設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的思考

朱 軍

(西北電力設(shè)計(jì)院，陜西 西安 710075)

1 概述

1998年，原國(guó)家電力公司與電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院組織六大區(qū)域設(shè)計(jì)院開(kāi)展了2000年示范電廠(chǎng)研究工作，并確定準(zhǔn)格爾、石嘴山、沁北和西塞山電廠(chǎng)作為2000年示范電廠(chǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目。在示范電廠(chǎng)建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)參觀(guān)國(guó)外設(shè)計(jì)的電廠(chǎng)，學(xué)習(xí)、分析、研究和借鑒國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，反思和檢討我們過(guò)去的設(shè)計(jì)思路和方法，提出了一套嶄新的符合中國(guó)實(shí)際的設(shè)計(jì)理念。新的設(shè)計(jì)理念簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，方便了運(yùn)行，提高了電廠(chǎng)的自動(dòng)化水平，大幅度降低了電廠(chǎng)工程造價(jià)，為電廠(chǎng)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)和提高運(yùn)營(yíng)水平創(chuàng)造了條件。經(jīng)過(guò)示范工程驗(yàn)證，火力發(fā)電工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作取得了顯著成效，設(shè)計(jì)優(yōu)化理念得到業(yè)主認(rèn)同，并在火力發(fā)電設(shè)計(jì)領(lǐng)域迅速推廣開(kāi)來(lái)。示范電廠(chǎng)的研究和實(shí)踐，從設(shè)計(jì)優(yōu)化范圍、設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容，到設(shè)計(jì)優(yōu)化思想、設(shè)計(jì)優(yōu)化手段，對(duì)于我們從事火力發(fā)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)工作的人員來(lái)說(shuō)增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)，開(kāi)闊了思路，解放了思想，使得后續(xù)的工程設(shè)計(jì)方案更加趨于合理和先進(jìn)，工程造價(jià)也大幅下降，同時(shí)為設(shè)計(jì)院在一段時(shí)期內(nèi)的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)工作創(chuàng)造了有利條件。2002年電力體制改革后，“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”成為各發(fā)電公司面臨的形勢(shì)，2000年示范電廠(chǎng)的設(shè)計(jì)理念與各發(fā)電公司的要求不謀而合，在發(fā)電公司的迅速發(fā)展壯大過(guò)程中發(fā)揮了積極的支持作用。

最近，思考和研究了幾年來(lái)的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，似乎每一個(gè)工程項(xiàng)目都在進(jìn)行優(yōu)化，但實(shí)際效果卻進(jìn)展不大，設(shè)計(jì)思路也很少再有新的突破。我們的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作是否已經(jīng)盡善盡美？我們的設(shè)計(jì)優(yōu)化是否走到了盡頭？我們的問(wèn)題又出在了什么地方？仔細(xì)分析一下，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之一是缺乏持續(xù)和更加深入地系統(tǒng)地優(yōu)化系統(tǒng)。如果說(shuō)2000年示范電廠(chǎng)的設(shè)計(jì)思路是改變當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)、保守的設(shè)計(jì)思維的話(huà)，那么我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)該是基于2000年示范電廠(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化思路，克服工藝系統(tǒng)由于專(zhuān)業(yè)劃分而成為系統(tǒng)孤島，克服由于缺乏對(duì)于實(shí)際運(yùn)行的調(diào)查和研究，使我們對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的真實(shí)狀況的了解和相應(yīng)的優(yōu)化措施。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化工作應(yīng)綜合考慮設(shè)備可靠性的變化

近10年來(lái)，我國(guó)電力設(shè)備制造業(yè)及設(shè)備運(yùn)行水平發(fā)生了巨大變化，通過(guò)引進(jìn)消化國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，總結(jié)設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，電力設(shè)備的可靠性大大提高。1998年和2008年電廠(chǎng)5種主要輔機(jī)的可靠性指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 1998年和2008年電廠(chǎng)5種主要輔機(jī)的可靠性指標(biāo)

從表1可以看出，電廠(chǎng)五種輔機(jī)的可用系數(shù)提高了約3%(絕對(duì)值)，非計(jì)劃停機(jī)率降低了2－6倍，可以肯定，其他設(shè)備的可靠性也應(yīng)有較大的提高。因此，要做好設(shè)備配置的優(yōu)化工作，應(yīng)對(duì)電廠(chǎng)主要設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行充分的調(diào)研。基于設(shè)備可靠性的不斷提高，在進(jìn)行設(shè)備配置時(shí)，可以根據(jù)設(shè)備在系統(tǒng)中的作用，考慮降低數(shù)量的備用。

