汽輪機接口設計的分析與研究

張杰

摘 要：論述了核電汽輪機的接口設計，介紹了在核電工程中，應用接口控制手冊（ICM）進行接口設計和管理的相關內容，闡明了燃煤汽輪機技術接口引進ICM設計的優越性、先進性和必要性，以期為今后相關的工作提供參考。

關鍵詞：汽輪機；接口設計；ICM設計；管理模式

中圖分類號：TM623.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.102

燃煤汽輪機與核電汽輪機的發電方式不同，但是，在接口內容方面是基本一致的。核電廠在接口設計方面已經非常成熟了，如何將這種先進、科學的接口設計理念應用于燃煤電廠的接口設計中是需要攻克的課題之一。本文介紹了核電汽輪機在接口設計方面的先進成果，提出在設計燃煤汽輪機接口時引入這種設計的必要性。

1 接口設計

1.1 定義

汽輪機的接口設計是指從汽輪機本體和輔機的各個系統、設備、廠房建筑物的技術參數出發，為了確保建成投產后的電廠能夠按照合同規定的額定參數高效、安全地運行，要求參與建設的設計院、設備供貨商依照協調配合的技術參數來設計，要求雙方在相互交換的接口中提出對方所需要的設計輸入數據和能夠滿足全廠設備運行的功能數據等。

這些數據可以是軟、硬件的輸入輸出信息，包括各種系統流程圖、參數值、設備外形圖、設備布置圖、設備操作程序、化學性能要求、控制信號和邏輯等內容。

接口設計分為內部接口設計和外部接口設計2種。內部接口設計是各參與方內部各專業之間的信息交換，各方可以按照自己的習慣、模式來設計和管理，本文主要介紹的是外部接口設計。

1.2 管理模式

在早期，國內核電廠建設均采用非正式書面傳真、電話交流、郵件或者開會討論的方式，最后在相關文件上會簽。這種模式雖然快捷，但是，它缺乏計劃性、嚴肅性，有疏漏。由于缺乏規范的文字管理辦法和檔案資料，出現問題后往往責任不清，互相扯皮。目前，國內燃煤電廠工程仍然采用這種方式。

東汽承建的嶺澳二期、紅沿河、寧德、福清和方家山核電站均進行了詳細的接口設計，并采用了接口控制手冊（Interface Control Manual縮寫為“ICM”）的數據庫來管理，彌補了汽輪機接口原有傳統設計和管理中存在的不足，體現了核文化的精髓，即“有人負責、有章可循、有據可查、有法可依”，突出了核電工程接口設計的計劃性和前瞻性，使核電站能夠按照各級工程建造計劃井然有序地開展。在中廣核集團和中核集團核電廠的建設過程中，這種接口設計和ICM管理模式得到了充分的應用和檢驗，而這也是東汽核電工程取得成功的關鍵，它具有極高的推廣價值和借鑒價值。由此可見，在國內燃煤電廠的設計單位和設備供貨單位引入這種接口設計模式是非常必要的。

2 接口控制手冊（ICM）

2.1 ICM的由來

實際上，應用ICM實現了不同合同商之間的技術接口設計和信息交換，它在大亞灣核電站的核島和常規島設備供應合同執行中進行了首次實踐，取得了不錯的效果。在嶺澳一期、二期的工程中繼續沿用ICM設計模式，并得到了一定的擴展和完善。后期在紅沿河、寧德、福清、方家山核電站的接口設計中，這種模式也得到了全面的應用和推廣。

接口設計和ICM管理是中國核電建設特有的模式，經過國內多座核電廠建設的應用和拓展，體現出了很強的科學性和先進性，也受到了核電業主管理團隊的高度重視，設計院和供貨商也愿意接受這種接口設計和管理模式。由此可見，其將來的生存市場會越來越廣闊，必然會給中國核電建設作出不可估量的貢獻，最終會推廣至燃煤電廠乃至中國整個汽輪機行業。

2.2 ICM的編制

2.2.1 編制接口管理附件

通常情況下，核電工程在前期準備設備采購合同期間，核電業主會集中內部技術人員編制接口管理附件，詳細規定汽輪機各個系統邊界處的實體接口和設計接口，并在合同談判期間初步確定了這些重要接口（機械和電氣功能類接口）的技術參數，同時，還會制訂接口設計的設置原則和方法、交換原則和時間，以此作為合同的技術附件供合同各相關方遵守。目前，燃煤汽輪機合同中的接口設計太過簡單，需要作出改變，應該參照核電的ICM體系來設計。機械功能接口數據如表1所示。

在編制接口系統代碼時，可以用英文縮寫來定義。比如，ABP代表低壓加熱器系統，GPV代表主蒸汽系統，GGR 代表潤滑油系統等。電氣功能接口數據如表2所示。

2.2.2 制訂接口管理程序

為了使接口設計的使用更加規范，更具有實施性和可操作性，核電業主需要制訂ICM編寫和分發的管理程序作為合同中技術接口附件的補充和完善，詳細規定ICM的編制目的、內容和編寫原則，ICM的管理要求、修改和升版原則，ICM中接口的交換原則、通信規則和使用表格等方面的內容。該管理程序正式發布后，要求設計院和供貨商必須嚴格遵守，用以指引設計院和供貨商規范、準確地交換接口信息。

