外高桥电厂二期2×900MW超临界机组工程建设监理几点经验

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1 工程概况

　　上海外高桥电厂二期工程（2×900MW机组）是当时我国利用世行贷款国内建设的单机容量最大、参数最高、技术性能最先进的单轴凝汽式超临界燃煤机组，1999年动态投资约106亿元（含脱硫），单位造价5900元/千瓦。

　　本工程项目法人为上海外高桥第二发电有限责任公司，工程资本金来源为：国电电力股份有限公司40%，申能股份有限公司40%，上海电力股份有限公司20%，工程资本金以外的外资利用世行贷款和世行联合融资，内资部分由中国工商银行贷款。

　　主要设备按照国内涉外电力工程分岛模式，分为汽机、锅炉、仪控、除灰及升压站（GIS）五个岛，按国际惯例，经招标确定供货商。中标供货商分别是：汽机岛为德国西门子公司（SIEMENS），锅炉岛为德国阿尔斯通公司（ALSTOM），仪控岛（I&C）为日本日立公司（HITACHI），除灰岛为德国穆勒公司（MÜLLER），升压站岛（GIS）为日本三菱公司（MITSUBISHI）。华东电力设计院为业主工程师，并负责BOP部设计。

　　主要参建单位：上海电力建设有限责任公司负责#5机组安装及全部土建工程，安徽电力建设第二工程公司负责#6机安装，上海电力安装二公司负责输煤系统和除灰系统安装，交通部三航院负责码头工程设计。

　　二期工程自1999年11月8日开始主厂房区域打桩，2000年5月11日开始主厂房土方工程，2001年5月31日国务院批复开工报告，2001年7月18日在施工现场举行了开工典礼。按供货合同和施工合同，#5机组计划于2004年7月15日投入商业运行，#6机组于2004年12月15日投入商业运行，总建设工期为67个月。#5机组提前于2004年4月20日通过168h满负荷运行试验，投入商业运行；#6机组提前于2004年9月23日通过168h满负荷运行试验，投入商业运行。

2 工程建设监理合同

　　1999年10月中国电力建设工程咨询公司（以下简称CPCEC）参加了二期工程建设监理投标，同年11月中标，并在11月24日与业主签订了监理合同，合同约定监理服务期为1999年11月24日至2005年6月16日共66个月。

　　本工程建设监理的责任单位为CPCEC，联合监理单位为上海电力工程建设监理有限公司，监理服务单位为山东诚信监理公司。按照监理合同CPCEC对业主承担全部监理责任，联合监理单位和监理服务单位对CPCEC承担主要责任，同时对业主承担连带责任。

3 监理服务范围和内容

　　根据工程建设监理合同规定，本工程监理服务范围为外高桥电厂二期工程2×900MW机组全部生产及辅助生产系统的全过程监理（不包括码头、配套送变电和脱硫工程）。

　　监理服务内容包括控制工程建设的质量、工期、投资和现场安全文明施工；进行工程建设合同管理、信息管理；协调有关参建单位之间的工作关系，协助业主进行工程管理（即为“四控制、两管理、一协调）。

　　监理服务工作主要内容包括：核查初步设计技术经济方案措施的合理性及生产运行和检修维护的可靠性；核查施工图方案是否进行优化；主持施工图交底及会审会；审核确认设计变更；主持审查承包商施工组织设计和施工技术方案及措施；协助业主进行安全文明施工管理；审批承包商单位工程开工申请报告；审查承包商施工质量检验项目划分表；制订W•H•S点的质量计划并实施；审核、确认现场原材料、构件的供货商资质；审查承包商和分包商质保体系和资质；审核承包商工程月付款、结算书；编制工程一级网络计划；审核承包商二级网络计划；对三级网络计划进行跟踪；制订工程质量控制、进度控制、安全文明控制和投资控制措施并实施；协助业主制订现场管理制度，制订监理部内部管理制度和各专业监理实施细则；主持现场工程协调会，协调设计与施工承包商的工作关系，协助业主进行工程管理；编制工程建设监理月报和监理工作总结等。

4 二期工程设计主要特点

　　4.1 三大主机设备

　　按照国际惯例和世界银行要求，主辅设备按汽机、锅炉、仪控、500kV GIS及除灰五个岛分别进行国际招标选定，并尽可能扩大国内分包比例，其他配套设备尽量选用国产设备。

