾過度角過大的部位要用細(xì)紗輪仔細(xì)打磨,使表面光滑平整。
9每條焊縫進(jìn)行編號(hào),并記下施焊焊工姓名或代號(hào)存檔。禁止打焊工鋼號(hào)。工卡具的去除嚴(yán)禁用錘擊法,應(yīng)用碳弧氣刨或氣割在離管壁3mm以上外切除,嚴(yán)禁損傷母材,然后用砂輪打磨平整,并進(jìn)行滲漏探傷和磁粉探傷,由于特殊原因中途停焊時(shí),應(yīng)立即進(jìn)行后熱保溫,再次焊接時(shí)應(yīng)全部進(jìn)行預(yù)熱后方可按原焊縫要求進(jìn)行焊接。
9、焊件矯形及后熱消除應(yīng)力
9.1、焊件矯形應(yīng)用機(jī)械方法進(jìn)行,不得熱矯形。
9.2、消除焊接應(yīng)力,采用加熱到250—300℃后熱方法,保溫1.2h—1.8h,分階段降溫方法。
10、焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)
10.1、焊縫焊后,首先進(jìn)行外觀檢查。外觀檢查合格后方可進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢查,內(nèi)部質(zhì)量無損檢查在焊縫焊完48h后進(jìn)行。
10.2、焊縫外觀質(zhì)量及內(nèi)部質(zhì)量檢查按GB3323—1987《鋼熔化焊接對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)》、GB11345—1989《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí)》、JB3965—1985《鋼制壓力容器磁粉探傷》等規(guī)范要求進(jìn)行。
11、修補(bǔ)
手工焊或埋弧焊如果出現(xiàn)了問題就要進(jìn)行修補(bǔ),修補(bǔ)注意如下幾條:
11.1、焊件表面被電弧、碳弧氣刨等損傷處必須用砂輪打磨、平滑過度,然后應(yīng)進(jìn)行滲漏或磁粉探傷。打磨深度超過板厚10%或大于2mm時(shí),應(yīng)進(jìn)行焊接修補(bǔ)。
11.2、焊縫內(nèi)部超標(biāo)缺陷,表面裂紋修補(bǔ)前,應(yīng)分析原因,指定切實(shí)可行的修補(bǔ)方案。
11.3、局部焊縫修補(bǔ)時(shí)預(yù)熱應(yīng)在修補(bǔ)處四周15mm范圍內(nèi)進(jìn)行,預(yù)熱溫度控制在120—170ºC。
11.4、焊縫缺陷可用碳弧氣刨,砂輪機(jī)打磨方法清除,不允許用電弧或氣刨火焰熔除,用碳弧氣刨清除后再用砂輪機(jī)清除滲碳層。焊縫缺陷清除后,不允許有毛刺和凹痕,坡口底部應(yīng)圓滑過渡。
11.5、焊縫缺陷修補(bǔ)施焊與原焊縫相同,焊接修補(bǔ)后要后熱,后熱溫度與原焊縫相同。
11.6、缺陷修補(bǔ)只允許一次,同一部位修補(bǔ)超過一次應(yīng)經(jīng)焊接技術(shù)負(fù)責(zé)人研究批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。
11.7、修補(bǔ)后按原焊縫的質(zhì)量要求,檢查方法對(duì)修補(bǔ)處及其附近進(jìn)行100%檢查。其中內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)再修補(bǔ)完成48h后進(jìn)行。
12、結(jié)束語
1小水電技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析
在我國(guó)小水電定義為電力裝機(jī)50MW及以下的水電站。小水電是一門比較成熟的發(fā)電技術(shù)。它的主要特點(diǎn)是:
1)資源豐富。我國(guó)小水電可開發(fā)量為8700萬kW(80年代水能資源普查結(jié)果),占全國(guó)水電資源可開發(fā)總量的23%,位居世界首位。
2)分布廣泛。可開發(fā)的小水電資源廣泛分布在全國(guó)1573個(gè)縣(市)。西部地區(qū)為5828萬kW,占全國(guó)可開發(fā)量的67%;中東部地區(qū)為2872萬kW,占33%。小水電資源分布較之煤炭、油氣等其它能源資源分布更具普遍性,尤其對(duì)西部地方經(jīng)濟(jì)有更好的可及性和親和性。
3)開發(fā)靈活。小水電可以分散開發(fā)、就地成網(wǎng)、分布供電。開發(fā)容量根據(jù)需要,從幾個(gè)、幾十個(gè)、幾百個(gè)千瓦到上萬千瓦。能為戶、村、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))及縣(市)提供所需電力,具有極強(qiáng)的適用性和輻射性。此外,小水電規(guī)模小,資金量也相對(duì)少,開發(fā)技術(shù)成熟,工期短,見效快,維護(hù)方便,運(yùn)行費(fèi)用低。經(jīng)濟(jì)貧困地區(qū)開發(fā)小水電較之開發(fā)大中型水火電更具技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的可行性。應(yīng)該說,在國(guó)家集中資金開發(fā)大型發(fā)電工程時(shí),地方政府最適于組織小水電的開發(fā)。
由于小水電在解決農(nóng)村能源供應(yīng)、改善生態(tài)環(huán)境、扶貧及促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用,使其在我國(guó)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。自上世紀(jì)六、七十年代以來,農(nóng)村水電供電區(qū)逐步發(fā)展,迄今已接近全國(guó)近1/2的地域,擁有全國(guó)1/4的人口,建成小水電站4萬多座,裝機(jī)容量達(dá)到2626萬kW,年發(fā)電量900多億kW·h,占全國(guó)農(nóng)村電力市場(chǎng)總用電量30%左右的份額。
開發(fā)利用小水電資源產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前小水電已成為中西部山區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,它以電氣化帶動(dòng)城鎮(zhèn)化和工業(yè)化,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整。隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的繁榮和不斷發(fā)展,加快了脫貧步伐,解決了農(nóng)村用能,增強(qiáng)了民族團(tuán)結(jié),促進(jìn)了邊疆地區(qū)的穩(wěn)定。
尤其在為邊遠(yuǎn)地區(qū)無電人口提供基本電力公共服務(wù)方面,小水電具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),一直發(fā)揮著不可替代的作用。通過“七五”、“八五”和“九五”653個(gè)農(nóng)村水電初級(jí)電氣化縣建設(shè),不僅解決了1.2億無電人口用電問題,而且普遍大幅度的提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村用電水平。目前全國(guó)尚有3000多萬無電人口,約一半以上分布在小水電資源比較豐富的地區(qū)。這些地區(qū)地理位置極為偏遠(yuǎn),負(fù)荷少而分散,用電網(wǎng)延伸來解決供電問題是不現(xiàn)實(shí)的。因此,小水電將繼續(xù)在我國(guó)最終解決無電人口的攻堅(jiān)戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。
小水電還具有良好的生態(tài)效益。目前我國(guó)小水電年發(fā)電量約合3000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,其生態(tài)效果相當(dāng)于免除7000萬t二氧化碳等溫室氣體及大量煙塵污水的排放。開發(fā)小水電為農(nóng)民生活用能和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以電代柴提供了基本條件。以電代柴減少了小水電供電區(qū)內(nèi)自然林砍伐,封山育林和退耕還林效果十分顯著,森林覆蓋率與年遞增。涵養(yǎng)了水源,防止了水土流失,生態(tài)環(huán)境正迅速得到恢復(fù)和改善。
2小水電政策環(huán)境現(xiàn)狀分析
與可開發(fā)小水電資源總量相比,我國(guó)小水電開發(fā)率較低,只有30%左右。小水電發(fā)展緩慢是由于自身存在的弱點(diǎn)及外部經(jīng)濟(jì)政策環(huán)境等多種原因造成的。應(yīng)該指出的是:
我國(guó)現(xiàn)有的能源宏觀經(jīng)濟(jì)政策環(huán)境并不利于小水電的發(fā)展。小水電歷經(jīng)坎坷發(fā)展到今天的規(guī)模,動(dòng)力主要源于地方政府發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)的利益驅(qū)動(dòng)。它表現(xiàn)出良好的外部經(jīng)濟(jì)性,但內(nèi)部經(jīng)濟(jì)性及自身利益卻難以保障,缺乏可持續(xù)發(fā)展的機(jī)制。
為了促進(jìn)小水電事業(yè)的發(fā)展,在小水電發(fā)展的不同時(shí)期,國(guó)家和地方政府制定了一系列扶持政策,按種類劃分可分為行政強(qiáng)制型、經(jīng)濟(jì)激勵(lì)型和創(chuàng)建市場(chǎng)型。屬行政強(qiáng)制型的政策是《電力法》中關(guān)于小水電的規(guī)定。
屬創(chuàng)建市場(chǎng)型的政策是國(guó)家關(guān)于農(nóng)村小水電“自建、自管、自用”的方針。屬經(jīng)濟(jì)激勵(lì)型的政策包括:1)“以電養(yǎng)電”政策;2)國(guó)家扶貧資金可用于農(nóng)村小水電建設(shè)的政策;3)小水電交納6%增值稅政策;4)小水電建設(shè)專項(xiàng)貸款政策(已取消)。