2.2.3 編制ICM

ICM是一條條有接口編碼、交換時間和詳細交換內容描述的設計接口的集合體。編制到這個集合體中的接口都是經過各方事先協商同意的，接口交換時間需要與設計進度和工程建造進度相匹配。典型格式如表3所示。

通常情況下，在FCD-2（個月）時（FCD是電廠第一灌混凝土澆灌日期），由核電業主牽頭組織設計院和業主內部技術人員編制接口控制手冊，涉及的接口交換內容可以按照先近后遠的原則，分階段編制和補充完善。匯總后的接口清單由業主通過ICM發布，供供貨商交換設計資料時使用。接口控制手冊的編寫原則如下：①分類設置汽輪機接口，包括機務、熱控、電氣和土建等專業。②根據每個接口性質的不同，可將其分為18類，以便于細化、區分管理。③接口交換可以分為初版和終版，交換時間以FCD為基點，時間跨度為半個月，不確定的項可用“不適用”或“以后再定”表示。接口初版是指此時間點提交的接口信息不完整或需要進一步完善，這是為接口需求方在此時間點開展設計工作而提供的初步的輸入資料；接口終版是指在此時間點需要提交接口規定的完整、準確的信息，以滿足設計開展的要求。初版與終版的時間間隔應不小于2個月，否則只設置終版。④在填寫接口描述欄時，應盡量詳細，使交換雙方充分理解對方所需的輸入數據。接口內容的設置應以“短、平、快”為原則，不宜將涉及地域廣、子項多、專業不同的內容放入一個接口內。⑤接口交換時間是根據設計進度，有相關各方協商確定的。

2.3 管理ICM

如何管理ICM可以根據業主自身的設計能力和項目投入的人力來決定。ICM是一本“活”文件，可以根據工程進展情況適時修改、補充和完善，主要包括增加新的設計接口交換、修改設計接口交換日期、取消不必要的設計接口交換等。它直接關系到工程建設的進度和投產目標，更關系到電站投產后的質量、安全性和可靠性，需要設計人員給予高度的重視。

3 先進性和優越性

3.1 使接口設計更規范、更科學、更可控

ICM的引入打破了汽輪機工程技術配合中的傳統運作模式，使設計院和各個設備供貨商之間可按計劃節點、按步驟交換彼此間所需的技術資料。因為ICM的編制是根據電廠工程建設的先后設計順序、上下游單位間的設計邏輯關系、各里程碑節點的進度要求、各合同商的供貨分工等因素，經過業主、設計院和各供貨商協商后確認的；每個接口的交換過程都經過接口雙方的嚴格審查和確認，并有規范的文字記載，形成了設計輸入的依據材料，承擔著法律責任。

3.2 加強了工程進度控制

ICM的引入加強了工程中接口設計的進度控制，使接口設計與進度節點更匹配。因為每個接口的交換時間、交換內容是按照工程設計的邏輯和先后順序設置的，本身就充分體現了工程設計進度的要求，而且也是隨著工程進度的變化而變化的。如果接口發出方沒有按進度設計活動，那么，到了接口規定的交換時間它可能就提不出具體或準確的接口內容，這直接會影響接口接收方的設計輸入，從而影響工程的建造進度。此時，ICM的管理者（業主方）可由此來檢查設計院與各供貨商設計進度的進展情況，并及時協調。同時，業主可評估對延誤提交信息的責任方所帶來的影響，并可作為合同支付的依據。

3.3 使技術溝通更快捷、更高效

ICM的引入減少了合同參與方日常設計中資料提交遲緩的問題，減少了協調會召開的次數。傳統的技術聯絡會模式不能很好地解決設計資料提交不及時的問題。而使用ICM，只要各參與方按規定時間有序地交換技術資料，特別是傳真機和電子郵件的廣泛使用，使得接口交換成為了全時效、全天候的，成為了設計資料輸入的重要途徑。

3.4 減少了紙質文件

ICM接口設計引入計算機數據庫后，將原來包羅成百上千條接口資料的初版或施工版紙質圖紙轉變為電子文檔，為管理者對ICM實現動態跟蹤和宏觀調控提供了方便的條件，進而達到事半功倍的管理效果。

3.5 為工程進展偏差提供實時預警

ICM數據庫為工程進展提供了實時預警作用，設計進度與工程進度的偏差通過設計接口按時交換的數量就清楚了。

3.6 信息檢索更方便、更快捷

在ICM數據庫中，利用輸入接口交換的通道號或關鍵字檢索，即可得到所需的相關數據和支持性文件。這種方式方便、快捷。

3.7 可重復使用于其他類似工程

建立起來的ICM數據庫可重復地移植到不同容量、不同功率的其他類似工程中。

4 結束語

核電汽輪機接口應用接口控制手冊（ICM）進行設計和管理，體現出了很強的先進性、優越性和科學性。今后，燃煤汽輪機在進行接口設計時，也應采用這種成熟、先進、科學的接口設計模式和ICM管理模式。

參考文獻

[1]王曉雄.淺談核電設計的接口管理[J].勘測設計電力，2011，12（6）：73-76.

〔編輯：白潔〕

Abstract： This paper deals with the interface design of nuclear steam turbine， introduced in nuclear power engineering and application interface control manual（ICM）interface design and management related content， clarifies the coal-fired steam turbine technology interface to introduce ICM design superiority， advanced sex and necessity， in the hope of providing reference for future related work.

Key words： steam turbine； interface design； ICM design； management model