3 設(shè)計(jì)優(yōu)化工作應(yīng)系統(tǒng)研究工藝系統(tǒng)的一致性配置

工藝系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的核心，其配置的正確性、經(jīng)濟(jì)性和合理性至關(guān)重要。就其合理性而言，同一功能系統(tǒng)的安全性、可靠性、可控性應(yīng)該具有一致性，而將系統(tǒng)分段考慮，可靠性不匹配的系統(tǒng)配置是十分不合理的，甚至可能是浪費(fèi)的。例如熱機(jī)專(zhuān)業(yè)給水系統(tǒng)的配置方案中，有一種1×100%汽動(dòng)給水泵＋1×25%電動(dòng)給水泵的配置方案，考慮當(dāng)汽動(dòng)給水泵故障時(shí)，機(jī)組就要停機(jī)。那么對(duì)應(yīng)這種給水系統(tǒng)配置，凝結(jié)水系統(tǒng)中凝結(jié)水泵是否還要按照2×100%或3×50%的配置？為什么不可以以同樣的可靠性考慮凝結(jié)水系統(tǒng)的配置呢？基于這種理念，循環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)水泵的配置為什么一定要是3×33%或2×100%，配置成1×100%變頻是否可以？再如化水專(zhuān)業(yè)除鹽水箱能否與熱機(jī)專(zhuān)業(yè)凝結(jié)水儲(chǔ)水箱合并，既然功能是相同的，而且是串在同一系統(tǒng)上的，為什么不可以合并？又如除灰空壓機(jī)與熱機(jī)空壓機(jī)合并的問(wèn)題，長(zhǎng)距離輸水管道壁厚的選擇原則問(wèn)題，如此等等。在我們電廠(chǎng)的系統(tǒng)設(shè)置過(guò)程中，類(lèi)似的問(wèn)題很多，由于我們目前專(zhuān)業(yè)的劃分使得同一功能的系統(tǒng)劃分在不同的專(zhuān)業(yè)內(nèi)，從而專(zhuān)業(yè)考慮系統(tǒng)的優(yōu)化時(shí)往往是專(zhuān)業(yè)內(nèi)部的優(yōu)化，是局部的優(yōu)化，缺乏從該系統(tǒng)的功能要求整體地考慮系統(tǒng)的配置，整體地優(yōu)化系統(tǒng)的配置，使得系統(tǒng)缺乏具有一致的安全可靠性，即使在同一專(zhuān)業(yè)內(nèi)，設(shè)計(jì)的思路也固化于固有的思維，這就是我們?yōu)槭裁丛谙到y(tǒng)優(yōu)化方面進(jìn)展不大的主要原因之一。

4 系統(tǒng)地考慮廠(chǎng)房布置原則

在近幾年的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中，廠(chǎng)房布置的優(yōu)化卓有成效，特別是主廠(chǎng)房的布置優(yōu)化工作更成為重中之重，產(chǎn)生了各種各樣的布置方案，廠(chǎng)房布置十分緊湊。系統(tǒng)地考慮廠(chǎng)房布置優(yōu)化是指四方面的問(wèn)題，一是針對(duì)全廠(chǎng)所有的建筑物的布置進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化，而不是僅僅只針對(duì)幾個(gè)重要的建筑物。從目前的實(shí)際情況來(lái)看，除了主廠(chǎng)房和部分建筑物在布置方面的優(yōu)化工作比較深入外，廠(chǎng)區(qū)還有相當(dāng)一部分建筑物存在較大的優(yōu)化空間，需要予以關(guān)注和重視，應(yīng)該使得全廠(chǎng)各建筑物的布置水平、空間利用狀況基本一致，不應(yīng)該出現(xiàn)有的廠(chǎng)房布置緊湊，而有的廠(chǎng)房布置卻比較松散的現(xiàn)象。這一方面取決于工藝專(zhuān)業(yè)主設(shè)人對(duì)于本專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)房布置的基本原則、運(yùn)行要求、檢修方式的掌握和靈活應(yīng)用以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化和對(duì)廠(chǎng)房布置的協(xié)調(diào)水平，另一方面取決于項(xiàng)目設(shè)總及總工對(duì)于項(xiàng)目布置原則和水平的把握。第二方面是考慮建廠(chǎng)條件對(duì)于廠(chǎng)房布置的影響，不同的地域其建廠(chǎng)條件、風(fēng)俗習(xí)慣各不相同，對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)方案應(yīng)相應(yīng)地變化，而不能一味地用北方的條件去設(shè)計(jì)南方的電廠(chǎng)，用西部的條件去設(shè)計(jì)東部的電廠(chǎng)，用國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)理念去設(shè)計(jì)國(guó)外的電廠(chǎng)。這是我們?cè)诜桨冈O(shè)計(jì)中由于固定的思維模式經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。第三方面是改進(jìn)建筑物內(nèi)空間及平面利用的思路。我們已習(xí)慣于固有的廠(chǎng)房布置思路，缺乏深入地分析和研究這種布置的合理性。由于缺乏充分的調(diào)研、了解和分析研究，我們有時(shí)也會(huì)臆想一些我們不了解的運(yùn)行、檢修方案，使得在項(xiàng)目建成后廠(chǎng)房布置與實(shí)際要求相差甚大，廠(chǎng)房空間太大，有的實(shí)際上根本利用不上。第四方面是全廠(chǎng)地基處理及建筑結(jié)構(gòu)方案等的一致性?xún)?yōu)化。土木結(jié)構(gòu)與水工結(jié)構(gòu)有著一定的差異，但應(yīng)該也有許多相同之處，如地基處理方案、上部結(jié)構(gòu)形式、屋面結(jié)構(gòu)形式等，應(yīng)該考慮在同一廠(chǎng)內(nèi)是一致的。