這些現(xiàn)行政策是以基于計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策為主,而很少涉及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的基本要素即價(jià)格和供需關(guān)系,市場(chǎng)機(jī)制的作用基本沒有體現(xiàn)出來。行政強(qiáng)制型政策中也沒有對(duì)小水電作定性和定量的規(guī)定,尤其是在上網(wǎng)權(quán)、電量方面缺乏具體配套政策和操作性。創(chuàng)建市場(chǎng)型政策雖然出臺(tái)較早,涉及到了產(chǎn)權(quán)問題,但很不完善,在國(guó)家經(jīng)濟(jì)體制改革的諸多復(fù)雜因素下難以執(zhí)行。在經(jīng)濟(jì)激勵(lì)型政策中側(cè)重于利用稅收和補(bǔ)貼的調(diào)節(jié)作用,而沒有充分利用價(jià)格這一市場(chǎng)要素對(duì)資源的配置作用。由于取消了專項(xiàng)貸款、財(cái)政補(bǔ)貼的有限性和6%增值稅政策在大部分地區(qū)沒有得到執(zhí)行,具有公益性質(zhì)的小水電實(shí)際上是在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中隨波逐流。如不及時(shí)采取必要的保護(hù)措施,在“廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的電力體制改革中,小水電將會(huì)遭受更大的沖擊。總之,脫離了政府政策扶持,是我國(guó)小水電在電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中步履艱辛、發(fā)展遲緩的重要原因。當(dāng)前小水電發(fā)展急需立足于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件的新型激勵(lì)政策。
3小水電市場(chǎng)化運(yùn)作中存在的問題
小水電自身存在著生產(chǎn)規(guī)模小、工程造價(jià)持續(xù)增加、豐枯矛盾、技術(shù)裝備和運(yùn)營(yíng)管理水平不高等內(nèi)部不利因素;同時(shí)也存在電力輸出困難、電價(jià)機(jī)制不順、市場(chǎng)發(fā)展緩慢、公益性制約等外部影響。在諸多矛盾中電力生產(chǎn)規(guī)模小、輸出困難、豐枯矛盾、電價(jià)機(jī)制不順及公益性制約最為突出,直接影響到小水電的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,導(dǎo)致投資回報(bào)率偏低,融資困難,缺乏良性循環(huán)滾動(dòng)發(fā)展的能力。
1)電力生產(chǎn)規(guī)模小。可再生能源在商業(yè)化運(yùn)作中面臨的共性問題是:可再生能源市場(chǎng)相對(duì)狹小,小規(guī)模的生產(chǎn)造成較高的工程設(shè)備投資成本,低產(chǎn)量的能源生產(chǎn)又會(huì)造成較高的能源生產(chǎn)成本。小水電也不例外。在現(xiàn)行的能源宏觀經(jīng)濟(jì)政策環(huán)境中,裝機(jī)容量大部分在千瓦以下的小水電企業(yè)與裝機(jī)容量幾十萬乃至幾百萬千瓦的大型常規(guī)能源發(fā)電企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)無疑處于弱勢(shì)地位。
2)電力輸出困難。由于國(guó)家電網(wǎng)和小水電的所屬關(guān)系不同,長(zhǎng)期以來小水電發(fā)電上網(wǎng)問題不能很好解決,要么不能上網(wǎng),要么上網(wǎng)電價(jià)很低,使得小水電成本增加,投資風(fēng)險(xiǎn)增大。
3)豐枯矛盾。我國(guó)小水電大部分是徑流式電站,缺乏調(diào)節(jié)能力,在豐水期往往造成系統(tǒng)電力有余,小水電大量棄水;而枯水期造成電網(wǎng)缺電。這也是使小水電成本提高的重要原因之一。
4)電價(jià)機(jī)制不順。小水電電價(jià)形成缺少規(guī)范化的政策法規(guī)。電價(jià)制定與調(diào)整,往往是根據(jù)決策者自身對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)、企業(yè)現(xiàn)狀和國(guó)家政策未來走向的理解進(jìn)行決策,帶有較大的主觀性和隨意性,科學(xué)性不足。此外,在小水電價(jià)格構(gòu)成中沒有包含其外部經(jīng)濟(jì)性應(yīng)得的合理報(bào)酬。小水電現(xiàn)行電價(jià)水平既背離價(jià)值規(guī)律,又不能反映供求關(guān)系。不利于通過市場(chǎng)配置資源,嚴(yán)重影響了小水電企業(yè)的生存、鞏固和發(fā)展。
5)公益性制約。相當(dāng)多的小水電是依附于水利工程而建,除了發(fā)電,還兼有防洪、灌溉、供水等綜合功能。汛期棄水、灌溉和供水用水都會(huì)影響到發(fā)電用水。為了防御洪水災(zāi)害,小水電要提前泄洪騰空庫容。為了確保工農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)用水,小水電經(jīng)常反季節(jié)提高水位,錯(cuò)過發(fā)電機(jī)會(huì);或是長(zhǎng)期在低水頭運(yùn)行,機(jī)組出力下降,經(jīng)濟(jì)效益隨之受損。梯級(jí)開發(fā)的電站這方面的損失則更大。
4小水電激勵(lì)政策設(shè)計(jì)思路
小水電激勵(lì)政策設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在設(shè)計(jì)政策框架時(shí)既要考慮國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)政策背景,對(duì)其內(nèi)、外部經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià),找出影響其發(fā)展的主要因素。同時(shí)也要注意吸取國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn),將市場(chǎng)機(jī)制引入小水電激勵(lì)政策體系。此外,小水電具有清潔能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的特性,制定政策時(shí)應(yīng)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策結(jié)合起來。以保證與有關(guān)部門政策的融合性,達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)體系整體效益的目的。
我國(guó)目前常規(guī)能源大型火電平均單位千瓦造價(jià)為4000元/kW~5000元/kW;小水電平均單位千瓦造價(jià)為6000元/kW~8000元/kW;風(fēng)力發(fā)電平均單位千瓦造價(jià)為9000元/kW~12000元/kW。常規(guī)能源大型火電平均單位電能成本為0.20元/kW·h~0.30元/kW·h;小水電平均單位成本為0.30元/kW·h~0.40元/kW·h;風(fēng)力發(fā)電平均單位成本為0.40元/kW·h~0.50元/kW·h。小水電的經(jīng)濟(jì)性與風(fēng)力發(fā)電比具有一定優(yōu)勢(shì),但與常規(guī)能源大型火電比則缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。
小水電站經(jīng)濟(jì)性典型調(diào)查分析結(jié)果表明,在諸多影響小水電效益和發(fā)展的原因中,發(fā)電量是重要的制約因素。小水電發(fā)供電收益普遍達(dá)不到對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)時(shí)的預(yù)期值。小水電實(shí)際發(fā)電量是決定小水電單位電能造價(jià)及生產(chǎn)成本高低的主要因素。我國(guó)小水電年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)明顯偏低,實(shí)際發(fā)電量大大低于設(shè)計(jì)電量,也明顯低于折減后的有效電量。影響發(fā)電利用小時(shí)數(shù)的原因與上述小水電自身及外部存在問題有密切關(guān)系,除了電力輸出困難、豐枯矛盾和公益性制約等因素外,還有氣候變化導(dǎo)致的徑流年際與年內(nèi)變化、峰谷矛盾、負(fù)荷特性限制及機(jī)組檢修事故停機(jī)等因素也是影響發(fā)電利用小時(shí)數(shù)的原因。所有這些因素使小水電實(shí)際年發(fā)電量比設(shè)計(jì)年發(fā)電量要少30%左右,有的則高達(dá)50%以上。
小水電的折舊和利息是決定小水電單位電能造價(jià)及成本高低的另一重要因素。調(diào)查結(jié)果表明,折舊和利息兩者分別占小水電單位平均成本的19.6%、31%。原因是小水電大部分建在經(jīng)濟(jì)落后的偏遠(yuǎn)山區(qū),當(dāng)?shù)刎?cái)力十分有限,因此小水電的負(fù)債率一般較高,大部分都在80%左右,有的高達(dá)90%以上。
小水電運(yùn)行成本占單位平均成本的26.6%,用于維修及人員工資福利的比重較大。這一方面說明小水電的技術(shù)設(shè)備和管理營(yíng)運(yùn)水平亟待提高,另一方面也表明小水電的利潤(rùn)率低,企業(yè)沒有足夠的財(cái)力搞技術(shù)改造和科技創(chuàng)新。把握住實(shí)際發(fā)電量及生產(chǎn)成本中其它影響小水電效益的因素這條主線,將激勵(lì)政策的出發(fā)點(diǎn)建立在市場(chǎng)基礎(chǔ)上,有針對(duì)性地運(yùn)用行政命令、經(jīng)濟(jì)激勵(lì)、創(chuàng)建市場(chǎng)等多種宏觀調(diào)控手段,突出行政強(qiáng)制性政策和電價(jià)的作用,幫助小水電克服發(fā)展中的種種來自其內(nèi)部和外部的障礙與困難,應(yīng)是我們構(gòu)筑小水電激勵(lì)政策框架時(shí)所遵循的基本原則。
5小水電激勵(lì)政策框架設(shè)計(jì)