• 锅炉 由德国ALSTOM公司设计制造，为单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、露天布置、超监界燃煤塔式直流炉。最大连续蒸发量2788t/h，过热器压力25.76MPa（a），过热器出口温度542℃，再热器出口温度568℃，锅炉效率93.7%，锅炉不投油最低稳燃负荷25%BMCR。

• 汽轮机 由德国SIEMENS公司制造，为超监界、一次中间再热、单轴四缸四排汽、凝汽式七级四段抽汽汽轮机。主汽门入口压力24.955MPa（a），主汽门入口温度538℃，给水温度269.3℃，背压9.93kPa（a），额定出力900MW，最大连续出力936.085MW，保证热耗7602kJ/kW•h。

• 发电机 由德国SIEMENS公司设计制造，额定容量1000MVA，铭牌功率900MW，最大功率980.1MW，效率98.8%，冷却方式为水氢氢，励磁方式为旋转整流无刷励磁。

　　4.2 厂区总平面布置

　　二期工程采用与一期（4×300MW）相同的三列式布置格局，主厂房A排与一期主厂房A排对齐，二期主厂房固定端与一期扩建端相距230m。

　　主厂房东西长205.4m，A排至烟囱中心为233.375m，输煤栈桥由主厂房固定端引入，循环水管沟布置在扩建端，500kV GIS屋内配电装置布置在主厂房汽机房南面。

　　电厂的辅助生产区按其功能不同力求工艺流程合理、简短：

　　化水区：布置在主厂房固定端西侧，并留有三期期扩建场地；

　　净水区：位于化水区北侧，留有三期工程扩建余地；

　　废水区：布置在净水区北侧；

　　脱硫场地：在烟囱后布置，面积约2.2×104m²；

　　循环水泵房区：含排水口及雨水泵房，布置在主厂房东北侧；

　　灰渣库区：位于厂区北侧，靠近长江大堤；

　　煤场区：位于一、二期主厂房北侧；

　　生产运行管理综合楼：位于主厂房西南侧。

　　4.3 主厂房布置

　　二期工程主厂房为全钢结构厂房，自南向北为汽机房、除氧间、煤仓间、锅炉房四列式布置，除锅炉、电除尘器为全露天，煤仓间局间封闭外，其它均为室内布置。

　　汽机房跨度34m，共21档，采用不等柱距，9.5m和11m，伸缩缝插入距为1.4m，纵向长度为18×9.5+3×11+1.4=205.4m。汽机房共设三层，±0.00m、8.6m及17m层，运转层为大平台布置，检修场占一跨位于两台机组中间。

　　除氧间跨度10m，共21档，纵向长度与汽机房相同，除氧间共五层，即±0.00m，8.6m，17.0m，25m及34.5m层，除氧器布置在34.5m层，高、低加热器布置在8.6m、运转层及25m层。

　　煤仓间跨度为12.5m，共20档，纵向长度为195.9m，煤仓间共三层，即±0.00m、17.0m、45.5m层，煤仓间C排柱中心到烟囱中心尺寸为189.375m，两台锅炉中心线分别对应主厂房6号和17号柱中心线，相距为110.4m。

　　炉前区尺寸为7.875m，共四层、即±0.00m、13.0m、17.0m、22.5m层。

　　锅炉房锅炉为塔式直流锅炉，炉膛纵向尺寸为31.5m，横向为30.5m，由4个2500×2500×60箱式主立柱组成，锅炉大板梁高8000，顶标高为114.5m，其上方设置炉顶封闭顶盖。每台炉设一个楼梯间和一个客货二用1.5t电梯，主厂房除氧间固定端设一部客货二用1.0t电梯。

　　4.4 集控楼布置

　　集控楼为全钢结构位于两台锅炉中部，并伸入煤仓间内，距煤仓间C排柱2.2m，平面尺寸纵向为3×9.1=27.3m，横向为5×6.5=32.5m，共六层即±0.00m，3.5m，7.7m，11.9m，17.0m，23.0m。

