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涉外工程热控专业的设计方法

摘要:本文根据印度s/d厂的设计情况,分投标阶段、初步设计确认阶段和施工图确认阶段三个部分探讨涉外工程应注意的问题和切实可行的方法。
前言
近几年来,我院陆续接受了以epc形式的涉外工程设计合同。印度s/d厂是我院*个在印度与总承包商方dec(东方电气公司)以epc形式承揽的设计合同,在图纸设计及确认过程中遇到了很多意想不到的困难。根据本工程中遇到的问题,结合自己的体会,对涉外工程热控设计提出自己的看法,与大家商榷。
一、s/d厂概况
1.1 印度s厂由西孟邦电力局wbpdcl投资建设2×300mw容量燃煤机组。印度d厂由督伽坡投资公司dpl投资建设1×300mw容量燃煤机组。两厂均由东方电气公司(dec)做总承包商,我院为dec的设计方。三大主机均采用东方公司的产品。
锅炉为东方锅炉厂亚临界自然循环,单炉膛、摆动式燃烧器、四角切圆燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构π型锅炉。
汽轮机为东方汽轮机厂亚临界、冲动式、中间再热、双缸双排汽、凝汽式产品。
发电机为东方电机厂产品,冷却方式为水氢氢。
1.2 控制方式
全厂设立全厂信息系统(ddc mis),采用炉、机、电、辅助车间集中监控方式,s厂两台机组采用二机一控方式。辅助车间(系统)采用plc控制,通过通讯接口进入dcs,在集控室集中监控。主厂房内每台机组的控制主要由分散控制系统(dcs)、汽机数字电液控制系统(deh)、旁路控制系统(bps)、机械振动监视系统(mms),后备硬手操台及工业电视等。
印度s/d厂还分别设一套闭路电视监控系统(cctv),火灾报警系统。
二、设计投标时需要注意的问题
作为epc合同,投标时,设计院要针对招标文件提出技术偏差表,在投标澄清时与业主方充分沟通,化解技术标书中的疑难点。由于技术标书无论是系统框架,还是技术细节都要面面俱到,十分细致,技术要求十分严格,部分内容繁琐、复杂,而投标时间一般都不充裕,对技术标书短时间内可能无法*消化、吸收。但如果在投标阶段不提出这些技术偏差,将会给后续的工作带来很大的困难,招标书技术条款要想在以后谈判中改变很困难。
2.1 全厂信息系统网络(ddc mis)设计
ddc mis作为电厂的大脑、核心,包括mis、dcs及辅助车间控制系统,是全厂一体化的信息控制网络,epc的技术合同对整个系统的结构、配置、性能都做了详细的描述。
2.1.1 国内对辅助厂房通常设置有水、煤、灰三个辅网,分别与sis系统通讯,通过三个就地控制室分别监控辅助车间。而国外工程没有辅网的概念,所有辅助车间直接与dcs直接通讯,在dcs操作员站上实现监控和监视。在投标过程中,应明确哪些辅助车间需要在dcs上监控,哪些辅助车间需要在dcs上监视。由于辅助车间的数据对于主厂房的操作来说,并没有太多的作用,而通过通讯来控制辅助车间设备,实时性也不好,应说服业主,尽量不考虑或少考虑在dcs操作员站上监控辅助车间;如不能说服业主,应在澄清意见中增加 “系统响应时间应根据不同系统厂商来确定”的说明。
2.1.2 在印度合同中,提出了设置单独的电气电源管理系统(edms)网络,包括6kv进线、母联、出线(6kv电机馈线除外),400v进线、母联、出线(400v电机馈线除外)的监控,澄清时应提出edms是dcs的一部分,将这些电气设备控制纳入dcs,不设置单独的网络。
2.1.3 hart仪表站是国外合同中要求的内容,所有现场变送器采用智能型,通过hart协议与设在集控室的hart站通讯,能够方便的从hart站远程对现场变送器校零、校准、诊断。投标时应提醒总承包商报价时,增加此项内容。
2.1.4 印方提出闭路监视系统(cctv)应与dcs一体化,就是说:印方要求能够在dcs操作员站上监视每一个摄像机的画面并能控制cctv系统内的任意一台摄像机,且当在dcs操作员站上进行机组控制系统的操作时,相关的cctv画面应能够自动及时的弹出。
关于这点,在投标时应做如下澄清:
(1) cctv与dcs是二个实现不同目标的系统,dcs是控制整个电厂正常有序的运行,用于监视和控制电厂的运行,要求的是实时性和可靠性;cctv系统是属于安防系统,只是电厂运行的一种辅助手段,用于监视电厂系统外部的异常情况。
(2) 大量的视频信号进入到dcs内部肯定会影响dcs系统的实时性,对电厂的安全运行有影响。
(3) cctv画面在dcs操作员站上显示,势必会影响到操作员的正常操作和判断,将存在潜在的不安全性。
2.2 系统配置
2.2.1 控制器的数量在技术招标书中除了对整个dcs系统性能要求外,还根据设备数量详细规定了控制器对数,如磨煤机、三大风机、给水泵、凝结水泵等重要设备都规定每一台设备需要一对控制器,这种控制器配置方案数量远远超过国内同等容量机组配置数量。在投标阶段,应提出;保证提供dcs厂家的的主流产品,且保证dcs系统的性能满足招标书要求,但控制器数量需根据具体的dcs产品来配置。能够在此阶段给出具体的控制器对数建议,否则应提醒总承包方在报价中注意该问题。
2.2.2 在图纸确认过程中,印方提出:一个控制机柜内仅能设置一对控制器,确保系统的安全。鉴于此在投标阶段应提出:控制机柜控制器数量,应根据具体的dcs厂家产品配置来决定,而不能刻意要求。如对方不能接受, 应提醒总承包方及dcs厂家注意。目前,在几大主流dcs产品中,仅有abb公司不能满足此项要求。
2.2.3 印方招标技术招标书中对输入输出卡件(i/o卡件)数量有明确要求:每块卡件上的备用点数量不得少于20%,每一种卡件的在线备用量不得少于10%,这项要求远远多于国内工程备用点数15%的要求,投标时必须告知epc方,在报价时注意。
2.2.4 印方招标技术招标书中要求设置单独的端子柜,由于不同dcs厂家产品有不同的配置,投标时建议应根据具体的dcs厂家产品来决定是否设置单独的端子柜。