1)強(qiáng)化行政強(qiáng)制型政策。借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn),在向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)過渡時(shí)期,對(duì)能源工業(yè)中的弱勢(shì)產(chǎn)業(yè)可再生能源,應(yīng)更多運(yùn)用行政強(qiáng)制型政策促進(jìn)其發(fā)展。這類政策包括配額制及各級(jí)政府的有關(guān)法規(guī)。政策制定重點(diǎn)應(yīng)明確和量化小水電市場(chǎng)份額和發(fā)展目標(biāo),規(guī)定在地方電力建設(shè)中可再生能源發(fā)電需占有一定比例。確保小水電等可再生能源發(fā)電的優(yōu)先上網(wǎng)權(quán)及電網(wǎng)收購全部電量。這有利于消除影響小水電發(fā)供電效益的來自體制上的不利因素。
配額制在許多發(fā)達(dá)國(guó)家已被證明是行之有效的可再生能源激勵(lì)政策,建議加快組織實(shí)施。同時(shí)要爭(zhēng)取國(guó)務(wù)院出臺(tái)關(guān)于加快農(nóng)村小水電發(fā)展的法規(guī),推動(dòng)地方政府法規(guī)的制定。如廣東省1996年出臺(tái)的《關(guān)于加快農(nóng)村小水電建設(shè)的決議》,這一具有法律約束力的地方法規(guī),對(duì)小水電優(yōu)先開發(fā)、優(yōu)先上網(wǎng)、優(yōu)先收購、電價(jià)機(jī)制、財(cái)政補(bǔ)貼等方面做了明確規(guī)定;陜西省也在制定小水電生產(chǎn)配額及對(duì)小水電實(shí)行電價(jià)優(yōu)惠方面做出了規(guī)定。這些地方政府法規(guī)均有力地推動(dòng)了當(dāng)?shù)匦∷姷陌l(fā)展。
2)突出電價(jià)配置資源的作用。我國(guó)電價(jià)體系就環(huán)境成本而言依然存在嚴(yán)重扭曲現(xiàn)象。突出表現(xiàn)在高污染的火電生產(chǎn)原料價(jià)格偏低,由污染造成的環(huán)境成本沒有計(jì)入生產(chǎn)成本,環(huán)境空間被無償使用。今后在確定電價(jià)機(jī)制時(shí),應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響,使電價(jià)準(zhǔn)確反映電力與環(huán)境的真實(shí)價(jià)值。最終建立起一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的價(jià)格機(jī)制。
建議在實(shí)行廠網(wǎng)分開,競(jìng)價(jià)上網(wǎng)后,政府對(duì)小水電上網(wǎng)實(shí)行市場(chǎng)價(jià)格保護(hù),不直接參與同常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)。并在此基礎(chǔ)上建立起激勵(lì)與約束相結(jié)合的小水電上網(wǎng)限價(jià)制度。既要對(duì)小水電上網(wǎng)實(shí)行電價(jià)保護(hù),對(duì)由公益性制約和外部經(jīng)濟(jì)性增加的生產(chǎn)成本進(jìn)行補(bǔ)償,使其獲得合理利潤(rùn),又要促使小水電不斷降低成本,提高小水電的競(jìng)爭(zhēng)力。這一制度的核心是:政府為小水電制定上網(wǎng)的最高限價(jià),只要小水電企業(yè)的報(bào)價(jià)低于限價(jià)水平,電網(wǎng)只能收購不能拒收。而高于這一價(jià)格的小水電企業(yè)則會(huì)被淘汰出局。
小水電競(jìng)價(jià)上網(wǎng)限價(jià)的確定,可以參考英國(guó)等市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)家比較成熟的公用事業(yè)價(jià)格規(guī)制模型。由此小水電上網(wǎng)限價(jià)的初始定價(jià)模型可以設(shè)計(jì)為:P=C×(1+R)+T+V(其中:P為政府規(guī)定的上網(wǎng)最高限價(jià);C為小水電企業(yè)的平均社會(huì)生產(chǎn)成本;R為成本利潤(rùn)率;T為法定稅金;V為考慮供求、政策等因素的調(diào)整額度。)小水電上網(wǎng)限價(jià)的調(diào)整模型為:P′=P×[1+(ROI-X)](其中:P′為調(diào)整價(jià)格;ROI為消費(fèi)物價(jià)指數(shù);X是小水電勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高幅度)。這種定價(jià)方法與激勵(lì)和約束相結(jié)合的定價(jià)原則相符合,能夠有效的反映對(duì)小水電外部經(jīng)濟(jì)性的回報(bào)及對(duì)由公益性制約引起成本增加的補(bǔ)償。
3)完善稅收政策。要繼續(xù)執(zhí)行小水電交納6%增值稅的政策。應(yīng)明確不轉(zhuǎn)供大電網(wǎng)電力的小水電,按照“交6%,免11%開具增值稅發(fā)票”核定電網(wǎng)供電部門的增值稅額,或?qū)嵭邢日骱蠓担_保落實(shí)小水電減稅政策。參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn),應(yīng)積極制定能源環(huán)境稅收政策,對(duì)能源生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染,特別是二氧化碳等溫室氣體增設(shè)排放費(fèi),收費(fèi)用于補(bǔ)貼清潔可再生能源建設(shè)。
貫流式水輪機(jī)的流道形式和軸流式水輪機(jī)不同,為保證向?qū)畽C(jī)構(gòu)均勻供水和形成必要的環(huán)量,保證導(dǎo)葉較平滑繞流,軸流式水輪機(jī)需設(shè)置蝸殼,其流道由蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和彎肘型尾水管組成。貫流式水輪機(jī)沒有蝸殼,流道由圓錐形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和直錐擴(kuò)散形或S型尾水管組成。通常采用臥軸式布置,從流道進(jìn)口到尾水管出口,水流沿軸向幾乎呈直線流動(dòng),避免了水流拐彎形成的流速分布不均導(dǎo)致的水流損失和流態(tài)變壞,水流平順,水力損失小,尾水管恢復(fù)性能好,水力效率高。燈泡貫流機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝置在水輪機(jī)流道中的燈泡形殼體內(nèi),采用直錐擴(kuò)散形尾水管,流道短而平直對(duì)稱,水流特性好。大型貫流機(jī)組幾乎都是燈泡機(jī)組,中小型多采用軸伸式、豎井式等形式。
貫流式水輪機(jī)單位過流量大,轉(zhuǎn)速高,水輪機(jī)效率高,且高效區(qū)寬,加權(quán)平均效率也較高,具有比軸流式水輪機(jī)更優(yōu)良的能量特性。其特征參數(shù)比轉(zhuǎn)速ns、可達(dá)1000以上,比速系數(shù)可達(dá)3000以上。與軸流式水輪機(jī)相比,在相同水頭和相同單機(jī)容量時(shí),其機(jī)組尺寸小,重量輕,材料消耗少,機(jī)組造價(jià)低。貫流機(jī)組電站還可獲得年發(fā)電量的增加。
貫流式水輪機(jī)的空化性能和運(yùn)行穩(wěn)定性也優(yōu)于軸流式水輪機(jī),其空化系數(shù)相對(duì)較小,機(jī)組可靠性高,運(yùn)行故障率低,可用率高,檢修時(shí)間縮短,檢修周期延長(zhǎng)。對(duì)于低水頭資源開發(fā),貫流式水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行范圍寬,在極低水頭時(shí)也能穩(wěn)定運(yùn)行(如超低水頭1.5m以下),是其他類型的水輪機(jī)不可比的。如廣東白垢電站,額定水頭6.2m,最大水頭10.0m,但在1.3m水頭時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。
貫流式水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊,布置簡(jiǎn)潔,廠房土建工程量較小,可節(jié)省土建投資。貫流機(jī)組設(shè)備運(yùn)輸和安裝重量較輕,施工和設(shè)備安裝方便,可縮短工期,實(shí)現(xiàn)提前發(fā)電。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)水電站的統(tǒng)計(jì)資料,采用燈泡貫流機(jī)組比相同容量軸流轉(zhuǎn)槳機(jī)組,電站建設(shè)投資一般可節(jié)省10%~25%,年發(fā)電量可增加約3%~5%。如我國(guó)廣東白垢和廣西馬騮灘水電站,投資節(jié)省分別達(dá)22.6%和24%。小型水電站采用軸伸貫流機(jī)組與立式軸流機(jī)組比較,也可節(jié)省建設(shè)投資約10%~20%。由此可見,貫流式水輪機(jī)是開發(fā)低水頭水能資源的一種最經(jīng)濟(jì)、適宜的水輪機(jī)形式,具有資源利用充分、投資節(jié)省的優(yōu)勢(shì)和電量增值、綜合效益增值的效果。
2國(guó)內(nèi)外貫流式水輪機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀
貫流式水輪機(jī)自20世紀(jì)30年代問世以來,因其優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性和適用性而得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展,包括燈泡貫流發(fā)電機(jī)技術(shù)在內(nèi)的貫流機(jī)組技術(shù)日益成熟,貫流式水電站的開發(fā)、設(shè)計(jì)、運(yùn)行技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)日益豐富。國(guó)外水頭25m以下的水電開發(fā),已出現(xiàn)取代軸流式水輪機(jī)的局面。貫流機(jī)組技術(shù)在1960~1990的發(fā)展最為迅猛,這一時(shí)期投入運(yùn)行的貫流機(jī)組,最大單機(jī)容量達(dá)65.8MW(燈泡貫流,日本只見),最大水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)8.2m(豎井貫流,美國(guó)墨累),最高工作水頭達(dá)22.45m(燈泡貫流,日本新鄉(xiāng)第二)。
