水輪機設計開發中的標準化及質量管理

任哲釗 李俊杰 朱圓夢

摘要：水輪機是一種以水力資源為動力的機械設備，由于各個國家對于清潔能源的開發利用的重視，在各個領域得到廣泛應用。水輪機設計開發是一項需耗費大量人力資源及時間的工作，為了保障產品設計制造質量，推動水輪機設計開發的標準化，實現水輪機零部件、設計程序、成套部件的標準化，是極其有必要的。而且，為了保障產品質量，應極強對于設計工作的質量管理，編制設計基準書，規范設計行為，加強設計過程審核，減少設計缺陷。

關鍵詞：水輪機;設計開發;標準化;質量管理

水輪機是水電站中的關鍵性設備，由多種機械部件組合構成，通常放置于水電站水庫上游，借助水流沖刷旋轉獲得機械能，作為發電的動力。由于不可再生能源的短缺，世界各國對于水力資源等清潔能源的開發和利用越發重視，這對于水輪機生產制造行業的發展是極為有利的。在這一社會背景下，水輪機生產制造企業應該抓住機遇，推動設計開發工作的標準化建設，加強設計過程的質量管理，通過設計優化，來提升產品開發制造質量，擴大產品銷售額，優化企業生產效益。

一、水輪機設計開發的標準化

1.水輪機零部件的標準化

零部件的標準化實現難度低，見效快，是水輪機設計開發標準化的第一步。在最初，水輪機中大直徑的螺栓、螺母等零部件沒有具體的設計標準，設計師都是根據自己經驗來設計的，隨著設計圖樣的增加，人們以大量圖樣為基礎，按照一定標準將之分類整理，形成了一系列的標準圖樣，逐步實現了水輪機零部件的標準化。現在，只要商家指定標準號，無需提供設計圖樣，廠家就能夠生產出標準的零部件，這樣產品設計、生產效率大大提升。

2.設計程序的標準化

當水輪機零部件、設計過程、判定基準實現標準化，在進行產品設計開發時，設計師只需向相關軟件輸入機組規格要求、設計參數等，就能夠自動生成整套設計圖樣，實現設計工作的自動化，大大提升設計效率，減輕設計人員的工作負擔。這是設計工作的主要發展方向，現階段，受到設計工作模式限制，水輪機設計效率及質量很難得到提升。水輪機設計工作會耗費設計人員大量的時間與精力，設計師需將設計過程、設計思路用數據或公式表示出來，再進行計算程序軟件的編排，流程復雜，要想實現設計程序的標準化，難度大，目前有企業編制出了水輪機自動設計程序，但是自動生成的圖樣還需根據客戶要求進行大量修改，工作效率仍然比較低。

3.成套部件的標準化

水輪機設計開發的標準化，是一項長期的工作，不過目前，其成套部件的標準化，比如說軸承、主軸、主軸密封等部件的標準化，已經實現。比如說在燈泡貫流式水輪機中，就能夠實現主軸、軸承、接力器、主軸密封、受油器等系列部件的標準化設計生產，只要確定了代表尺寸，就能夠得出其他同系列部件的尺寸，然后再由設計師根據客戶要求及自身經驗，調整設計參數，這樣既能滿足客戶要求，也能夠提高設計效率，設計質量也能夠得到保證。

二、水輪機設計開發的質量管理

1.設計基準書的編制

在展開水輪機設計開發時，設計人員會先進行前期調查，明確客戶的需求，確定設計規格及標準，再進行計算分析，確定參考圖樣的內容，分析制造工藝，以及產品運輸、安裝、運行等細節，來制定科學合理的設計方案。根據設計工作流程，以工作經驗豐富設計人員的工作程序、工作方法、理論依據為基礎，全面整理成書面材料，編制成設計基準書，能夠有效規范設計人員的行為，推動設計程序及方法的標準化，從而提升設計工作效率和質量。在設計基準書中，應該將規格標準、結構強度計算等技術內容，以明確的文字、公式表述出來，制定設計規范和計算程序，作為水輪機設計開發的行為準則。

2.設計過程的審核

無法整體組裝進行性能試驗，意味著水輪機無法在設計、使用的中間階段，通過測試和試運行，來發現產品存在的問題，加以改進，也就是說，水輪機的設計質量、生產質量，將決定最終的產品質量。在這種情況，水輪機的設計優化格外重要，而設計工作的標準化，能有效提升產品設計質量。為了保證設計成果，企業應加強對于設計過程的審核，建立專業化的審核系統（DR系統），把設計工作從設計合同內容確認到產品現場安裝試驗的全過程，分為DRO、DR1、DR2等多個階段，確立每個階段需要審議的內容，由設計、生產、品控等多個部門的人員參與進來，討論產品在設計、生產、運輸、安裝、運行等過程中可能發生的問題，提出對癥解決措施，確保水輪機生產質量。

三、結語

水輪機大部分都是以半成品的形式銷售的，無法在工廠內整體組裝進行性能試驗，所以，其設計質量，將直接影響到產品使用的性能及體驗，必須予以重視。每個設計人員都有著自己的想法和習慣，所以不同設計人員開發設計出來的產品各有特色，及時是同一種零件，也會出現不一樣的設計結果，要想實現水輪機零件的批量化生產，就必須盡快時間零件和總成件的標準化設計開發，這樣才能夠提高設計質量，推動技術資產的積累和傳承。而且，為了確保標準化程序的實施，應該加強設計過程的質量管理。