2.2.5 印方招标技术招标书中要求fss和ets要求采用三冗余的控制器,而且要与dcs一体化,这样的话,dcs厂家就基本确定,投标时应提出:我方将满足这一要求,但三冗余的控制器可以采用其他厂家的产品。
2.2.6 印方招标技术招标书中明确提出了许多三冗余的测点,其中有个别测点设置由于不符合国内设备厂家的定型设计,无法按三冗余的测点配置。如汽包水位变送器,印方要求在锅炉两侧各布置三只变送器用于水位调节,而锅炉厂在汽包两侧只能各安装两只变送器,其中有三只用于水位调节;此外在磨煤机等许多重要辅机本体上要求设置x,y方向的轴承震动监视器,而这些辅机是国内厂家定型产品,有些厂家无法增加这些测点。在投标过程中应向业主澄清,并根据设备厂家的定型设备来选择测点。
2.2.7 有部分控制逻辑在印方技术招标书中也进行了阐述,有些并不符合实际的逻辑设计。如规定所有辅机在就地运行方式时,dcs仍然能够连锁停止,在投标时需向业主方澄清。
2.2.8 国内常规设置的一些辅助监控手段,在印方合同中并无要求,如汽包水位电视在印度本没有要求,火焰电视并不需要在辅助监控盘上设置监视器等类似问题,应仔细阅读标书,根据要求做出投标方案。
2.2.9 印方技术招标书中一般会有大量的投标图,投标前应仔细阅读这些图纸,很多细节问题都反应在这些图中,如电动门的接线图,图中要求接入点数远远超过国内设置的点数。这些细节问题,如不在投标阶段解决,在施工图确认过程中,将会带来极大的麻烦。
2.2.10 其余还有很多dcs硬件上的细节技术问题,如cpu的内存大小,每块卡件上的点数等,由于印方不但了技术要求,而且还每一种产品了具体的几个生产厂家,但是往往印方的几家产品都不能满足所提的技术要求,所以需向印方说明硬件的技术参数应根据具体的厂家设备来决定。
2.3 机械震动监视系统(mms)
mms是本工程偏差比较大的系统,性质与国内的tdm一致,但所包括的内容远远超过tdm,国内常规只包括:汽轮机和给水泵。mms系统包括了所有的重要辅机(如磨煤机及电机、送风机及电机、一次风机及电机、引风机及电机、给水泵及电机、凝结水泵及电机、循环水泵及电机、辅机冷却水泵及电机、密封风机及电机),且每个设备测点数量也很具体,测点见下,在投标过程中,要提醒epc方注意报价。以下是招标书要求(为准确起见,没有翻译是采用的原文)。
a) for steam turbine:-
- shaft vibration: non contact proximity transducers using a mounting position referenced to the bearing.
- axial thrust position: non-contact type proximity transducers for observing the axial position of rotor.
- casing vibration: seismic vibration transducers using a mounting position as close as shaft vibration transducers.
- eccentricity: non-contact type proximity transducers to observe rotor bow.
- speed: non-contact type proximity transducers to observe the speed of the turbine.
- zero speed: non-contact type proximity transducers to observe the speed of the turbine? - key phasor: non-contact type proximity transducers for phase reference.
- differential expansion: non-contact type proximity transducers to observe the differential expansion of hp / ip / lp turbine.
- case expansion: lvdt type transducers
b) for generator & exciter:-
- shaft vibration: non contact proximity transducers using a mounting position referenced to the bearing.
- casing vibration: seismic vibration transducers using a mounting position as close as shaft vibration transducers.
c) for other machines with journal & thrust bearing :-
- shaft vibration: non contact proximity transducers using a mounting position referenced to the bearing.
- casing vibration: seismic vibration transducers using a mounting position as close as shaft vibration transducers.
- axial thrust position: non-contact type proximity transducers for observing the axial position of rotor.