我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始貫流式水輪機(jī)的研究和應(yīng)用,到20世紀(jì)80年代,貫流機(jī)組技術(shù)及其應(yīng)用取得突破性的進(jìn)展,1983年引進(jìn)設(shè)備的第一座大型燈泡貫流機(jī)組電站一湖南馬跡塘水電站建成,1984年自主開發(fā)的廣東白垢電站轉(zhuǎn)輪直徑5.5m,單機(jī)容量10MW燈泡貫流機(jī)組投運(yùn),標(biāo)志著具備自行開發(fā)研制大型貫流機(jī)組設(shè)備的能力。貫流式水輪機(jī)的應(yīng)用研究和運(yùn)行技術(shù)也獲得了發(fā)展,積累了經(jīng)驗(yàn)。最近20年來,相繼開發(fā)建成引進(jìn)設(shè)備、技術(shù)合作或自行裝備的大型燈泡貫流機(jī)組電站數(shù)十座,如凌津?yàn)⑼醺χ蕖⒛崮恰⒑榻取F渲泻榻娬咀畲蠊ぷ魉^27.3m,單機(jī)容量45MW,是目前世界上應(yīng)用水頭最高、國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大的燈泡貫流機(jī)組。國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的燈泡貫流式水輪機(jī)最大轉(zhuǎn)輪直徑已達(dá)7.5m。目前規(guī)劃或在建的貫流式水電站遍布全國(guó)各地,在建的廣西長(zhǎng)洲水電站裝機(jī)15臺(tái),總裝機(jī)容量達(dá)621.3MW。在西北地區(qū),20世紀(jì)80年代開始貫流式水電站的規(guī)劃設(shè)計(jì),并完成了柴家峽等電站的可行性研究。在黃河干流上現(xiàn)已建成青海尼那電站,寧夏沙坡頭電站即將竣工,甘肅柴家峽、青海直崗拉卡等電站在建。尼那電站是我國(guó)海拔最高的大型燈泡貫流機(jī)組電站,沙坡頭則是應(yīng)用于高含沙水流的第一座大型燈泡貫流機(jī)組電站,各具特色,為貫流式水電站的開發(fā)提供了新的經(jīng)驗(yàn)。
對(duì)于低水頭小型水電站,軸伸貫流水輪機(jī)和豎井貫流水輪機(jī)具有與燈泡貫流水輪機(jī)相當(dāng)?shù)募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),國(guó)外20m以下的小水電開發(fā),已逐步取代軸流機(jī)組。據(jù)文獻(xiàn)介紹,國(guó)外已運(yùn)行的軸伸貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑達(dá)8.6m,單機(jī)容量達(dá)到31.5MW,最大使用水頭達(dá)到38m。我國(guó)軸伸貫流式水輪機(jī)的技術(shù)開發(fā)起步較晚,自行研制的GZ006、GZ007(5葉片)等轉(zhuǎn)輪的性能達(dá)到或超過國(guó)際先進(jìn)水平,但尚沒有得到普遍的技術(shù)推廣和形成相應(yīng)的生產(chǎn)和市場(chǎng)規(guī)模。國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的軸伸貫流水輪機(jī)多采用定槳式轉(zhuǎn)輪,最大轉(zhuǎn)輪直徑2.75m,單機(jī)容量3.5MW,最大使用水頭22m。而豎井貫流和全貫流機(jī)組技術(shù)開發(fā)程度較低,應(yīng)用很少,與國(guó)外存在明顯差距。
3貫流式水輪機(jī)的應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展探討
我國(guó)水電資源豐富,第四次水力資源復(fù)查成果顯示,全國(guó)江河水電資源蘊(yùn)藏量達(dá)7億kW,可開發(fā)量5億kW,經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量4億kW。現(xiàn)已開發(fā)量1億kW,只占到經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量的25%。我國(guó)江河的低水頭水力資源,根據(jù)文獻(xiàn)估算,水頭在10m左右的資源量占到可開發(fā)資源的約500,達(dá)0.2億kW以上。此外,我國(guó)大陸和島嶼海岸線蘊(yùn)藏著巨大的海洋潮汐能資源,可開發(fā)量超過0.21億kW,尚未進(jìn)行規(guī)模開發(fā)。以上數(shù)據(jù)說明,我國(guó)適用于貫流式水輪機(jī)開發(fā)的低水頭水能資源蘊(yùn)藏巨大,貫流式水輪機(jī)應(yīng)用前景廣闊,需求巨大。經(jīng)過40余年的研究與實(shí)踐,我國(guó)對(duì)貫流機(jī)組設(shè)備開發(fā)、研制以及貫流水電站設(shè)計(jì)和運(yùn)行技術(shù)都取得了很大的發(fā)展和成就。對(duì)于25m以下低水頭水電開發(fā),優(yōu)先選擇貫流機(jī)組,已基本形成共識(shí)。但目前國(guó)內(nèi)貫流機(jī)組設(shè)備技術(shù)和供給能力還不能滿足水電建設(shè)的需要,許多大型或頂級(jí)的機(jī)組設(shè)備需要國(guó)際市場(chǎng)供貨,國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品在設(shè)備性能、單位千瓦材料消耗等技術(shù)方面存在著較明顯的差別,中小型貫流機(jī)組產(chǎn)品的多樣性和技術(shù)適應(yīng)性也不能滿足國(guó)內(nèi)或適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的需求。由于研發(fā)能力和技術(shù)水平的限制,又影響貫流式水輪機(jī)的廣泛應(yīng)用。因此,全面提升我國(guó)貫流式水輪機(jī)的技術(shù)水平,任務(wù)迫切,意義深遠(yuǎn)。
推進(jìn)我國(guó)貫流水輪機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,應(yīng)當(dāng)關(guān)注貫流機(jī)組大型化技術(shù)的發(fā)展,并致力于提高國(guó)內(nèi)貫流機(jī)組整體技術(shù)水平。
根據(jù)對(duì)貫流式水輪機(jī)的應(yīng)用及其技術(shù)發(fā)展的分析,應(yīng)用水頭逐漸提高、貫流機(jī)組大型化是國(guó)際貫流水輪機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),這也和我國(guó)低水頭水電開發(fā)對(duì)大型貫流機(jī)組的應(yīng)用需求相吻合。貫流機(jī)組對(duì)開發(fā)低水頭水電資源具有優(yōu)勢(shì),而這些資源的開發(fā)地點(diǎn)往往位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密的平原或河谷地區(qū),自然資源富集或處于交通要道(如黃河上游等地區(qū))。這類水電資源經(jīng)濟(jì)合理的開發(fā),要求實(shí)現(xiàn)發(fā)電、防洪、航運(yùn)等綜合利用功能,保護(hù)生態(tài)環(huán)境和土地資源,減少移民搬遷及交通設(shè)施等淹沒、浸沒及賠償,修建高壩大庫通常已不適宜。為了優(yōu)化開發(fā)方案和工程總體布置,便于工程綜合功能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn),有利于保護(hù)生態(tài)和環(huán)境等資源,往往需要采用單機(jī)容量(機(jī)組尺寸)更大或應(yīng)用水頭更高的貫流機(jī)組。
大型化貫流式水輪機(jī)的水力設(shè)計(jì)不存在重大的技術(shù)難題,但機(jī)組設(shè)計(jì)、制造與安裝等方面的一些關(guān)鍵技術(shù),以燈泡機(jī)組為例,燈泡體及水輪機(jī)的支承結(jié)構(gòu),軸系的分析計(jì)算、大噸位軸承的設(shè)計(jì)制造,發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì),發(fā)電機(jī)的通風(fēng)冷卻,機(jī)組的剛度及振動(dòng)特性的評(píng)估、優(yōu)化,大尺寸機(jī)組的安裝技術(shù)等,存在較大的技術(shù)難度和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。近年,我國(guó)水電業(yè)界結(jié)合湖南洪江、廣西惡灘擴(kuò)建工程、四川桐子林等水電站機(jī)組的選型設(shè)計(jì),對(duì)此進(jìn)行了研究。在洪江水電站,對(duì)采用燈泡貫流機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)及制造難度,與日本只見、俄羅斯薩拉托夫等電站的大型燈泡機(jī)組進(jìn)行了對(duì)比研究,結(jié)論是技術(shù)可行。該工程已成功實(shí)施,成為我國(guó)貫流電站技術(shù)進(jìn)步的典型案例。而惡灘擴(kuò)建工程采用燈泡貫流機(jī)組方案,其應(yīng)用水頭和單機(jī)容量等設(shè)計(jì)參數(shù),機(jī)組設(shè)計(jì)制造的技術(shù)難度均已超越了世界上已運(yùn)行的同類電站機(jī)組,研究表明采用燈泡貫流機(jī)組在技術(shù)上是可行的。兩座電站的經(jīng)濟(jì)分析數(shù)據(jù)也都表明,可節(jié)省建設(shè)投資和獲得年電量的增加,特別是惡灘擴(kuò)建工程采用8臺(tái)75MW燈泡貫流機(jī)組與采用4臺(tái)150MW軸流轉(zhuǎn)槳機(jī)組的方案比較,前者首臺(tái)機(jī)組提前9個(gè)月發(fā)電,工程總工期縮短一年,其提前發(fā)電的電費(fèi)收入,與比后者高出的投資差基本相抵(貫流機(jī)組方案設(shè)備投資概算按采用2臺(tái)進(jìn)口、6臺(tái)合作編制),每年還可多獲得約3%的電量增加,其經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)越。上述研究也說明,開發(fā)、應(yīng)用25~35m水頭段的貫流式水輪機(jī)和單機(jī)容量75MW及以上的燈泡貫流機(jī)組,技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上仍處于有利和合理范疇。
