塔式光熱電站熔鹽儲罐的全面質量管理應用

0 前 言

近年來，為適應國家環保型新能源戰略，太陽能光熱發電成為國內電力行業發展的新方向。太陽能光熱發電是通過聚光集熱系統捕獲并聚集太陽能后傳熱至高溫熱流體，再通過儲換熱系統傳熱至高溫高壓蒸汽，從而驅動傳統汽輪機來發電，具有可儲熱、可調峰、可穩定輸出和可非日照時發電等優點。塔式光熱電站是通過布置在定日鏡場的一定數量的定日鏡，將太陽光反射聚焦到鏡場中心的吸熱塔頂吸熱器上，吸熱器吸熱后加熱內部傳熱的熔鹽，達到設定溫度后下塔儲存于高溫熔鹽儲罐[1]。高溫熔鹽通過高溫熔鹽泵送至換熱系統，將熱能換熱至高溫高壓水蒸汽，傳送至汽輪機發電，換熱后的低溫熔鹽輸送至低溫熔鹽儲罐，通過低溫熔鹽泵輸送至吸熱塔，如此循環往復。

以熔鹽儲罐為核心的儲熱系統是光熱電站與其他可再生能源發電方式的最大區別，對整個光熱發電項目的安全及可靠運行影響極大。如果熔鹽儲罐工程質量不合格，運行過程中會引起熔鹽泄漏[2]，將導致電站停運或事故，損失極大。比如美國新月沙丘光熱電站項目，由于熔鹽儲罐泄漏停機長達8個月。鑒于此，有必要對熔鹽儲罐工程的建設質量管理給予足夠的重視。

全面質量管理是以質量為中心，建立在全員參與基礎上的一種管理方法，最先由美國的著名專家費根堡姆提出，現已成為一門系統性很強的科學，日益受到各國政府和企業家所重視。在工程建設領域，全面質量管理理論逐步被廣泛應用于很多大型工程項目中。文章基于青海省某國家示范性光熱項目熔鹽儲罐建設實踐(見圖1)，從全面質量管理的理論出發，抓住事前、事中、事后3個階段，應用“PDCA循環”的質量改進方法，從人、材、機、法和環等層面實施全員化、全方位、全過程的綜合管理，以期能提升塔式光熱電站熔鹽儲罐工程的整體質量管理水平。

1 TQM理論

全面質量管理(Total Quality Management，簡稱“TQM”)[3]，是指以產品質量為核心，強調全員參與、全過程、全因素控制，建立的一套科學嚴密高效的質量體系。TQM的重點是加強人員(Man)、材料(Material)、機械(Machine)、方法(Method)及環境(Environment)5項，即4M1E的管理，見圖2(a)。PDCA管理循環是TQM最基本的工作程序，即計劃-執行-檢查-處理(plan、do、check、action)。這是美國統計學家戴明(W.E.Deming)發明的，因此，也稱之為戴明循環，見圖2(b)。

TQM是一門內涵豐富的管理科學，可應用所有領域的質量管理。近年來,TQM逐漸擴散到建筑工程領域,其先進的管理理念已成為工程領域的一個行業風向標。TQM的突出特點就是強調全局觀點，是系統科學全局觀念的反映，其強調動態質量，始終不斷地尋求改進。實際上，實現全面質量管理難度很大，一方面強依賴于全員質量意識的提升，另一方面又要求管理層深刻領悟TQM的內涵，從全局觀點從發進行質量管控。作為一項復雜的系統工程，在塔式光熱熔鹽儲罐工程應用TQM，對提升工程本身的質量和企業的管理水平都大有裨益。

2 TQM在熔鹽儲罐工程中的應用研究

2.1 熔鹽儲罐工程概況

文中塔式光熱發電站采用雙罐式設計，即包括高溫、低溫兩種熔鹽儲罐各1個，肩負著電站能量儲存的重任。2個儲罐均由儲罐基礎、罐底、罐壁、罐頂、保溫層及附件(包括電加熱器、布液系統、配套熔鹽泵、熱電偶和纜繩欄桿等)組成，但在材質、運行溫度、保溫層厚度和配套熔鹽泵和管路等方面區別較大，主要參數見表1。相比而言，高溫熔鹽儲罐因其特殊的材質和較高的運行溫度要求，實施難度略大于低溫熔鹽儲罐。

表1 熔鹽儲罐參數

熔鹽儲罐工程是一項建設環境復雜、作業難度高、技術標準嚴的系統工程，質量管理涉及的內容和范圍廣泛，針對其復雜的多種影響因素，唯有運用全面質量管理理論，促使工程項目的各方管理者全員參與質量管理即“全員質量管理”，通過建立質量管理體系，各盡己責、協同共作、互相監管，有效促使各項管控舉措徹底落實，對熔鹽儲罐工程項目人員、材料、機械、方法和環境等予以控制即“全方位質量管理”，將質量管理的理念滲透到了工程實施中的各個環節，對影響熔鹽儲罐工程質量的各個因素與環節予以嚴格把控即“全過程質量管理”，使得熔鹽儲罐的每個流程、工序都能夠達到標準，從而保障熔鹽儲罐工程的整體質量及安全運行。

