摘要：电能表自动化检定系统是重要的电力工程项目之一，在建设项目中广泛应用了电力工程项目管理技术，特别是质量管理技术。文章介绍了单相电能表自动化检定系统的组成部分，分析了各个环节质量管理的关键技术。同时，针对建设工程质量管理，总结了若干有效的管理技术和措施，有利于推动电力工程项目质量管理的发展。
关键词：电能表；自动化检定；电力工程项目；项目质量管理
0引言
电能表自动化检定技术是近年来新兴的技术，由于可以极大提高工作效率，正在得到快速推广；在此背景下，电能表自动化检定系统正得到广泛的建设。在建设项目中，需要重视工程项目管理技术，特别是质量管理技术，才能确保检定系统的技术指标符合要求，确保工程项目的工期、质量、成本可控，确保建设项目符合预期质量目标。文章结合Z公司的单相电能表自动化检定系统的实例，分析和总结了电力工程建设项目中的质量管理关键技术。
1检定系统简介
单线电能表自动化检定系统由若干个基本检定单元组成。每个检定单元的赢家部分主要包含上料装置、输送装置、除尘及封印验证装置、耐压试验装置、外观识别装置、多功能检定装置、激光打标装置、下料装置、空箱缓存装置。软件部分主要分为管理软件和控制软件两大类。如图1所示。
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图1 单相电能表自动化检定系统基本检定单元结构示意图
生产调度平台下达检定任务，分控软件接收检定任务并向仓储系统申请待检任务中的电能表，仓储系统将载有待检单相电能表的周转箱输送至检定单元的上料装置，由检定系统完成单相表的全自动检定作业[1]。作业流程如图2所示。
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图2 单相电能表自动化检定系统作业流程图
2检定系统各组成部分关键技术
2.1上料、下料装置
机器人上料、下料装置能自动完成主线接驳、精确定位、抓取电能表、电能表移载、电能表方向匹配、电能表定位放置及空纸质周转箱码垛、阻挡定位等功能。质量目标：电能表移载定位节拍、空箱移载堆垛节拍、上料下料装置整体节拍要求；机器人应固定在牢固的基架上；机器人运动部分的接线应牢固、美观；机器人作业过程动作应流畅，无不合理动作轨迹；机器人空箱缓存时，应叠放整齐、稳定；纸质周转箱可靠定位，内膜不移位；上料的空周转箱自动送入空箱缓存装置，用于下料装箱；具备电能表在周转箱内任意位置不满箱的上料功能。具备应急保护与异常报警措施，在停电或停气的情况下具备断电断气保持功能，确保不出现掉表、定位失效等情况[2]。
由于容易发生周转箱中电能表的姿态错误、无表、周转箱定位异常的情况，因此在移载机械手上配置了漫反射传感器，采用真空吸盘移载方式；在机器人从周转箱中移载表计的过程中，当周转箱中出现电能表的姿态错误、无表、周转箱定位异常的情况时，漫反射传感器与吸取过程的真空度能判定是否为异常情况，并提醒人工干预，各信号采用互锁机制，确保检测过程的信号明确、可靠。考虑到安全防护功能，在机器人周边安装了安全护栏，配置门控开关，同时在上、下料装置间配置安全对射光栅。机器人在运行过程中，当安全围栏门打开或红外光栅被遮挡时，上、下料机器人能自动急停，并切断机器人本体电源。
2.2空箱缓存装置
空箱缓存装置能自动缓存上料完毕的空箱。采用滚筒线传输方式，将空箱输送至下料单元用于装箱。上料机器人抓表完成后将空箱放到空箱缓存辊筒线上，当空箱堆满4箱后辊筒线开始转动为下次上料机器人放空箱做准备；当下料机器人需要空箱时空箱辊筒线将空箱运输到下料机器人抓空箱处。要求空箱输送应平稳，叠放的空箱不会翻倒、塌落，空箱输送到位后，定位应准确。设计了两条空箱缓存装置，保证下料时有箱可取，上料时有位可放。转移的空箱跺为过斜错10°的交叉堆叠方式，可解决纸箱变形带来的堆高倾斜问题，输送、定位过程平稳可靠。
2.3输送装置
电能表输送线体采用双列平皮带传输方式，实现托盘的自动传输、准确分流、准确合流、自动识别，同时完成托盘的精确阻挡、定位，按装置工序配置合理的托盘缓存。质量目标：输送线装配质量及工艺水平应良好，输送线运转应平稳，无异响；工装板运转流畅，无卡板现象；输送线的启停和挡停位的停止、释放应平稳；输送线应能承担负载重量的1.5倍重量。
输送线采用铝型材框架，以平皮带为输送载体，通过电机的驱动，实现平皮带与支撑体的滑动（滚动）摩擦，依靠载体与托盘的静摩擦力，实现工件的物流传输。以托盘（6表1托盘）为输送介质，以RFID为信息载体，实现既定的功能。托盘组件采用BMC材质压模成型，输送线体支撑体等多数组件均采模具成型、卡扣式安装方式，既能保证零部件的加工精度，尺寸一致性良好，又提升了安装的速度、减小了安装调试的难度，能极大程度保证系统的可靠性。同时，在耐压、多功能检定等关键工序环节，设置了2组以上并行物流通道；关键作业工序并行多通道的设置，可实现同时作业，形成主备，确保系统的稳定、快速运行。
2.4除尘及封印验证装置