全面提高我國(guó)貫流式水輪機(jī)的整體技術(shù)水平,實(shí)現(xiàn)包括產(chǎn)品研制技術(shù)(水力開發(fā)、結(jié)構(gòu)分析、制造工藝、試驗(yàn)研究等)及產(chǎn)品的技術(shù)性能、貫流式水輪機(jī)應(yīng)用開發(fā)和運(yùn)行等技術(shù)水平的全面提升,結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際和借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)如計(jì)算機(jī)CFD、FE、CAD/CAM等及現(xiàn)代制造技術(shù)在貫流式水輪機(jī)開發(fā)、研制和運(yùn)行等領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用,還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、消化和吸收.研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的貫流式水輪機(jī)產(chǎn)品和技術(shù),這是提升我國(guó)貫流式水輪機(jī)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的必然途徑。此外,我國(guó)的各類水電資源開發(fā),包括廣大農(nóng)村中小低水頭資源及海洋潮汐能源的規(guī)模開發(fā),需要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性優(yōu)越的,包括各類貫流式水輪機(jī)在內(nèi)的多樣性的水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備,因此,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軸伸貫流式水輪機(jī)的研究和推廣應(yīng)用,完善軸伸貫流水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的研究并形成系列型譜;應(yīng)加強(qiáng)對(duì)用于潮汐能源開發(fā)的雙向可逆貫流機(jī)組、全貫流機(jī)組及豎井貫流機(jī)組的技術(shù)開發(fā)和研究;對(duì)齒輪增速技術(shù)及設(shè)備在貫流機(jī)組的應(yīng)用,以及貫流水輪機(jī)適用的調(diào)速設(shè)備的開發(fā)等技術(shù)課題,應(yīng)進(jìn)行全面的規(guī)劃布局和系統(tǒng)的研究。
一是三大現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程:安全規(guī)程、運(yùn)行規(guī)程、檢修規(guī)程。
二是七種記錄:施工記錄、隱蔽工程檢查記錄、水上建筑及水文氣象觀察記錄、運(yùn)行記錄、檢修記錄、預(yù)防性試驗(yàn)記錄。
三是九種基本制度:崗位責(zé)任制(包括行政人員、生產(chǎn)技術(shù)管理人員、運(yùn)行和檢修工人崗位責(zé)任制等),運(yùn)行管理制度(包括設(shè)備責(zé)任制、巡回檢查制、定期試驗(yàn)維護(hù)制、定期切換制、工作票制、操作票制、運(yùn)行分析制、清潔衛(wèi)生制等),檢修管理制度(包括設(shè)備責(zé)任制、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制、質(zhì)量負(fù)責(zé)及大修制、改進(jìn)工程及班組核算制、清潔衛(wèi)生制等),設(shè)備管理制度(包括設(shè)備分界、分工、缺陷管理、設(shè)備異動(dòng)、設(shè)備評(píng)級(jí)、固定資產(chǎn)管理等),安全管理制度(包括事故統(tǒng)計(jì)、事故調(diào)查、防火管理等),培訓(xùn)管理制度,備品備件管理制度,技術(shù)檔案及技術(shù)管理制度,合理化建議及技術(shù)革新管理制度。
編制運(yùn)行規(guī)程主要包括:
(1)規(guī)程分類。運(yùn)行規(guī)程是三大現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程之一,它可以分成若干個(gè)單項(xiàng)規(guī)程。一般地說,運(yùn)行規(guī)程可分為兩大類:一是主要內(nèi)容以運(yùn)行人員為出發(fā)點(diǎn)的制度,如崗位責(zé)任制、交接班制度、安全工作規(guī)程等;二是主要內(nèi)容以運(yùn)行設(shè)備為出發(fā)點(diǎn)的制度,如各種操作規(guī)程、技術(shù)監(jiān)督制度、設(shè)備的巡視、檢查、保養(yǎng)、維護(hù)制度等。
(2)編制依據(jù)。編制上述運(yùn)行規(guī)程的依據(jù)是水利部(含原水電部)歷年頒發(fā)的各種部規(guī)和若干種典型規(guī)程。小型水電站可根據(jù)本站實(shí)際情況,參照上述規(guī)程,編制一套適合于本站的技術(shù)管理規(guī)章制度。這些制度既為電站的技術(shù)管理指明內(nèi)容、方法,同時(shí)又為處理事故、劃分事故責(zé)任提供依據(jù)。
(3)建立設(shè)備技術(shù)檔案。電站技術(shù)檔案內(nèi)容較多,一般有:各種規(guī)章制度,如三大現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程,五項(xiàng)監(jiān)督,七種記錄,十項(xiàng)基本制度;制造廠的設(shè)備原始資料、記錄;發(fā)電機(jī)組的竣工圖、備品圖冊(cè);電站的設(shè)計(jì)圖、施工竣工圖,與實(shí)際情況相符的各種系統(tǒng)圖和運(yùn)行操作圖;電站運(yùn)行檢修的各種記錄;其他一些有保存價(jià)值的技術(shù)資料(如水文資料)等。
(4)技術(shù)培訓(xùn)。開展經(jīng)常性的事故預(yù)想測(cè)驗(yàn):
國(guó)內(nèi)外大量工程實(shí)踐表明,對(duì)水利水電工程進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控,是保證工程安全運(yùn)行的重要措施之一。同時(shí),將監(jiān)測(cè)和監(jiān)控的資料及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理部門,又可為提高水利水電工程的設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理水平提供可靠的科學(xué)依據(jù)。
1高新測(cè)控技術(shù)的基本要素及其功能
現(xiàn)代化的測(cè)控技術(shù)[2],應(yīng)該具有采集數(shù)據(jù)、科學(xué)管理數(shù)據(jù),及時(shí)或?qū)崟r(shí)對(duì)水利水電工程的安全狀況作出分析和評(píng)價(jià),并對(duì)其異常或險(xiǎn)情作出輔助決策等功能.因此,高新測(cè)控技術(shù)的基本要素包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)支撐等(見圖1)。
圖1水利水電工程高新測(cè)控技術(shù)示意圖
1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
通過測(cè)控單元(MCU)自動(dòng)采集、筆記本電腦現(xiàn)場(chǎng)采集或人工觀測(cè)埋入壩體或安裝的傳感器采集的監(jiān)測(cè)效應(yīng)量(大壩的變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變和溫度等)和影響量(水位、氣溫、降雨和地震等),并輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫。其中,自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集,半自動(dòng)化和人工采集為定期采集。因此,自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)一般是對(duì)水利水電工程關(guān)鍵部位(或壩段)主要監(jiān)測(cè)量(變形和滲流等)的采集。
1.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫后,由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)有序的管理。包括將電容、電感、電阻、電壓、頻率等轉(zhuǎn)換為位移、揚(yáng)壓力、滲流量、應(yīng)力應(yīng)變、裂縫開合度以及溫度等,及它們的誤差識(shí)別和處理,并將監(jiān)測(cè)量按有關(guān)監(jiān)測(cè)規(guī)范進(jìn)行整編和初分析;編制月報(bào)和年報(bào)等。
1.3分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)
分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù),進(jìn)行觀測(cè)資料的分析和反分析,結(jié)構(gòu)和滲流正、反分析,建立各類監(jiān)控模型和擬定監(jiān)控技術(shù)指標(biāo)等;將收集到的工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理、有關(guān)法規(guī)和規(guī)范等方面的專家知識(shí)進(jìn)行編輯,構(gòu)成分析、評(píng)價(jià)、輔助決策等方面的知識(shí)庫和推理分析知識(shí)。
現(xiàn)簡(jiǎn)述幾種傳感器的主要工作原理及其應(yīng)用情況.