- key phasor & speed: non-contact type proximity transducers at to observe the once per revolution phase reference measurement.
- gearbox vibration: accelerometer type sensor may be employed.
vibration shall be measured in both x - y direction.
2.4 烟气排放连续监测系统(cems)
该系统是直接与火力发电厂设计技术规程(dl5000-2000)有冲突的地方,国内规范规定:1000t/h及以上的锅炉应采用稀释采样或拌热采样式烟气连续监测系统;420t/h~670t/h的锅炉,可采用在线式或电化学式烟气连续监测系统。但印方技术招标书中明确要求采用现场连续监测(in-situ),因此,在投标过程中应注意,以避免不必要的偏差。
三、初步设计确认
在初步设计确认时,常规设计一般提供p&id图、计算机网络结构图、集控室布置图。根据合同及附图的要求及投标时澄清的情况提交这些图纸。
设计计算机网络结构图时需注意:
(1)国内计算机网络结构共分三层:管理信息系统网络(mis)、厂级信息监控系统(sis)、分散控制系统(dcs),印度标书中采用二层网络:管理信息系统网络(mis)、分散控制系统(dcs)。
(2)印方没有辅助系统网络这个概念,辅助车间是直接与dcs通讯,根据投标澄清,在图中表示出来哪些辅助车间是在dcs监控,哪些是在dcs监视。
(3)其他辅助系统或设备与dcs之间的关系,不能延用国内常规做法,要根据合同的实际要求配置。
在初步设计确认时,还有下面提及的一项重要工作需要和印方商议,为以后施工图打下基础,否则将会导致做施工图时,图纸混乱,*莫展。
在施工图确认时,有二种确认方式:approve(需要印方批准到一定的状态后才能继续进行下一步工作的图纸)和information(仅需要印方有记录的图纸)。
首先要确认哪些图纸是approve,哪些是information。其次,information的图纸并不是所有图纸都需提交给印方,有二种处理方式:一种是需提交给咨询工程师看,另一种不需要提交,图纸出来后可以直接释放到现场。由于各个国家的设计习惯、施工、管理和市场体制,甚至文化上都有差别,这项工作非常烦琐而复杂,需仔细、耐心的向业主和咨询工程师介绍国内的设计流程、施工、管理的情况,了解他们的习惯,使他们能够接受我们的习惯。同时,我们也要尊重当地的实际情况,把自己的设计习惯做适当修改,互相理解,达成共识。
3.1 需要approve的图纸
(1)各种布置图:集控室布置图;辅助车间控制室布置图。
(2)p&id图:包括各种辅助设备的管路仪表图。
(3)基础设计图纸:典型的接线图;仪表接管图;气源接管图;辅盘盘面布置图。
(4)电源系统图:电动门电源系统图;热控电源系统图。
(5)系统配置图:全厂计算机网络配置图;cctv系统配置图;mms系统配置图;辅助车间plc配置图;火灾消防系统配置图。
(6)计算书:全厂流量装置计算书。
(7)说明书:热工自动化说明书;cctv系统说明书;mms系统说明书;辅助车间plc系统说明书;火灾消防系统说明书;各种仪表说明书。
(8)仪表控制设备清册:dcs设备清册;仪表柜清册。
3.2 information需要提交的图纸
(1)ga(general arrangement)图:就地盘柜的布置图,所有盘柜(仪表保护柜、仪表架;电源柜;配电箱;plc机柜等)的设计图。
(2)i/o清单:dcs i/o清单;辅助厂房i/o清单。
(3)说明书:kks说明;流量咨询单。
(4)电缆防火施工图。
其余的图纸,如大量的接线图、仪表设备清册等可以直接释放现场,而不用提交。
上述图纸并不是所有均为设计院范围,有部分属于厂家的图纸,由于这些厂家的图纸确认将关系到设计院的图纸确认,所以列出。
四、施工图确认
如果在合同谈判和初步设计的确认过程中,打下了良好基础,施工图的确认将会很顺利,可以集中精力讨论技术细节的问题,如仪表接管图,气源接管图等基础设计图纸。
在确认过程中,应重点向业主和咨询工程师说明国内的设计流程,设计院与厂家图纸的出版顺序,灌输给咨询工程师分步确认的思想,否则设计院与厂家图纸的确认就会形成死循环。
施工图的确认将会牵扯到规范和施工管理的不同,具体细节要与咨询工程师慢慢协商,介绍国内的规范、施工方法,并通过咨询工程师和施工单位了解当地习惯,做到互相理解,互相让步,达成共识,顺利完成图纸确认。
另外,在图纸确认时应采用单张确认的方式,而不能采用国内成册出版的形式。
在施工图确认完毕后,接线图、设备清册与确认完的图纸就可以合并成册直接释放。
五、结束语
涉外工程存在着设计理念、流程、规范、施工管理及市场的巨大差异,在投标、合同谈判、初设及施工图确认过程中,要做到不卑不亢,既不妄自尊大,也不妄自菲薄。努力与外方沟通交流,原则性问题决不让步,据理力争,可以让步的要互相理解,互相让步,使工程顺利进行。
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