電站鍋爐可制造性、可安裝性、可維護性設計的研究

宋國慶，胡超見，李廣慧，王文滸

(1.高效清潔燃煤電站鍋爐國家重點實驗室(哈爾濱鍋爐廠有限責任公司)，哈爾濱 150046；2.哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，哈爾濱 150046)

0 引 言

國內電力行業，各種技術不斷進步，能力不斷提高，用戶的思維在不斷轉變，要求和需求也在不斷的變化和提高，對于設備的設計制造供貨單位來說，用戶的各種要求和需求都應給予滿足或盡快給予滿足，否則會逐漸失去市場，失去競爭能力，被市場淘汰，鍋爐作為電站的核心裝備更是如此。

用戶的要求主要有供貨周期短、價格低、安全可靠、使用便捷、維護方便等，這些要求都需要通過設計、制造、安裝等過程給予滿足，而設計又是源頭，直接關系到鍋爐的方方面面，所以在設計之初就該充分考慮鍋爐的可制造性、可安裝性、可維護性。

1 概 述

鍋爐在最初設計時就要考慮要讓制造出來的產品又快、又好、又省，使用方便,檢修容易，為用戶創造超出其預期的價值，所以在設計之初，設計工程師、工藝工程師、生產技術人員、車間工人、現場安裝人員就應該一起研究，利用自己豐富的經驗和專業知識，從以下幾方面(不限于此)重點考慮。

因受具體人員、工具、操作方法、環境的影響，具體數據無法確定，所以以下多為定性描述，供設計者借鑒，設計時需根據具體情況而定。

2 關于可制造性設計

(1)減少零部件種類。雖然鍋爐的整體結構型式不同，但有很多零部件的基本結構是相同的，只是尺寸略有差別，設計時應將其統一，或將一部分零件統一，推行標準化設計，降低材料和零件的管理難度、制造難度，縮短周期。并建立標準件數據庫，隨著技術的進步而不斷更新，這樣有利于提高全系列產品零部件通用。

(2)結構形式應為了自動化設備而改進。減少人的操作，提高自動化水平是制造業的發展方向，但自動化設備的要求與人的會有差別，在設計時要做長期考慮，為使用自動化設備時對零部件不做修改或簡單修改即可。

(3)結合現有模具。各制造廠的設備很難是一樣的，且都有自己的制造工藝和模具，為了能快速批量生產，應結合自己現有的模具設計產品，相似的產品最好設計成能使用相同的模具制造，且在設計前就該確認好，以減少車間換模。

(4)結合現有制造水平。制造水平由設備的能力、人員的能力、生產組織管理能力等因素決定，對于制造企業來說，保證生產是首要的，制造水平的提升是公司考慮的事情，對于設計者來說，要熟知本企業的制造水平，設計合適的產品結構，不要過于復雜，以免交付的產品質量、周期、成本得不到滿足。

(5)簡化結構，易于裝配。很多零件需要在制造廠內組裝后出廠，對于傳統制造業的鍋爐行業來說，產品類型多、批量小，設備自動化程度低，人工裝配工作量占比大，設計時需結合車間工作條件、工裝設備等，在滿足產品功能需求的前提下，結構應最簡單化，盡量采用一次成型件替代組裝件，尤其是焊接件，且隨著技術的進步應不斷優化已有的產品。

3 關于可安裝性設計

電站鍋爐是系統龐大、結構復雜、零部件數量巨多的產品，現場安裝工作量巨大，工作環境差，且幾乎都是人工完成，最好的辦法是盡量將產品模塊化，在制造廠內裝配好，減少現場安裝的工作量。

不過現場安裝的工作還是少不了的，設計者應重點從以下幾個方面考慮。

(1)安裝空間。即安裝時人員和設備所需要的移動、操作的空間。零部件間的距離要滿足站位、手、胳膊、設備等操作的需要。特別要注意小間隙位置、圈焊位置，要考慮焊條、焊槍、手的回轉空間和焊后檢查需要的空間。另外還要考慮安裝誤差所需要的空間。