(1)差動(dòng)電阻式傳感器
該傳感器為美國(guó)加州大學(xué)卡爾遜教授所研制。置于其內(nèi)腔的兩根彈性鋼絲作為傳感元件,受力后一根受拉、一根受壓.當(dāng)環(huán)境量發(fā)生變化時(shí),兩者的電阻值向相反方向變化,根據(jù)兩個(gè)元件的電阻值比值,測(cè)出物理量的數(shù)值。
我國(guó)南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠從20世紀(jì)50年代開始,已研制出幾十萬支差動(dòng)電阻式傳感器,并應(yīng)用于大量的水利水電工程中,取得了成功經(jīng)驗(yàn)。
(2)振弦式傳感器
由前蘇聯(lián)的達(dá)維金可夫發(fā)明。其核心元件是一根鋼弦,鋼弦的一端固定,另一端則固定在測(cè)量元件(受壓膜片或測(cè)量端塊)上。當(dāng)受力后,鋼弦長(zhǎng)度將產(chǎn)生微小變化,引起固定頻率的變化,從而測(cè)出物理量的數(shù)值。
加拿大的Rocktest公司,美國(guó)的Sinco,Geokon公司等生產(chǎn)的振弦式傳感器性能良好,其中真空式為最佳。近幾十年來,我國(guó)較多的工程應(yīng)用了這種傳感器。
(3)差動(dòng)電容式傳感器
由我國(guó)南京電力自動(dòng)化研究院研制。其工作原理是,將垂線或引張線穿過由4塊組成矩形的電容極板中,當(dāng)測(cè)線發(fā)生位移時(shí),電容極板的電容產(chǎn)生變化,從而測(cè)出位移量。
該傳感器經(jīng)過20多年的完善,其精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性等均有較大提高,已在不少水利水電工程中應(yīng)用。
(4)差動(dòng)電感式傳感器
首先由原法國(guó)的Telemac公司研制。其工作原理是,當(dāng)高頻交變電流通過垂線坐標(biāo)儀時(shí),在周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng),接收點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與導(dǎo)線距離成反比;當(dāng)垂線產(chǎn)生位移時(shí),接收點(diǎn)測(cè)得的感應(yīng)電勢(shì)發(fā)生變化,其變化量的大小反映位移量的大小。
該傳感器在我國(guó)龍羊峽等水利水電工程中得到成功應(yīng)用。我國(guó)有關(guān)廠家也仿制了這類傳感器。
(5)步進(jìn)馬達(dá)式傳感器
由原法國(guó)Telemac和意大利ISMS公司研制.其工作原理是,由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)光電探頭,探頭中的光照準(zhǔn)器先后對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)桿和垂線鋼絲,然后返回原點(diǎn),在此過程中,測(cè)量電路記錄探頭前進(jìn)及返回基準(zhǔn)點(diǎn)和垂線鋼絲的脈沖數(shù),經(jīng)計(jì)算得到位移量。
該傳感器的機(jī)械部件較多,易出現(xiàn)故障,其長(zhǎng)期穩(wěn)定性也不易保證。我國(guó)有關(guān)廠家也仿制了這類傳感器,在實(shí)際工程應(yīng)用中的故障率較高。
(6)CCD傳感器
由河海大學(xué)結(jié)合國(guó)家三峽工程重大基金項(xiàng)目研制。該傳感器由若干個(gè)特別研制的CCD線陣模塊和發(fā)光二極管陣列模塊組成,當(dāng)垂線穿過并產(chǎn)生位移時(shí),CCD線陣模塊記錄垂線位移與基準(zhǔn)點(diǎn)的位置,從而計(jì)算出位移量。
該傳感器技術(shù)先進(jìn),精度和可靠性高,在上標(biāo)和響洪甸等水利水電工程中得到應(yīng)用。
(7)其它新穎傳感技術(shù)
①光纖傳感技術(shù)光導(dǎo)纖維是由不同折射率的石英玻璃包層及石英玻璃細(xì)芯組合而成的纖維。它能使感受到的各種物理量而計(jì)算出監(jiān)測(cè)量,以及傳送感受的信息通訊。目前,應(yīng)用于光纖傳感的監(jiān)測(cè)量主要是裂縫,應(yīng)力應(yīng)變尚需進(jìn)一步研究。應(yīng)用信息通訊較為廣泛,且安全可靠。
②CT技術(shù)意稱計(jì)算機(jī)層析成像。它指的是在不破壞物體結(jié)構(gòu)的前提下,根據(jù)物體周邊所獲取的某種物理量(如波速、X線光強(qiáng))的一維投影數(shù)據(jù),應(yīng)用數(shù)學(xué)方法,通過計(jì)算機(jī)處理,重構(gòu)物體特定層面的二維圖像及其由此重構(gòu)的三維圖像;從而定量描述物體內(nèi)部材料分布和缺陷。該技術(shù)將成為工程結(jié)構(gòu)物內(nèi)部隱患監(jiān)測(cè)和老化評(píng)估的一種重要手段,在國(guó)內(nèi)外得到應(yīng)用,我國(guó)豐滿水電站等工程中也得到成功應(yīng)用。
③滲流熱技術(shù)依據(jù)滲流場(chǎng)與溫度場(chǎng)同時(shí)滿足擴(kuò)散方程及其初始和邊界條件的原理,利用埋設(shè)的溫度計(jì)測(cè)值分析滲流場(chǎng)的分布及其異常部位。
④GPS技術(shù)利用衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)監(jiān)測(cè)堤壩和巖土邊坡的表面變形.