2.2 事前控制

熔鹽儲罐工程實施前,通過系統的、全面的進行事前控制，從源頭上對產品質量進行預防與控制，詳見表2。一方面，提前營造全員質量意識，明確各方質量目標、計劃、責任分解和制度等；另一方面，從決策、設計、方案等關鍵環節出發，充分溝通和收集資料，綜合考慮各種因素，科學決策，選擇適合高質量發展的設計和實施方案[4]。

表2 事前質量控制

2.3 事中控制

熔鹽儲罐工程事中質量控制過程中，必然會遇到諸多影響質量的因素，這些因素均會在一定程度上影響質量管理目標的實現，依據全面質量管理理論，可通過PDCA循環解決施工中的質量問題。

(1)計劃階段(P)

首先，結合熔鹽儲罐工程施工實際，從影響工程質量的人、機、料、法、環五要素入手，對易造成熔鹽儲罐工程質量問題的各個因素予以分析，找出影響熔鹽儲罐工程質量的關鍵因素，細致分析可能形成質量問題的原因，并制定有效的措施，詳見表3。結合工程現場的實際情況，編制切實可行的熔鹽儲罐工程施工組織設計及專項方案。

表3 計劃階段質量控制

(2)實施階段(D)

熔鹽儲罐工程實施階段，嚴格執行計劃。一方面要嚴格落實各項質量控制措施，確保熔鹽儲罐的每個流程、工序都能夠達到標準；另一方面要針對熔鹽儲罐實施的特殊性，重點把控關鍵質量控制點[5]，詳見表4。

表4 實施階段質量控制

(3)檢查階段(C)

嚴格對照國家標準規范、熔鹽儲罐圖紙和實施方案，對已完成項進行科學評估與檢查，做好自檢、互檢及交接檢，將實施結果與計劃對比，對存在的問題及時記錄、梳理和匯總。

(4)處理階段(A)

對實施結果進行總結分析，對檢查階段發現的質量問題，制定切實可行的處理措施，及時嚴格按規范和標準進行整改，未解決問題轉入下一循環。通過循環往復，不斷重復PDCA循環，直至全部問題得以解決。

2.4 事后控制

熔鹽儲罐工程事后質量控制要加強檢驗把關，全面檢查建設資料的完整性與真實性。根據熔鹽儲罐檢測方案，嚴格落實焊接檢測工作，罐體焊縫100%無損探傷(射線拍片、超聲波)，其中罐底板輔以相控陣檢測復核，發現問題及時修復處理，確保管壁、罐底板焊接質量符合設計及規范要求。外觀及無損檢測合格后，再進行滿水試驗，荷載試驗等，最后進行酸洗清理。對不合格項，嚴格按規范和標準進行返修、更換和報廢，必要時可再次執行PDCA循環，直至質量滿足要求。事后質量控制還應包括加強成品保護，避免淋濕或損傷，確保產品最終的觀感和實體質量等[6]。

3 結 論

本文以青海省某塔式光熱發電站中的熔鹽儲罐為例，基于TQM理論，將全面質量管理的理念滲透到質量控制的各個階段，利用“PDCA循環”的質量改進方法[7]，有效提升了熔鹽儲罐工程的建設質量,形成主要結論如下：

(1) 熔鹽儲罐工程質量管理運用TQM理論，從全局出發，系統化的應用“全員質量管理”、“全方位質量管理”和“全過程質量管理”，實施過程中動態改進，才能有效保障熔鹽儲罐工程的整體質量。

(2) 應重視熔鹽儲罐工程事前管理，從提升全員質量意識、重視項目決策、加強設計管理和做好施工方案等方面，通過系統的、全面的進行事前預防與排查，從源頭上對產品質量進行預防與控制。

(3) 應抓住熔鹽儲罐工程質量管理的重點，對實施過程的關鍵技術和管理問題，例如團隊建設、方案比選、材質檢驗、焊接工藝和接口銜接等[8]，加強管理，重點把控。

(4) TQM在熔鹽儲罐工程中高效、高質的應用，一方面應提升全員質量意識，另一方面應要求管理層深刻領悟TQM的內涵，從全局出發，加強企業文化和制度建設。

TQM是一門強調全局和動態提升的系統科學[9]，熔鹽儲罐工程是一項復雜的系統工程，TQM理論在光熱熔鹽儲罐工程建設中應用效果顯著。經過各方科學規劃、精心安排，系統化的保證了熔鹽儲罐的產品質量，使全面質量管理的理念深入人心，明顯提升了項目團隊的質量管理水平。

該熔鹽儲罐工程已通過驗收、充水、預熱、熔鹽入罐和試泵等程序后安全投入使用，運行情況良好，本塔式光熱電站項目也已并網發電并通過國家示范性項目驗收。然而，全面質量管理是一套科學嚴密高效的質量體系，此次應用實踐尚存在一些不足，比如全員質量意識仍待進一步加強、決策階段的深度不夠、PDCA循環執行不夠順暢，應在將來的項目實踐中重點關注。