水輪機(jī)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化在設(shè)計(jì)質(zhì)量管理中的作用

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摘要：水輪機(jī)設(shè)計(jì)的情況會(huì)影響到產(chǎn)品最終的質(zhì)量性能響，因此提高水輪機(jī)的設(shè)計(jì)質(zhì)量非常重要，而提高水輪機(jī)設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要措施就是標(biāo)準(zhǔn)化。本文首先分析了水輪機(jī)設(shè)計(jì)的質(zhì)量管理，然后就水輪機(jī)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化的必要性及具體工作實(shí)施進(jìn)行了相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)；設(shè)計(jì)；質(zhì)量管理；標(biāo)準(zhǔn)化

一、水輪機(jī)簡(jiǎn)介

水輪機(jī)是一種將河流中蘊(yùn)藏的水能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的原動(dòng)機(jī)，當(dāng)水流流過(guò)水輪機(jī)時(shí)，通過(guò)主軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。水輪機(jī)大致分為兩大類(lèi)：反擊式水輪機(jī)和沖擊式水輪機(jī)。與發(fā)電機(jī)連接成的整體稱(chēng)為水輪發(fā)電機(jī)組，它是水電站的主要設(shè)備。水電站是借助水工建筑物和機(jī)電設(shè)備設(shè)備將水能轉(zhuǎn)換成為電能的場(chǎng)所，在未來(lái)，水能資源的開(kāi)發(fā)和利用將成為資源開(kāi)發(fā)利用的主導(dǎo)能源，所以，水輪機(jī)的設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)水能資源的開(kāi)發(fā)起到很大的推進(jìn)作用。

二、水輪機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程的質(zhì)量管理

（一）水輪機(jī)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

由于設(shè)計(jì)人員平時(shí)不善于積累設(shè)計(jì)資料，不能有效地利用現(xiàn)有手段查詢(xún)、借鑒，而是重復(fù)畫(huà)出和已有的完全相同的新圖，造成出圖的重復(fù)性，或者畫(huà)出大同小異的相似圖樣，造成出圖的多樣性，使設(shè)計(jì)人員將時(shí)間和精力花費(fèi)在重復(fù)勞動(dòng)上，導(dǎo)致制造階段工藝準(zhǔn)備工作中出現(xiàn)不必要的工藝規(guī)程和工藝裝備多樣性，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的繼承性差。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)中普遍存在的一種現(xiàn)象是，設(shè)計(jì)中任意提高精度及用材。特別是年輕設(shè)計(jì)人員，總是喜歡選擇精度高，剛性強(qiáng)度好的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，以致于對(duì)一些非重要零件都給了很高的精度等級(jí)和過(guò)多的用材，造成零部件的精度和剛度選擇遠(yuǎn)高于產(chǎn)品的使用性能要求，從而造成加工困難、生產(chǎn)周期長(zhǎng)及產(chǎn)品成本增加等。設(shè)計(jì)人員往往是追求完美，過(guò)多關(guān)注于功能、性能等方面，而忽視了產(chǎn)品的成本。比如在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，片面地認(rèn)為多選用優(yōu)質(zhì)材料就能保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)一些非重要零件也都選用優(yōu)質(zhì)鋼材制成，造成極大的浪費(fèi)。

部分設(shè)計(jì)人員因經(jīng)驗(yàn)不足，掌握的信息太少，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件、通用零部件的生產(chǎn)、供貨等了解甚少，本來(lái)花很少的錢(qián)就能買(mǎi)來(lái)標(biāo)準(zhǔn)零部件，卻偏要自己畫(huà)圖加工制造，不但增加成本，還延長(zhǎng)了制造周期。

（二）設(shè)計(jì)過(guò)程的調(diào)查分析和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)書(shū)的編制

通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)人員的調(diào)查結(jié)果表明，設(shè)計(jì)者分析的項(xiàng)目主要有：客戶(hù)的要求；計(jì)算過(guò)程及結(jié)果的分析；設(shè)計(jì)中采用的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)；制造工藝的分析；參考圖樣的內(nèi)容；對(duì)于安裝、運(yùn)輸、運(yùn)行的分析等。無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)豐富的還是年輕的設(shè)計(jì)人員，都是采用近似的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，但兩者在設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率上的差距是巨大的。通過(guò)對(duì)不同層次設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)過(guò)程的分析和比較，搞清設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)和竅門(mén)所在，由此得出，只要提練并規(guī)范出經(jīng)驗(yàn)豐富設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。可以對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員在每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，對(duì)采用的步驟、方法、依據(jù)等問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查，并逐一整理成書(shū)面材料。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以分為規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算等技術(shù)上可以確定的內(nèi)容和方法，并可以用比較簡(jiǎn)單的文字表達(dá)出來(lái)。

（三）設(shè)計(jì)過(guò)程的審核

水輪機(jī)是不能在工廠進(jìn)行性能試驗(yàn)的機(jī)器，其最終的產(chǎn)品質(zhì)量取決于出廠前的制造質(zhì)量，特別是設(shè)計(jì)的優(yōu)劣會(huì)對(duì)產(chǎn)品最終的質(zhì)量性能有很大的影響。正因?yàn)槿绱耍岣咴O(shè)計(jì)質(zhì)量是一項(xiàng)重要的課題，而標(biāo)準(zhǔn)化是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要措施。但是水輪機(jī)產(chǎn)品并不能系列化，僅依靠標(biāo)準(zhǔn)化還不能很好地保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。每個(gè)階段分別列出各個(gè)需要審議的內(nèi)容，由設(shè)計(jì)、制造、品保等各個(gè)部門(mén)的人員共同對(duì)相關(guān)的制造、安裝、運(yùn)輸、運(yùn)行等各方面內(nèi)容進(jìn)行審議和商討，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)采取措施給以解決，防患于未然。

