核電站常規(guī)島及電站輔助設(shè)施自主化設(shè)計(jì)有關(guān)問題探討
摘 要 論述了核電站常規(guī)島及電站輔助設(shè)施設(shè)計(jì)自主化的重要意義、目標(biāo)。在國內(nèi)設(shè)計(jì)單位與國際標(biāo)準(zhǔn)的工程公司能力差異比較的基礎(chǔ)上，提出了實(shí)施上述目標(biāo)的步驟和方法。關(guān)鍵詞 核電站 常規(guī)島 電站輔助設(shè)施 設(shè)計(jì)自主化 目標(biāo) 實(shí)施方法Abstract The significance and target of China′s self-reliance in design of CI(conventional island)and BOP(balance of plant)of nuclear power plants are discussed in the article.The inadequacies in capability of Chinese Design Institute as compared with the international standard A／E Company are pointed out and the way to achieve the mentioned target is expounded.
Key words nuclear power plants,CI,BOP,self-reliant design,target,way to achieve1 設(shè)計(jì)自主化的目標(biāo) 為使我國核電建設(shè)能走上健康持續(xù)發(fā)展的道路，國家有關(guān)主管部門明確提出必須實(shí)現(xiàn)核電發(fā)展的四個(gè)自主化。四個(gè)自主化中，核電工程設(shè)計(jì)自主化是基礎(chǔ)。只有做到設(shè)計(jì)自主化，才能實(shí)現(xiàn)工程管理、設(shè)備制造和電站營運(yùn)的自主化，進(jìn)而降低核電站的投資，降低核能發(fā)電的電價(jià)，我國的核電也才能得到快速地發(fā)展�！ 〕Ｒ�(guī)島及電站輔助設(shè)施(BOP)設(shè)計(jì)自主化的主要目標(biāo)是要通過技貿(mào)結(jié)合，以若干臺(tái)大型商用核電站的建設(shè)為載體，逐步全面建立大型商用核電站常規(guī)島和BOP的自主設(shè)計(jì)能力，并具備一定的研究開發(fā)能力。包括建立并完善整套規(guī)程、規(guī)范及程序文件，配套合適的設(shè)計(jì)／計(jì)算手段和方法，培育建立起一支合格的設(shè)計(jì)隊(duì)伍，最終能由國內(nèi)工程公司或設(shè)計(jì)部門向建設(shè)單位提交合乎規(guī)程規(guī)范要求、質(zhì)量要求和進(jìn)度要求的整套設(shè)計(jì)文件和相關(guān)工程服務(wù)�！ �(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)自主化的步驟是： a)在大型商用核電站的首兩臺(tái)機(jī)組的建設(shè)過程中，通過外方為主，中外合作設(shè)計(jì)，完成包括設(shè)計(jì)管理、設(shè)計(jì)規(guī)范、適用的計(jì)算機(jī)軟件和數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)的擬定、計(jì)算與優(yōu)化、施工圖設(shè)計(jì)技術(shù)以及各類工程文件編制在內(nèi)的全面技術(shù)轉(zhuǎn)讓； b)3、4號(hào)機(jī)組的大部分設(shè)計(jì)責(zé)任轉(zhuǎn)移到中方，僅少量關(guān)鍵性技術(shù)責(zé)任仍由外方承擔(dān)； c)5、6號(hào)機(jī)組由中方承擔(dān)全部設(shè)計(jì)責(zé)任�！ 】紤]到我國核電站建設(shè)將走上系列化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的道路，除少量改進(jìn)項(xiàng)目之外，后4臺(tái)機(jī)組的重新設(shè)計(jì)工作量將大大減少。因此，1、2號(hào)機(jī)組設(shè)計(jì)技術(shù)轉(zhuǎn)讓的成功與否是設(shè)計(jì)自主化能否得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。2 設(shè)計(jì)自主化的現(xiàn)狀2.1 常規(guī)島工程設(shè)計(jì)自主化現(xiàn)狀 從技術(shù)角度而言，核電站常規(guī)島與常規(guī)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)島之間并無本質(zhì)上的區(qū)別。