　　4.5主厂房钢结构设计

　　主厂房由汽机岛和锅炉岛二个承包商分别设计，汽机岛由德国SIEMENS公司设计，其范围包括A排外主变厂变基础、进出线架构，汽机房、汽机基座、除氧间、集控楼、干式变压器楼等，锅炉岛由德国ALSTOM公司设计，其范围包括煤仓间、磨煤机基础、锅炉钢架、电除尘器、送引风机、及烟道等，两岛设计分界在C排。

　　主厂房横向为框排架铰接体系，横向水平力不传给锅炉钢结构，在煤仓间设横向支撑，纵向为铰排架加支撑体系，A、B、C、D列纵向柱间支撑分别设在1～3、9～10、13～14内。

　　主厂房钢柱断面基本尺寸：A列为H形1500×500，B列为H形1500×600，CD列有煤斗的3～9、14～20柱为箱形1000×1000；无煤斗CD列柱为H形1000×400，主厂房屋架夭高3m，上弦为H形200×200，下弦为H形300×300。吊车梁为工形1300×350。

　　主厂房及集控楼钢结构总重约14920t（不包括煤斗950t及围护结构），建筑体积为53956m2，单位体积用钢量26.5kg/m³，与600MW机组相比见表1：

表1

注：¹、²均不包括集控楼用钢量

　　由于目前国内已建成投入商业运行的900MW机组仅有外高桥电厂二期一项，只能与已建成的一些600MW机组工程相比较，从表中每千瓦主厂房建筑体积指标分析，吴泾电厂八期0.386m³/kW为最大，比外高桥电厂二期0.299m³/kW大29.1%，比600MW参考设计0.266m³/kW大45.1%，这说明外高桥电厂二期主厂房布置比较紧凑，空间利用率较高。从每立方米主厂房建筑体积用钢量指标看，平圩电厂32.3kg/m³为最大，外高桥电厂二期26.5kg/m³比平圩电厂少17.96%，比吴泾电厂八期25.53kg/m³多3.8%，这对900MW机组高大的主厂房钢结构来说是不算多的。而600MW参考设计31.2kg/m³比外高桥电厂二期大17.74%。

　　4.6 汽机基座

　　本工程汽机基座外形尺寸：底板埋深-4.0m，平面尺寸为17.2×47.9m，厚3.9m，共有8排16根柱，柱断面尺寸有1000×1200，1200×1800，1100×1800（二个凝汽器中间柱），1000×1500，950×1500等5种，纵梁最大净跨度为8475，断面为2000×2800，纵横梁底标高均为13.5m，运转层标高为17.0m。

　　1号框架横梁断面尺寸1490×2500，2号框架横梁断面尺寸为1500×2500，3号框架梁断面尺寸为1125×2800，4号框架梁断面尺寸为1100×2800，5号框架梁断面尺寸为1150×3000，6号框架无横梁（有发电机洞口通过）7、8号框架为励磁纲横梁断面尺寸为5151×3000。所有横梁底标高均与纵梁13.50m相同。

　　轴承座共有高、中、低压缸及发电机轴承座5个，分别为1、2、3、4、5号轴承座。

　　发电机及励磁机下不设中间平台。汽机基座底板采用C30砼，上部结构采用C40砼，受力钢筋计算强度≤Φ25为310N/mm²，Φ28、Φ30、Φ32为290N/mm²。

　　#5、#6汽轮发电机组分别于2004年4月20日和9月22日投入商业运行，轴承座最大振辐仅5～6丝。

　　两台机组目前已分别进行过大修，汽机基座振动情况比大修前人为感觉要偏大，实测数据见高象波汽机基座实测报告。在8.6m平台上对汽机的8个柱用手触摸，感觉到纵向振动较大，因为未见实测报告，不能妄加评论。

　　汽机基座砼量：底板2836m³，柱368m³，顶板1349m³，与国内600MW汽机基座砼量比较见表2：

表2 与国内某些600MW汽机基座砼量比较

4.7 大跨度干煤棚钢网架及其防火设计

　　华东院设计的干煤棚跨度为103m，长100m，为双心园拱形钢网架，夭高3520m，拱脚支座球中心标高1.9m，网架最高球中心标高36.9m。网架焊接球有Φ300×10、Φ400×14及Φ500×20三种规格，杆件有Φ76×3.75、Φ89×4、Φ114×4、Φ140×4、Φ159×5、Φ168×8、Φ180×10、Φ194×10、Φ219×12及Φ219×14等10种规格，屋面主柃采[20，间距4000，次柃采用[20间距2050，屋面板用厚0.53m/m压型钢板，屋面表面积14140m²。