5 設(shè)計(jì)流程重組將促進(jìn)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作

仔細(xì)分析上述在系統(tǒng)與布置優(yōu)化過(guò)程中反映出來(lái)的問(wèn)題，其原因有三，一是專(zhuān)業(yè)人員缺乏仔細(xì)分析和研究本專(zhuān)業(yè)的優(yōu)化工作，這是表面現(xiàn)象。二是相應(yīng)的層級(jí)化激勵(lì)機(jī)制尚未健全和實(shí)施，系統(tǒng)優(yōu)化存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，要承擔(dān)一定的技術(shù)責(zé)任，要進(jìn)行大量的調(diào)研和分析研究工作，而且有著相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，激勵(lì)機(jī)制將對(duì)技術(shù)人員優(yōu)化系統(tǒng)的積極性起著十分重要的作用。三是在于我們目前的流程的設(shè)置。目前的設(shè)計(jì)流程設(shè)置是按照專(zhuān)業(yè)劃分的，對(duì)于每一個(gè)專(zhuān)業(yè)，在電廠(chǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中僅可能考慮其所負(fù)責(zé)的范圍，考慮問(wèn)題的范圍也只能局限于專(zhuān)業(yè)內(nèi)的問(wèn)題，要求他們系統(tǒng)的考慮整個(gè)工藝系統(tǒng)的問(wèn)題雖然合理，但也是強(qiáng)人所難。所以，要徹底的解決上述問(wèn)題，必須對(duì)于我們的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行重組和改造，按照按照電廠(chǎng)設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行劃分。目前工藝專(zhuān)業(yè)的工作內(nèi)容及與流程重組崗位設(shè)置的簡(jiǎn)單關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 工藝專(zhuān)業(yè)的工作內(nèi)容及與流程重組崗位設(shè)置的關(guān)系

從圖1可以看出，目前各工藝專(zhuān)業(yè)基本具有相同的工作內(nèi)容，即專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)擬定、專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)房布置、專(zhuān)業(yè)計(jì)算及各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)制圖，因此，各專(zhuān)業(yè)考慮的問(wèn)題僅局限于專(zhuān)業(yè)分工的范圍，很難按照電廠(chǎng)連續(xù)的工藝系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)及布置的優(yōu)化工作。基于系統(tǒng)的考慮工藝系統(tǒng)及布置問(wèn)題，可以考慮按照橫向的工作內(nèi)容劃分為系統(tǒng)工程師、機(jī)械工程師等，使得對(duì)于不同的系統(tǒng)(包括系統(tǒng)的控制)有專(zhuān)人進(jìn)行分析、研究和優(yōu)化，對(duì)于不同系統(tǒng)的廠(chǎng)房布置也有專(zhuān)人進(jìn)行分析和優(yōu)化，整體考慮考慮全廠(chǎng)布置的的問(wèn)題，優(yōu)化過(guò)程中反映出來(lái)的問(wèn)題也就能迎刃而解。

因此流程重組及新的崗位設(shè)計(jì)不僅僅是在三維設(shè)計(jì)環(huán)境下提高工作質(zhì)量和效率、充分發(fā)揮信息化強(qiáng)大功能的需要，也是在2000年示范電廠(chǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高綜合設(shè)計(jì)水平、為顧客提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品的需要。可以看出，系統(tǒng)的進(jìn)行系統(tǒng)和布置的優(yōu)化工作，不僅僅是一個(gè)技術(shù)思維問(wèn)題，更深層次的是一個(gè)管理問(wèn)題，隨著流程重組及新的崗位設(shè)計(jì)的逐步實(shí)施實(shí)施，必將促進(jìn)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作步入一個(gè)新的階段。