(2)安裝順序。一般安裝順序是由內到外、由上向下、由一側到另一側、由基準到遠端。有很多零部件是配套安裝的，比如吊掛裝置、管屏的密封裝置、穿在管子/管屏/吊桿上的附件等。與受熱面配套的裝置(如密封盒、固定件等)最好單元化，幾個一組的形式，這樣有利于分散安裝，同步施工。對于有特殊要求的要在圖紙上顯著標明。

(3)施工方便性。最好的辦法是簡化結構、成套供貨。減少旋擰、焊接的工作量，設計的結構至少要在設計者心里模擬出空間和順序，保證現場首先能夠實現，然后追求簡易方便。若技術條件允許的話采用仿真分析最好。

4 關于可維護性設計

鍋爐的很多設備屬于易損件，如爐內受熱面及其附件，受高溫高壓，又有煙氣沖刷，損耗快，爐內低溫受熱面及其附件，受灰粒磨損嚴重，需要經常檢修維護，所以在設計時應充分考慮人員行動方便、設備拆裝方便等，若能實現免維護就更好了。

(1)所有的位置均應為人員檢修預留通道，讓檢修人員直接到達，或可搭建平臺后到達，或利用設備到達，并能夠開展檢修維護工作。

(2)在爐墻的合適位置留有人孔門，具體位置應在設計時模擬檢修人員路徑，確定在方便進出、傳遞工具的位置。

(3)所有結構應盡量簡單、分散、獨立，減少互相關聯、影響，以便拆裝。

(4)緊固件盡量選用能快速旋緊的；若是焊接，要考慮將來方便破壞焊縫，以便拆裝。

(5)盡量避免在安裝現場在受壓件上直接焊接，要有預焊件。

(6)所有易損核心零部件均應有防護措施和裝置。

5 如何實現可制造性、可安裝性、可維護性設計

以上所述說起來容易做起來難，若想真正滿足以上要求，需要做好以下幾個方面：

(1)思想觀念

參與設計的人員要有全局意識，要把鍋爐及配套設備看作一個整體，要考慮設計、制造、安裝、維護的所有過程。

要有合作意識，所有的設計工作都不是一個人能獨立完成的，設計、工藝、生產、安裝、用戶等需通力合作，綜合考慮各方意見。

還要有系統思維，分析清楚相互之間的影響，不能顧此失彼。

還要有創新思維，敢于打破常規，突破傳統，標新立異，與時俱進。

(2)工作方式

能將大家的思想、意見、建議融合到一起，統一行動，最直接有效的方式就是團隊項目制，大家就像一家人做事一樣，開誠布公，沒有隔閡，共同努力。但傳統制造業受體制和企業文化的影響很難施行。

若不能采取團隊項目制，則需要建立高效的信息傳遞或共享機制，保證信息傳遞的快速、精準、方便，雖沒有組建團隊，但可以隨時共同議事。雖然這樣做相對團隊項目的方式效率低，但也能達到可接受的效果。

最落后的就是分工明確，部門獨立，按工作流程逐級審核反饋制，這樣各自為政，無法生產出簡單實用、安全可靠、物美價廉的產品，在非壟斷行業會逐漸失去競爭力。

(3)薪酬績效和激勵機制

這是實現工作目標的保障和基本制度，是對積極方向的導引，雖不能做到完全公平公正合理透明，但也得讓大家全部認可接受，消除員工的顧忌和疑慮，踏實安心的工作。

(4)知識的積累與傳承

這是實現可持續改進的重要保障，不能前人經歷過的，后人再經歷一遍，要能將所有的經驗知識文件化并方便使用，并建立科學的管理制度，保持知識的積累與傳承。

(5)企業制度和文化

以上幾條合到一起就是企業的制度和文化，對于傳統制造企業來說無疑是一場變革。

6 結束語

可制造性、可安裝性、可維護性不是獨立的，有著共同的目標就是簡單方便。這些也不是新概念，在汽車、電子等技術先進的行業發展的已經很成熟了，但對于傳統制造業來講卻沒有可復制的道路，結合不同的制度和文化，需要開辟適合自己的大道。但不管怎么樣、在什么時候，可制造性、可安裝性、可維護性都應該是設計者必須考慮的，只是采取的方式不同、考慮內容不同。