　　网架用钢量分析：拱形网架总用钢量为965t，其中焊接球、弦杆、柃条及屋而板重量构成见表3。另有支承节点33t。焊接球总重102.367t，杆件总重530.336t，柃条总重273.494t，屋面板58.8t，分别占10.7%，55%，28.3%及6%，网架投影面积用钢量为965000/10300=96.7kg/m²，与国内同类型干煤棚用钢量指标相当。

表3 拱形钢网架用钢量及其构成

　　关于干煤棚钢结构防火设计问题，根据《火力发电厂与变电所设计防火规范》96版及《火力发电厂设计技术规程》2000版的规定，干煤棚属丙类二级，其耐火极限为1.0h，设计需采取防火保护措施。上海市公安局在2003年1月29日以（2003）沪火消（建）字第38号文对外高桥电厂二期干煤棚等建筑提出了消防审核意见，要求华东院进行煤场边缘火焰高度计算确定拱形网架喷涂防火涂料的范围。

　　我按照《建筑设计防火规范》第2.0.5条“二级耐火等级的屋顶如采用耐火极限不低于0.5h的承重构件有困难时，可采取无保护层的金属构件，但甲、乙、丙类液体火焰能烧到的部位，应采取防火保护措施。”的规定，并按照上海市工程建设规范《民用建筑防排烟技术规范》DG508-88-2000总则第1.0.2条“工业建筑可参照本规程执行”和有关火焰极限高度计算内容，经计算，火焰极限高度＜8m，对外高桥电厂二期干煤棚，两侧拱脚支承点以上三个球节点以下部位喷涂防火涂料即可满足规范要求，以上意见已分别取得东北院《火力发电厂及变电所设计防火规范》管理组及上海市公安局同意后实施，使用浅灰色超薄型防火涂料（FTC-2）1450m²，厚0.98mm，费用约46.4万元。

5 监理工作的几点经验

　　按照二期工程建设监理合同约定的监理工作职责和主要内容为：控制工程建设质量、工期、投资和现场安全文明施工，进行工程建设合同管理、信息管理，协调有关参建单位的工作关系，协助业主进行工程管理（俗称四控制、两管理、一协调监理）。

　　5.1 设计监理

　　由于1999年11月监理合同签订时，外高桥电厂二期工程第一次设计联络会已在1999年6月进行，初设收口亦已完成，现场主厂房已开始打桩。监理人员在1999年12月开始陆续进驻现场，设计监理人员均未能介入主设备和主要辅机设备的评标、技术协议谈判、初设审查及第一次设计联络会等前期工作，华东院为汽机岛、锅炉岛、仪控岛、GIS岛和除灰岛五个国外承包商的业主工程师，并负责二期工程BOP部分施工图设计及岛间接口配合工作。设计监理对华东院的BOP部分施工图设计进行监理，并督促检查华东院进五个岛的外商施工图及文件的确认和接口配合工作。

　　5.1.1 组织制订管理制度及监理实施细则

　　除了参与制订二期工程现场管理制度外，二期监理部还根据监理合同和监理规划（质量计划）组织各专业设计监理工程师陆续编制了设计监理实施细则，设计监理实施细则是监理规划的补充和细化，是监理工程师在实施设计、施工监理过程中必须遵照执行的，也是业主、质监部门和质量认证机构监督检查和评价监理活动优劣的主要依据和标准。

　　5.1.2 推动施工图设计优化

　　众所周知，施工图设计是工程建设施工安装的重要依据，施工图设计必须符合初步设计及其审批文件，符合国家、行业和地方有关技术规程、规范、标准要求，施工图设计预算不得超过初步设计批准的概算。为了控制投资，在施工图设计阶段也必须充分重视施工图设计方案的优化问题，施工图设计的司令图应当作深入的技术经济方案比较，进一步优化施工图设计，这对控制工程投资能起到重要作用。