三、擴(kuò)大水輪機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化范圍的必要性

對(duì)于水輪機(jī)這樣的成套設(shè)備，不管是其性能和功能，還是其安裝、制造、運(yùn)行等各方面，涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，設(shè)計(jì)過(guò)程很難用文字完整表述出來(lái)。這樣就要求設(shè)計(jì)人員一定要具有豐富的經(jīng)驗(yàn)以及廣泛的知識(shí)。

隨著企業(yè)國(guó)外項(xiàng)目的增多，經(jīng)營(yíng)環(huán)境的變化，以及設(shè)計(jì)人員的新老交替，有很多靠以往設(shè)計(jì)過(guò)程解決不了的各種問(wèn)題就逐漸顯露出來(lái)了。尤其是依靠設(shè)計(jì)人員斟酌處理的范圍過(guò)大，造成即使是類(lèi)似的零件也會(huì)因設(shè)計(jì)人員的不同而產(chǎn)生不一樣的設(shè)計(jì)結(jié)果。再加上水輪機(jī)設(shè)備價(jià)格的降低，對(duì)設(shè)計(jì)水平的提高以及標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施水平的要求也日益增強(qiáng)。對(duì)盡可能多的零件和總成件實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化，就能達(dá)到提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和繼承技術(shù)資源的目標(biāo)。

四、水輪機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化工作的實(shí)施

（一）設(shè)計(jì)程序的標(biāo)準(zhǔn)化

效率最高的且最理想的設(shè)計(jì)是不需要設(shè)計(jì)者繪圖，只要輸入機(jī)組的規(guī)格要求和主要參數(shù)就能夠快速自動(dòng)地完成設(shè)計(jì)，并且生成整套生產(chǎn)圖樣。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)不僅需要零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，還需要對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程，判定基準(zhǔn)等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工作需要投入大量的人員和時(shí)間，要將整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)思路，全部用數(shù)據(jù)或公式表示出來(lái)，然后編排出計(jì)算程序軟件，這更是一個(gè)龐大的工程。此外，對(duì)于零部件和總裝配件的布局設(shè)計(jì)，需要根據(jù)具體情況。因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程過(guò)于復(fù)雜并且很難明確，難以做到全部的標(biāo)準(zhǔn)化，只可以實(shí)現(xiàn)一般性的程序，雖然可以編制出水輪機(jī)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，然而因?yàn)榭蛻?hù)或具體技術(shù)的原因使許多項(xiàng)目與當(dāng)初設(shè)計(jì)的規(guī)格不一致，用程序自動(dòng)生成的圖樣往往需要進(jìn)行大量的修改，因此很難做到減少設(shè)計(jì)時(shí)間及提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的預(yù)期效果。

（二）水輪機(jī)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容非常廣泛，可分為設(shè)計(jì)方法的標(biāo)準(zhǔn)化與硬件的標(biāo)準(zhǔn)化，以及設(shè)計(jì)程序的標(biāo)準(zhǔn)化等。因?yàn)橛布臉?biāo)準(zhǔn)化比較容易實(shí)現(xiàn)，又可以很快看到成果，因此可以首先開(kāi)展了水輪機(jī)零部件標(biāo)準(zhǔn)化的工作。

對(duì)于大直徑的螺母、螺栓、銷(xiāo)等沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的零件，每個(gè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)都是根據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)分別設(shè)計(jì)出圖，后來(lái)隨著設(shè)計(jì)圖樣的增加，通過(guò)不同項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖樣的共享來(lái)縮短或減少這些零件的設(shè)計(jì)，逐漸地我們以積累的圖樣為基礎(chǔ)，根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分類(lèi)整理，最后形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)圖樣，有效地減輕了設(shè)計(jì)工作量。

隨著標(biāo)準(zhǔn)圖樣的增加，可以制定了水輪機(jī)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。通過(guò)對(duì)水輪機(jī)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅大大提高了設(shè)計(jì)效率，也明顯提高了制造采購(gòu)的效率，同時(shí)有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（三）成套部件的標(biāo)準(zhǔn)化

水輪機(jī)全部設(shè)計(jì)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化不但要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且達(dá)不到良好的效果。但是像主軸密封、軸承、主軸等部件，以主軸直徑為代表進(jìn)行單元總成的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化是完全可行的。所以分別將各種類(lèi)型水輪機(jī)的單元總成按其代表尺寸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，做到只要其代表尺寸一確定，就可知道所有的相關(guān)尺寸。

結(jié)束語(yǔ)

鑒于水輪機(jī)在我國(guó)水能資源的開(kāi)發(fā)和利用中的重要作用，其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程非常關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量管理，有效地提升水輪機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)輸、運(yùn)行過(guò)程中的質(zhì)量。此外，將標(biāo)準(zhǔn)化的措施運(yùn)用到水輪機(jī)的設(shè)計(jì)中對(duì)于提升水輪機(jī)的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有非常重要意義。

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