⑤激光傳感技術(shù)由激光點(diǎn)光源(即發(fā)射點(diǎn))發(fā)射的激光與激光探測(cè)儀(即接收端點(diǎn))構(gòu)成激光淮直線,由發(fā)射的激光在波帶板及支架(測(cè)點(diǎn))上觀測(cè)位移量。它可分大氣激光和真空激光準(zhǔn)直,其中的真空激光準(zhǔn)直除包括激光點(diǎn)光源、波帶板及其支架和激光探測(cè)儀,即發(fā)射點(diǎn)、測(cè)點(diǎn)和接收端點(diǎn)以外,,還有真空管道。我國(guó)豐滿和太平哨水電站等大壩壩頂水平位移和垂直位移的10多年觀測(cè)資料表明,真空激光準(zhǔn)直具有精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
2.1.2數(shù)據(jù)采集裝置數(shù)據(jù)采集裝置將各類傳感器測(cè)出的物理量(如電阻、電阻比、電容、電感和頻率等)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量(如位移、滲壓、應(yīng)變和溫度等),即A/D轉(zhuǎn)換,以便遠(yuǎn)程輸送。當(dāng)距離超過100m以后,傳感器輸出的電量和頻率等信號(hào),隨距離的增大急劇衰減,以至無法測(cè)出物理量,但數(shù)字量可遠(yuǎn)距離輸送。因此,一般將幾十個(gè)傳感器按部位接入數(shù)據(jù)采集裝置,使傳感器觀測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。按監(jiān)測(cè)方式不同,數(shù)據(jù)采集裝置可大致分為以下幾種類型。
(1)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集裝置國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集裝置主要有,美國(guó)Geomation公司的2300系統(tǒng)、Sinco公司的IDA系統(tǒng);我國(guó)臺(tái)灣研華公司的ADAM4000和ADAM5000系統(tǒng);南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠的FWC-1系統(tǒng)等。按結(jié)構(gòu)的不同可歸納為總線型和集散型兩大類。
①總線型結(jié)構(gòu)Geomation公司的2370型、IDA、ADAM4000、ADAM5000以及FWC-1等系統(tǒng)均屬于總線型結(jié)構(gòu).以IDA系統(tǒng)為例,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2(a),模塊箱的結(jié)構(gòu)見圖2(b).圖中主機(jī)為工控機(jī),中繼起聯(lián)接和中斷作用。
IDA母線有二線信號(hào)、二線電源;A1~An是智能測(cè)量模塊,每個(gè)模塊可接8個(gè)傳感器;B1~Bm是智能傳感器。A和B有解釋指令、多路傳輸、A/D轉(zhuǎn)換和錯(cuò)誤查詢等功能。同時(shí)具有自動(dòng)和人工測(cè)讀的兩種功能,并可防雷。
②集散型結(jié)構(gòu)Geomation公司研制的2350型、2380型等系統(tǒng)屬集散型結(jié)構(gòu)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖3。
從圖3中可見,NMS為主機(jī);NRU起中繼和網(wǎng)點(diǎn)(即可轉(zhuǎn)成有線的調(diào)制信號(hào))的作用;MCU(3)是異地單元,也起中繼作用(距離近的可以不用);MCU(4)和MCU(5)也是異地單元,但它能起無線電發(fā)射和接收作用;MCU(6)~MCU(N)是監(jiān)測(cè)傳感器。在這兩種型式中,總線型結(jié)構(gòu)具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)機(jī)方便和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。其中Geomation公司的2370型、IDA等系統(tǒng)可接入電式和頻率式傳感器。
(2)人工或半自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集裝置人工或半自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集儀可在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)讀傳感器的測(cè)值,或用筆記本電腦采集。其中,差動(dòng)電阻式采集儀主要有SQ-2型數(shù)字電橋、XJ型數(shù)字式電阻比檢測(cè)儀、ZJ型數(shù)字式和PSM-R型電阻比檢測(cè)儀等;鋼弦式采集儀主要有SDP-3型鋼弦溫度測(cè)試儀和GPC-1型袖珍式鋼弦頻率測(cè)定儀等。
2.2數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
水利水電工程大壩可埋有幾百個(gè)、幾千個(gè)甚至上萬個(gè)傳感器。如長(zhǎng)江三峽水利樞紐建筑物就埋設(shè)約一萬多個(gè)傳感器,其采集數(shù)據(jù)每年達(dá)幾百萬個(gè),并隨著觀測(cè)年限的增加,數(shù)據(jù)將越來越多,對(duì)這些海量數(shù)據(jù)必須進(jìn)行科學(xué)有序地管理,以便為分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)提供可靠的信息。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)管理軟件和應(yīng)用軟件。
2.2.1數(shù)據(jù)庫管理軟件平臺(tái)在大、中型水利水電工程中,目前常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有Oracle、Sybase、Informix以及SQLServer等4大類。其中以O(shè)racle和Sybase數(shù)據(jù)庫在中國(guó)應(yīng)用最廣。而Sybase為單進(jìn)程、多線索結(jié)構(gòu),即通過單進(jìn)程的多重通路來同時(shí)服務(wù)于多用戶,提高內(nèi)存的有效使用率,便于優(yōu)先程序的查詢。因此,Sybase數(shù)據(jù)庫無論在總體結(jié)構(gòu)、功能和特性等方面都有較大優(yōu)勢(shì)。本文作者開發(fā)和研制的7個(gè)大型水電工程的數(shù)據(jù)(或信息)管理及專家綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng),主要采用了Sybase數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在小型水利水電工程中,目前常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有DBase,F(xiàn)oxbase和Foxpro等。而Foxpro為用戶級(jí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),目前采用較多。
2.2.2數(shù)據(jù)庫邏輯模型檢測(cè)的目的是分析評(píng)價(jià)工程的安全狀況。因此,根據(jù)分析評(píng)價(jià)的需要,數(shù)據(jù)庫的邏輯模型包括工程檔案、原始數(shù)據(jù)、整編數(shù)據(jù)和生成數(shù)據(jù)等4個(gè)分庫(見圖4)。
(1)工程檔案分庫該分庫管理工程概況以及與工程安全有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工資料等.
(2)原始數(shù)據(jù)分庫管理監(jiān)測(cè)資料的原始數(shù)據(jù),包括物理量(電阻、電阻比、電感、電容、頻率等)和監(jiān)測(cè)效應(yīng)量(變形、揚(yáng)壓力、滲流量、應(yīng)力應(yīng)變和溫度等),并應(yīng)保證原始數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
(3)整編數(shù)據(jù)分庫依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差識(shí)別和轉(zhuǎn)換;按結(jié)構(gòu)單元和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行整編,包括測(cè)值統(tǒng)計(jì)表及其過程線圖,以及特征值(如最大值、最小值等)和環(huán)境量(如水位、氣溫、降雨、地下水位等)的統(tǒng)計(jì)等;對(duì)測(cè)值進(jìn)行初步分析,初步識(shí)別異常值以及復(fù)測(cè);編制日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào),其中,日?qǐng)?bào)是刊錄測(cè)頻高(每日一次或數(shù)次)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
(4)生成數(shù)據(jù)分庫對(duì)監(jiān)測(cè)資料分析和反分析的成果,結(jié)構(gòu)和滲流分析和反分析的成果,以及與工程安全有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的專家知識(shí)等進(jìn)行管理,為工程安全分析評(píng)價(jià)提供定性和定量的依據(jù)。主要包括大壩或各結(jié)構(gòu)單元在各荷載組合工況下的應(yīng)力和位移、壩體溫度場(chǎng)、壩體和壩基滲流場(chǎng)(等勢(shì)線和流線);位移和揚(yáng)壓力的力學(xué)規(guī)律計(jì)算值;各測(cè)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)模型,變形測(cè)點(diǎn)和空間位移場(chǎng)的確定性模型和混合模型;變形、應(yīng)力和揚(yáng)壓力的監(jiān)控指標(biāo);歷次異常或險(xiǎn)情的分析評(píng)價(jià)成果等。
2.2.3應(yīng)用軟件根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯模型,在數(shù)據(jù)庫的軟件平臺(tái)上,開發(fā)和研制數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用軟件,主要包括:
(1)菜單編程對(duì)數(shù)據(jù)庫的菜單和各個(gè)分庫的菜單等編制應(yīng)用程序。可以采用下拉式或全屏幕式。
(2)原始數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用軟件包括與采集系統(tǒng)相聯(lián)的通訊軟件;按結(jié)構(gòu)單元和測(cè)控裝置將傳感器監(jiān)測(cè)的物理量(電阻、電阻比、電感、電容和頻率等)或數(shù)字量(變形、滲壓、滲流量、應(yīng)力應(yīng)變和溫度等)編制成圖表的軟件。
(3)整編數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用軟件包括誤差識(shí)別和處理程序;將物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量(應(yīng)變轉(zhuǎn)化為應(yīng)力,以及測(cè)控裝置沒有轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的物理量);按結(jié)構(gòu)單元,將數(shù)字量及其相應(yīng)環(huán)境量編制整編成圖表的軟件;初分析軟件;編制日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)的軟件等。