　　为此，设计监理工程师积极参加了施工图司令图鸣放会，如输煤系统、化学水处理系统、净水系统、废水系统、厂区综合管架系统、辅助蒸汽系统及生产运行管理楼等司令图鸣放会，提出了改进和优化的监理意见，得到了华东院和业主的重视、并予以采纳。

　　5.1.3 组织BOP部分施工图交底与会审

　　为了认真执行监理合同和监理规划的约定，二期监理部千方百计从各大区电力设计院中选用具有数十年丰富设计经验的专业技术人员，担任汽机、锅炉、电气、土建、运煤、化学、除灰、水工工艺、水工结构、暖通及技经等专业的监理工程师，大多数具有教高职称或高工职称。

　　二期监理部对华东院提出的BOP部分690册施工图中专供交底与会审用的R版施工图进行了交底与会审，累计共提出2737条监理意见，被采纳2432条，采纳率达到89%，并对所提出的监理意见实现闭环管理，使升版图的施工图质量得到有效提高，使工程设计质量处于受控状态。与以往工程相比，二期工程设计变更修改单数量大大减少，累计594份，（其中相当一部分属于外商资料或外专业提资迟到造成的补充修改），处理变更设计155份，处理工程联系单291份（与设计修改有关），处理现场应急通知单51份。

　　5.2 施工监理

　　工程施工质量控制是工程监理四控制的重要内容，二期工程监理部对本工程质量的控制采取施工前的质量预控，施工中的过程控制和施工后严格验收的施工质量控制措施以实现业主要求的工程质量控制的总目标。

　　5.2.1 施工前质量预先控制措施

• 根据监理合同和监理规划的要求，组织编制各专业的监理实施细则共34项，单位工程施工前，施工监理人员必须熟悉施工图纸、标准、规范和有关施工安装验收规范以及安装手册等技术文件。

• 组织审查各标段的施工组织设计、施工质量验收项目划分表。

• 审查施工单位提出的施工技术方案（包括安全措施）、作业指导书累计达549份。

• 审查单位工程开工条件、批准开工报告累计258份。

• 参加施工图交底与会审。

• 审查主要工程材料报审、主要施工机具仪器报审。

• 审查主要材料供货商资质和分包商资质及特殊岗位人员资质。

　　5.2.2 施工中的过程质量控制

• 除了做好施工质量验收项目划分表中确定的W（见证）、H（停工待检）、S（旁站）点进行监控外，还对施工安装过程中技术要求高、难度大、发生质量问题对工程质量影响大、危害重的关键工序作为施工质量控制的重点。

• 加强对施工单位自行验收的质量记录的不定期抽查、检查和控制。

• 加强工程现场的巡视，发现严重违章作业及时制止，并签发停工令。

• 参加主要设备和材料的开箱验收，对不符合有关规定的问题及时提出书面监理意见。

• 加强施工工序间的交接验收，做到不合格的产品不得进入下道工序。

• 对隐蔽工程和质量控制点给予重点监控，对见证取样送检进行监控。

　　5.2.3 施工后的质量控制

• 做好土建与安装间工序的交接验收，保证安装顺利进行。

• 抓好隐蔽工程的质量验收。

• 参与设备的单机试转和系统试运转的验收。

• 做好单位工程的竣工验收，本工程土建工程累计共验收3282项，优良率为93.2%，安装工程累计共验收2153项，优良率为99.8%，土建和施工安装质量未发生重大质量事故，工程质量始终处于受控状态。

　　5.3 监理发现和处理的主要问题

　　1）锅炉岛外商ALSTOM公司在主蒸汽管道压降计算和管径选择上有重大失误，在计算中错误输入了理论光滑管的阻力系数数据，导致锅炉岛主蒸汽管道的管径选择过小。设计监理工程提出的复核论证材料，经中外双方多次专题讨论和技术商务谈判，外商接受中方的意见，承认计算失误，同意重新计算，放大管径，并承担由些引起的设计修改和订货变更等责任。外商进一步确认在再热蒸汽热段和冷段压降计算及管径选择上也存在同样的失误，同意按主蒸汽管道的相同处理方式，对再热蒸汽管道也进行大管径的设计修改和供货修改。上述问题的发现和修改处理，为业主争得了为实现合同保证值所应有的权益，赢得了外商表示的赞扬和感谢。