我國幾個(gè)主要的電力設(shè)計(jì)院已經(jīng)具備了600 MW級(jí)火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)資格，在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐方面，也已有了相當(dāng)?shù)姆e累�！ ≡诤穗姽こ谭矫�，國內(nèi)電力設(shè)計(jì)部門自主承擔(dān)完成了秦山一期300 MW機(jī)組常規(guī)島設(shè)計(jì)任務(wù)，目前正開展秦山二期600 MW級(jí)常規(guī)島工程設(shè)計(jì)工作。而嶺澳核電項(xiàng)目則在大型商業(yè)核電站常規(guī)島設(shè)計(jì)自主化方面邁出了第一步。通過與常規(guī)島供貨商的合作，國內(nèi)電力設(shè)計(jì)院具體承擔(dān)了常規(guī)島部分土建、工藝設(shè)計(jì)任務(wù)并完全承擔(dān)了相應(yīng)的技術(shù)責(zé)任。整個(gè)設(shè)計(jì)工作按國際標(biāo)準(zhǔn)和慣例組織進(jìn)行，目前工作已接近完成�！ ∨c國際標(biāo)準(zhǔn)的工程公司(A／E公司)相比，我們至少應(yīng)在以下幾個(gè)方面通過國際合作，從技術(shù)轉(zhuǎn)讓中獲取相應(yīng)的能力，才能真正談得上設(shè)計(jì)的自主化�！ )項(xiàng)目管理的能力，包括項(xiàng)目管理隊(duì)伍的組成和工作程序的建立等； b)適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)(硬件和軟件)以及配套的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其中工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是問題的關(guān)鍵； c)接口控制能力，包括接口的預(yù)見性和確立、控制等； d)系統(tǒng)的計(jì)算擬定和優(yōu)化(指工藝、電氣、儀控等主要系統(tǒng))； e)設(shè)備采購規(guī)范書的編制能力； f)施工、安裝、調(diào)試和運(yùn)行文件的編制能力； g)國際通用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的理解和比較�！ H標(biāo)準(zhǔn)的A／E公司與國內(nèi)設(shè)計(jì)單位(CDI)能力差異比較見表1和表2。2.2 BOP設(shè)計(jì)自主化 國內(nèi)設(shè)計(jì)院已基本具備了BOP設(shè)計(jì)自主化的能力。特別是在嶺澳核電站項(xiàng)目中，國內(nèi)設(shè)計(jì)院與業(yè)主的經(jīng)驗(yàn)和能力相結(jié)合，除個(gè)別系統(tǒng)由于商務(wù)、系統(tǒng)小成套等因素導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)由外方承擔(dān)外，已全面實(shí)現(xiàn)了包括工程管理、采購、設(shè)計(jì)(工藝設(shè)計(jì)和土建設(shè)計(jì))等各個(gè)環(huán)節(jié)的自主化。表1 工程管理能力差異表
項(xiàng)目A／E公司CDI
項(xiàng)目經(jīng)理能對(duì)工程實(shí)施全方位的控制，有職、責(zé)、權(quán)，對(duì)外代表公司對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量、工期和費(fèi)用三大控制，擁有項(xiàng)目組內(nèi)部人力調(diào)度和收入分配的權(quán)力。主要從技術(shù)協(xié)調(diào)角度組織管理項(xiàng)目設(shè)計(jì)，基本沒有人員調(diào)配、費(fèi)用控制和收入分配的權(quán)力。項(xiàng)目三大控制職責(zé)主要由生產(chǎn)處室實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致項(xiàng)目技術(shù)、工期、費(fèi)用職責(zé)不清。
項(xiàng)目管理隊(duì)伍有專責(zé)的項(xiàng)目經(jīng)理工作班子，職能包括項(xiàng)目的計(jì)劃，設(shè)計(jì)管理協(xié)調(diào)，商務(wù)、會(huì)計(jì)、質(zhì)保、預(yù)算、采購、合同等與項(xiàng)目實(shí)施有關(guān)的各個(gè)方面。不健全的項(xiàng)目工作班子，依靠生產(chǎn)處室實(shí)現(xiàn)管理的職能。