(4)生成數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用軟件包括對(duì)監(jiān)測(cè)資料分析和反分析成果、結(jié)構(gòu)和滲流分析和反分析成果,以及有關(guān)專家知識(shí)等,并編制成相應(yīng)圖表的軟件。
2.3分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)[3]
對(duì)水利水電工程監(jiān)測(cè)和監(jiān)控的目的是,依據(jù)監(jiān)測(cè)資料和相應(yīng)的專家知識(shí),對(duì)工程的安全狀況作出綜合分析和評(píng)價(jià)。因此,完整的現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)必須包括分析評(píng)價(jià)系統(tǒng).其功能是依據(jù)監(jiān)測(cè)資料、結(jié)構(gòu)、滲流等分析和反分析成果,以及與工程安全有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理、法規(guī)和規(guī)劃等專家知識(shí),對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),從中尋找異常值或不安全因素,并對(duì)此進(jìn)行成因分析和輔助決策等。因此,分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)應(yīng)包括資料評(píng)價(jià)、綜合檢查分析、觀測(cè)檢查、物理成因分析、專家綜合診斷和輔助決策等部分,其結(jié)構(gòu)和流程分別見圖5和圖6。
2.3.1資料評(píng)價(jià)應(yīng)用時(shí)空分布、力學(xué)規(guī)律、監(jiān)控模型、監(jiān)控指標(biāo)、日常巡查和關(guān)鍵問題等6類評(píng)判準(zhǔn)則,對(duì)監(jiān)測(cè)值進(jìn)行分析評(píng)判,從中識(shí)別異常值或不安全因素。
2.3.2檢查分析對(duì)異常值或不安全因素,通過同一部位的同類監(jiān)測(cè)量、相關(guān)監(jiān)測(cè)量和環(huán)境量的綜合分析(或相關(guān)分析)檢查,從中識(shí)別引起異常值或不安全因素的成因。如由觀測(cè)引起的,則進(jìn)入觀測(cè)檢查;是由結(jié)構(gòu)和荷載引起的,則進(jìn)入物理成因分析。
2.3.3觀測(cè)檢查對(duì)由觀測(cè)引起的異常測(cè)值,首先檢查觀測(cè)記錄,然后檢查采集系統(tǒng)。對(duì)觀測(cè)記錄錯(cuò)誤的測(cè)值宜進(jìn)行刪除或修改;對(duì)監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng)引起的異常測(cè)值,在排除故障后重測(cè)并進(jìn)行修正。
2.3.4物理成因分析對(duì)由結(jié)構(gòu)和荷載引起的異常值或不安全因素,首先檢查環(huán)境量(或外因)有無產(chǎn)生特殊荷載工況。若有,則分析壩基異常(包括變形、穩(wěn)定和應(yīng)力等)成因,然后分析建筑物異常(變形、應(yīng)力、裂縫等)成因,當(dāng)穩(wěn)定和強(qiáng)度滿足安全要求時(shí),則“異常”或“不安全因素”是由荷載引起的,為結(jié)構(gòu)調(diào)整所致,所以屬基本正常。若無特殊荷載工況,則反分析壩基和壩體的計(jì)算模型和計(jì)算參數(shù)等;然后,正演分析監(jiān)測(cè)量,若與實(shí)測(cè)值一致,則為計(jì)算條件改變而引起的;并復(fù)核壩基和壩體的穩(wěn)定和強(qiáng)度,若滿足安全要求,則雖為結(jié)構(gòu)引起,但尚屬基本正常;若穩(wěn)定和強(qiáng)度不滿足安全要求,則為異常或險(xiǎn)情,隨即進(jìn)入輔助決策。若分析不出物理成因,則進(jìn)入專家綜合診斷。
2.3.5專家綜合診斷對(duì)異常或不安全因素的疑難雜癥,即難以分析成因的,進(jìn)行專家綜合診斷,包括對(duì)其影響因素和安全度的專家綜合評(píng)判。
2.3.6輔助決策依據(jù)異常或險(xiǎn)情的程度,首先提出報(bào)警級(jí)別,然后提出輔助決策的建議。其中報(bào)警級(jí)別分三級(jí),一級(jí)為險(xiǎn)情,二級(jí)為異常,三級(jí)為局部異常。輔助決策建議包括運(yùn)行控制水位和補(bǔ)強(qiáng)加固處理措施的建議等。
2.3.7支持庫群為了給以上分析評(píng)價(jià)提供定量依據(jù),該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫、方法庫、知識(shí)庫和圖庫等支持庫群。
(1)數(shù)據(jù)庫主要管理監(jiān)測(cè)資料及其分析和反分析成果,與工程安全有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行資料等。
(2)方法庫依據(jù)安全分析評(píng)價(jià)需求,方法庫主要包括監(jiān)測(cè)資料分析和反分析軟件包,結(jié)構(gòu)和滲流分析軟件包,綜合分析和評(píng)價(jià)程序,以及輔助決策程序等。如本文作者給多座水利水電工程開發(fā)的分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)中,共設(shè)置40個(gè)程序。其中,監(jiān)測(cè)資料分析和反分析軟件包有監(jiān)測(cè)資料預(yù)處理、資料分析和反分析等22個(gè)程序;結(jié)構(gòu)和滲流分析軟件包有規(guī)范法的應(yīng)力和穩(wěn)定分析,有限元靜力、動(dòng)力以及粘彈性和粘彈塑性分析等13個(gè)程序;綜合分析和評(píng)價(jià)包括影響因素和安全度評(píng)價(jià)等2個(gè)程序;輔助決策包括報(bào)警、洪水反調(diào)節(jié)等3個(gè)程序。從而,總體上能滿足安全分析和評(píng)價(jià)的定量分析需要。
(3)知識(shí)庫包括專家語言的定量化知識(shí),隱蔽薄弱部位的設(shè)計(jì)和施工的專家知識(shí),歷次安全定期檢查以及異常或不安全因素的分析評(píng)價(jià)成果等。
(4)圖庫包括圖形庫和圖像庫。其中,圖形庫包括分析和評(píng)價(jià)過程中的各類圖表;圖像庫包括分析評(píng)價(jià)結(jié)論的多媒體演示等。
2.3.8分析評(píng)價(jià)的人工智能技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)分析評(píng)價(jià)的人工智能化,分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)采用正向推理、反向推理、混合推理和元控制等4種技術(shù)。其中,正向推理為已知問題的事實(shí),在知識(shí)集中尋找匹配知識(shí),反復(fù)循環(huán)直至找到有解結(jié)論;反向推理為已知或假設(shè)結(jié)構(gòu),從知識(shí)集中尋找匹配的解,反復(fù)循環(huán),直至找到匹配的解;混合推理為融合正向和反向推理的原理,先正向后反向或先反向后正向;元控制是將元知識(shí)(即知識(shí)的知識(shí))構(gòu)成元知識(shí)庫,以求解問題的目標(biāo)。
2.4計(jì)算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
由于高新測(cè)控技術(shù)是將數(shù)據(jù)采集、信息管理和分析評(píng)價(jià)融匯在一起的龐大系統(tǒng)工程,必須在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下才能實(shí)現(xiàn)。
2.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線形、星形和樹形等(見圖7)。其中,總線形結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)所有結(jié)點(diǎn)連在通信總線上;星形結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)所有結(jié)點(diǎn)連接在中心結(jié)點(diǎn)上,由中心結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和交換;樹形結(jié)構(gòu)為自頂而下的層次化的擴(kuò)展式結(jié)構(gòu),頂部結(jié)點(diǎn)為根結(jié)點(diǎn),連接2個(gè)以上結(jié)點(diǎn)的稱為支節(jié)點(diǎn),以下為端結(jié)點(diǎn),以根結(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)核心、支結(jié)點(diǎn)為子網(wǎng)絡(luò)中心、端結(jié)點(diǎn)為面向用戶的桌面。
一般大中型水利水電工程結(jié)構(gòu)單元(如壩段)較多、布置的測(cè)點(diǎn)也較多,宜用總線形;對(duì)省局(廳)或大網(wǎng)局,由于所屬水利水電工程較多,分布也廣,而需要由局中心控制時(shí),宜用星形結(jié)構(gòu),其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)為一座水利水電工程;對(duì)特大型水利水電工程.如三峽工程,由于分項(xiàng)工程較多,宜用樹形結(jié)構(gòu)(見圖8)。
2.4.2計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)單個(gè)的水利水電工程一般用局域網(wǎng),可采用高速光纖、載波或微波等網(wǎng)絡(luò)通訊。對(duì)省網(wǎng)局(廳)或大型水利水電工程需要有外部技術(shù)支持的,一般采用廣域網(wǎng),亦可采用以太網(wǎng)或Intranet網(wǎng)等。
2.4.3計(jì)算機(jī)工作方式一般采用C/S(客戶機(jī)/服務(wù)器)方式。其中,服務(wù)器主要存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及與工程安全有關(guān)的設(shè)計(jì)和施工等資料,應(yīng)該有強(qiáng)大的存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的功能;其型號(hào)和數(shù)量視工程規(guī)模、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的多少,由需求分析確定,一般應(yīng)有雙機(jī)或多機(jī)熱備份。客戶機(jī)主要面向用戶的分析評(píng)價(jià)和輔助決策等,可由多臺(tái)并行計(jì)算機(jī)完成。
3結(jié)語
(1)現(xiàn)代化測(cè)控技術(shù)應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集、管理和分析評(píng)價(jià)等功能,以及完成這些功能的計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境和通訊網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
(2)數(shù)據(jù)采集包括傳感器和測(cè)控裝置,完成A/D轉(zhuǎn)換,以便監(jiān)測(cè)的數(shù)字量能遠(yuǎn)距離輸送。
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
中國(guó)水電工程顧問集團(tuán)公司;中國(guó)水電顧問集團(tuán)主辦
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