　　2）汽机岛主厂房汽机房屋盖支撑系统设计问题

　　在2001年7月31日业主召开的中外专家现场工作会上，外方SIEMEN公司土建专家介绍有关汽机房屋盖设计内容，中方监理指出外方设计的汽机房屋盖支撑系统布置原则存在隐患，并提出了理由和建议，经讨论，外方专家同意增加二档屋架上下弦的横向水平支撑和12档屋架垂直支撑，使整个汽机房屋面形成封闭的空间结构体系，以满足抗震要求和确保屋架体系的侧向稳定。外方同意出升版图修正。并对已到达现场的9榀钢屋架运回加工制作单位——冠达尔公司作局部修改。

　　3）锅炉主钢架焊接缺陷

　　锅炉钢架由主钢架、副钢架、炉顶大板梁和平台扶梯四大部份组成，主钢架由四根断面尺寸为2500×2500×60的箱体结构的主立柱、横梁、K型支撑等构成，每根主立柱设计荷载近10000吨。

　　2001年5月业主委托原上海市电力工业局锅炉压力容量检验中心先后对#5锅炉钢架主立柱5C、6C共8根立柱端封板焊缝及2V6、2V8斜撑焊缝进行着色检验及磁粉检测，发现普遍存在焊缝夹渣、未熔合、气孔，并有焊接裂缝。锅炉监理工程师对现场焊缝已打磨的5C4.5G、6C7.3G、2V6、2V8等构件凭肉眼就可见到多处焊缝夹渣、设计图纸允许外的焊接未溶合，在2V6、6C7、3G构件上有明显的可见焊接裂纹。

　　上海电力局锅炉压力容器检验中心的检测报告称，除5C4.5G、6C7.3G外的6根主立柱，12个端封板面有9个面存在不同程度的焊接表面裂纹，每个而都有不同程度的其它焊接表面缺陷存在。

　　由于钢架主立柱及斜撑存在焊接缺陷，及对已安装就位的钢结构构件质量的不可确定性，为此，业主与监理协商于5月29日下达了暂停施工的停工令。

　　经与ALSTOM公司及上海冠达尔公司多次开会讨论，分析焊接缺陷性质，处理方案。经过长达半年对ALSTOM公司、冠达尔公司及华东院不同修复方案的反复讨论，监理部坚持采用在内法兰角部钻止裂孔和加三角支撑补强板的修复方案（此方案最早提出后曾遭到ALSTOM公司以钢结构不允许存在裂纹为由而否定），经ALSTOM公司德国本部研究，同意此修复方案，并提出了计算说明及焊接工艺方案。在业主组织的实施修复方案讨论会上，监理部又提出了补充意见：为保证返修后内法兰的结合面平整，要求在修复方案实施前，用临时螺栓紧固法兰，返修完成后用高强螺栓逐个更换，更换时为初拧，全部更换后一次终拧，补充意见得到了采纳。

　　2001年5月8日由冠达尔公司实施修复方案，监理部在修复全过程中参与了中间检查和最终验收。6月5日经磁粉探伤合格，历时近一年的钢架立柱焊接缺陷返修工作终告完成，锅炉主钢结构质量得到保证。

　　4）四大管道安装图中室内管道保温度标准错误

　　监理在审阅外商四大管道安装同时发现，一部分室内布置的再热蒸汽、低旁入口、主蒸汽疏水管道等所标注的保温厚度不足，致使上述管道的保温表面温度严重超标。经外商收到监理意见后确认是SHAW管道公司的失误，在后来外商的升版图中，室内再热蒸汽管道的保温厚度由原170mm增加到370mm厚。由此也引起锅炉副钢架等设计和施工安装的修改。

　　结语：从外高桥电厂二期工程监理的实践经验看，最重要的是不但要配备好有丰富实践经验的设计、施工专业监理人员，还要有严密的、完整的规章制度以及高水平的工程管理人员，此外在设计和施工监理过程中，要善于协调和处理各参建方的关系和矛盾，要实施“监帮结合”原则，既有独立、公正原则和第三方立场处理重大事项，也要有适当灵活处理各种事件和工作关系的能力。

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