工作程序建立行之有效的工作程序并按程序辦事，工作人員的個(gè)人表現(xiàn)基本能與公司體系運(yùn)作的有效性進(jìn)行適度的分離。以工作經(jīng)驗(yàn)和工作慣例為基礎(chǔ)，工作程序不健全或不受重視，行政命令仍為主要工作手段之一。
工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)龐大適用的工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫、參考文檔數(shù)據(jù)庫等，有利于建立快速報(bào)價(jià)體系，電站優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，降低工程投資。工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正在建立和積累，但適用于國際標(biāo)準(zhǔn)的工程數(shù)據(jù)庫基本是空白。
質(zhì)保體系正常運(yùn)作的質(zhì)保體系和較強(qiáng)的質(zhì)保意識(shí)。體系類似，運(yùn)作的有效性和穩(wěn)定性正常。
接口控制有豐富的接口控制經(jīng)驗(yàn)，專門的管理程序和管理人員對(duì)接口的預(yù)見性和控制能力有待加強(qiáng)。
表2 工程設(shè)計(jì)能力差異表
項(xiàng)目A／E公司CDI
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)國際通行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有廣泛深入的了解，并運(yùn)用于工程實(shí)踐。對(duì)國際通行的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的了解和使用有待加強(qiáng)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì) (System Design)有較強(qiáng)的系統(tǒng)計(jì)算、分析、設(shè)計(jì)、選型和優(yōu)化的能力，有豐富的計(jì)算機(jī)軟件。有一定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析計(jì)算能力，但仍以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和引進(jìn)設(shè)計(jì)為主，應(yīng)變能力不強(qiáng)，適用計(jì)算機(jī)軟件不夠。
安裝設(shè)計(jì) (設(shè)備、管道、電纜等)有較強(qiáng)的設(shè)計(jì)布置、力學(xué)分析、支吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、材料和型號(hào)選擇的經(jīng)驗(yàn)和能力，有適用的參考數(shù)據(jù)庫支持，具備了3D模型設(shè)計(jì)能力。有豐富的設(shè)備、管道、電纜等設(shè)計(jì)布置的經(jīng)驗(yàn)和能力，掌握了3D模型設(shè)計(jì)能力，但缺乏適用的數(shù)據(jù)庫，所采用的設(shè)計(jì)計(jì)算軟件也僅適用于國內(nèi)工程。
土建設(shè)計(jì)成熟的結(jié)構(gòu)計(jì)算與設(shè)計(jì)。與國外設(shè)計(jì)能力大致相當(dāng)，但大型動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)的力學(xué)分析計(jì)算有待加強(qiáng)。
設(shè)備采購 規(guī)范書由專門的部門、人員和程序來完成，對(duì)各主要發(fā)電設(shè)備主、輔機(jī)供貨商比較了解，所編設(shè)備采購規(guī)格書內(nèi)容比較全面(包括商務(wù)、技術(shù)、材料、質(zhì)保、包裝、運(yùn)輸安裝、服務(wù)等各方面內(nèi)容)。無專門的采購部門，以過往工作經(jīng)驗(yàn)為主，以編寫技術(shù)規(guī)格書為主，內(nèi)容相對(duì)較簡單。
安裝、調(diào)試、 運(yùn)行文件有較強(qiáng)的文件編寫能力。基本無經(jīng)驗(yàn)，能力有待提高。
3 工程設(shè)計(jì)模式3.1 常規(guī)島工程設(shè)計(jì)模式 為了要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自主化，必須最大限度地參與核電站的設(shè)計(jì)和管理實(shí)踐活動(dòng)，只有參與才能掌握，只有干才能學(xué)會(huì)，只有敢于承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)才能取得勝利�！ ∮捎趪鴥�(nèi)設(shè)計(jì)單位的資源、經(jīng)驗(yàn)和能力的局限性，選擇一家國際著名的工程公司進(jìn)行合作設(shè)計(jì)可更有效地借鑒國外先進(jìn)的管理手段，設(shè)計(jì)技術(shù)以及信息財(cái)富，有利于國內(nèi)設(shè)計(jì)單位在較短的時(shí)間內(nèi)盡快趕上國際先進(jìn)水平�！ ≡谶x擇國外合作伙伴時(shí)要注意在電站工程設(shè)計(jì)方面，國際上流行著兩種不同的模式，在這兩種模式中，工程公司所起的作用也不同。3.1.1 美國模式 a)設(shè)備制造商僅負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和提供直接由其制造的產(chǎn)品，國內(nèi)俗稱主機(jī)供應(yīng)商； b)工程公司在電站的成套設(shè)計(jì)、工程管理、采購、工程服務(wù)(土建、安裝、調(diào)試運(yùn)行、維修)等方面起著非常大的作用，并且有豐富的經(jīng)驗(yàn)。3.1.2 歐、日模式 a)設(shè)備制造商不但能負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和提供直接由其制造的產(chǎn)品，對(duì)主廠房內(nèi)的工藝系統(tǒng)也有較強(qiáng)的設(shè)計(jì)和成套能力； b)一般不請(qǐng)獨(dú)立的工程公司協(xié)助其進(jìn)行輔助系統(tǒng)的成套設(shè)計(jì)； c)其工程設(shè)計(jì)力量是屬于設(shè)備制造商的一部分，所提供的工程設(shè)計(jì)總是與公司的設(shè)備緊密聯(lián)系在一起，屬專門化的設(shè)計(jì)。3.1.3 選擇美國模式的優(yōu)勢 筆者認(rèn)為，如創(chuàng)建合資的工程公司，則采取美國模式更為有利，主要因?yàn)椋骸 )從工程的觀點(diǎn)看，美國模式無論是設(shè)備制造還是電站設(shè)計(jì)均十分接近我國傳統(tǒng)的、成熟的火力發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)實(shí)踐，雙方合作容易找到共同一致的基礎(chǔ)�！ )美國的工程公司總是獨(dú)立于設(shè)備制造之外，具有和多家廠商合作的經(jīng)驗(yàn)，因而在電站設(shè)計(jì)方面，增強(qiáng)了靈活性，減少了局限性，可增強(qiáng)國內(nèi)設(shè)計(jì)院的應(yīng)變能力。 c)在主設(shè)備的招標(biāo)評(píng)標(biāo)過程中，唯有美國模式的工程公司才能公允地同參與競爭的各供貨商進(jìn)行評(píng)判。若選擇了歐洲某設(shè)備貨商合作，將使自己陷入“唯一性”，而失去了“靈活性”和“公允性”�！ )美國工程公司由于其在工程項(xiàng)目中的地位和作用，積累了非常豐富和廣泛靈活的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提高國內(nèi)設(shè)計(jì)單位的水平有利。 e)一般而言，美國公司在提供技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面，持相對(duì)比較開放的態(tài)度。 3.2 BOP工程設(shè)計(jì)模式 可按嶺澳核電項(xiàng)目現(xiàn)有的模式，繼續(xù)擴(kuò)大國內(nèi)設(shè)計(jì)的份額，把設(shè)計(jì)自主化推上一個(gè)新臺(tái)階。4 結(jié)語 大型商業(yè)核電站的自主化設(shè)計(jì)是設(shè)備國產(chǎn)化制造的基礎(chǔ)，也是我國核電建設(shè)走上持續(xù)健康發(fā)展道路的關(guān)鍵。在核電站常規(guī)島及電站輔助設(shè)施自主化設(shè)計(jì)方面，我國已積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，建立了一定的能力。通過技貿(mào)結(jié)合，以核電建設(shè)項(xiàng)目為依托，以組建中合作的工程公司為實(shí)施主體，在6臺(tái)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)組的建設(shè)過程中，將設(shè)計(jì)責(zé)任逐步由外方轉(zhuǎn)移到國內(nèi)設(shè)計(jì)單位，進(jìn)而全面實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自主化是完全必要和完全可能的。論文出處(作者):
110 kV電網(wǎng)計(jì)算機(jī)整定計(jì)算新方案
500 kV輸電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作
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