除尘及封印验证装置包含除尘、身份识别、封印验证等组件，实现对电能表的表面除尘、身份识别、封印验证功能。质量目标：除尘彻底，表面除尘的有效性符合图像识别要求，印灰尘引起的图像识别不合格率低于0.5%；电能表身份识别成功率、封印二维码扫描成功率、封印可靠性验证成功率不低于99.9%；封印可靠性验证准确率100%；各模块工作节拍在15s/工装板以内。
装置通过除尘组件实现对电能表的表面除尘，同时完成灰尘的收集；除尘彻底，防静电干扰，同时配置除静电装置，强劲去除静电，防止干扰除尘效果，造成二次污染。装置对电能表左耳封印、翻盖封印二维码进行扫描，并将封印号码、位置与电能表条码号绑定，上传至生产调度平台；通过真空吸盘的按压与吸取，验证电能表左右耳封印、翻盖封印是否可靠，并标示封印不合格表位。
2.5接拆线装置
接拆线装置是对电能表定位后，采用气动组件完成对被检电能表的电压端子、电流端子、辅助端子（校验脉冲、多功能脉冲、通讯口）的可靠压接。质量目标：电能表接线端子受压稳定、均匀、可靠，接线端受压不上缩，压接可靠；接拆线过程应流畅，压接形成应达到设计位置；整个检定过程中的温升应≤35℃；电流电压端子动作压力应≤60N，辅助端子动作压力应≤10N。
以气缸为动力组件，通过电磁阀的控制，实现端子的可靠压接；带有气路过载保护回路，可实现动作异常时的自动退回保护。电流端子可以采用头部镶银处理，能有效减小端子温升。组件具备兼容性，能正常接驳外形尺寸偏差±1mm，接线柱孔尺寸偏差±0.5mm的电能表；组件模具化，采用BMC材质，绝缘性好，尺寸一致性好，精度高。采用“一对一压接”设计，自动接拆线装置动作时，装置与表一一对应，其动力与控制元件均独立配置，从而能够保证压接可靠性。
2.6耐压试验装置
由耐压组件及相关配套设备组成，自动完成电能表耐压试验。质量目标：容量≥500VA；准确度等级5级；试验电压（有效值）：（0~4000）V，可调；波形：50Hz正弦波，波形失真度＜5%；电压持续时间：（0~99）s，可调，误差不大于±1s；多套设计，互为备用。
采用交流程控耐压仪，可同时对24块单相电子电能表进行耐压试验，耐压过程由计算机全自动控制，试验电压值及电压持续时间可通过软件设置。各表位的耐压回路各自独立，当某一个表位击穿时，不影响其它表位继续；每表位各有一个耐压击穿指示（采用声光报警），并有独立的泄露电流检测、击穿报警、高压自动切断等功能。由于本模块试验电压为高电压，危险性较高，因此在项目设计和管理中需要特别重视人身安全和设备安全。耐压试验全过程中有声光提示，发生故障时红灯闪烁，并发出声音告警。自动接拆线组件带过载保护回路，当自动压接遇阻时，可自动退回并告警；装置带隔离组件保护，当隔离门打开时，无法起动耐压仪，无高压输出，提高了操作的安全性。
2.7外观识别装置
通过工业相机，完成自动压接、通电后的电能表的液晶全屏显示和指示灯的拍摄，通过调用预先外观一致性预检台设置的标准模板进行比对，对电能表的外观尺寸、液晶屏字符的合格性进行判断，判定表计合格与不合格状态，并将不合格图片上传至生产调度平台。质量目标：直观和通电检查单元采集图像分辨率不低于130万像素；每幅照片的采集处理时间不大于3s；误检率应小于0.5%；错检率应为0%；工作节拍应不大于15s/工装板。
装置透明亚克力外罩采用黑色设计，隔绝外界光源的影响；同时在电能表上方增设工业光源（专为机器视觉、工业检测、工业体视显微镜设计的高亮度LED光源），在液晶屏幕拍照前，通过工业环形光进行打光，减少室内光与电能表亮度产生的干扰，从而显著提高图像质量。
2.8多功能检定装置
由单相电能表检定装置及相关配套设备组成，对经耐压试验合格的电能表，根据计量检定规程完成规定项目的检定。质量目标：准确度等级0.1级；测量范围：220V ，（0.05～100）A；标准时钟测试仪最大允许误差：±005s/d；需满足多路输出一致性；需要具备接线柱过热可靠保护；具备安全保护功能。
装置采用双PWM调制功率放大器，主副功放根据电流大小自动切换工作；误差计算器采用采用32位ARM处理器，通讯速率高，功能强大，多路脉冲同时输入并进行检测，无需切换；比对标准电能表和信号源都采用双串口通讯接口，从而脱机操作时信号源也可对比对标准表进行控制；整套单相线系统采用一个网络型标准频率计，从而时钟标准统一且便于检修。
2.9激光打标装置
采用激光刻码设备，根据电能表类型和检定时间，完成检定合格的电能表的检定时间、检定单位、电能表用途等内容激光打标，同时完成打标验证。质量目标：打标成功率≥99.99%；打标内容正确率100%，检定不合格电能表识别率100%；工作节拍≤15s/工装板；打标内容目视清晰可见。
自动识别不合格表，只对合格表进行刻码。出现无法打标的情况，自动停止输送装置运行，并告警提示。此外，加装了废气、颗粒收集装置，对激光刻码过程中产品的烟雾、粉尘进行收集消除，保证室内洁净度。
3质量管理关键技术
3.1充分发挥管理平台作用
在“四个平台”中，管理平台的重要性往往容易受到忽视，作用未能充分发挥出来。应充分发挥管理平台的作用，将工程项目管理贯穿于投资决策、项目设计、项目施工、后期运营的全过程中，从而提高工程项目管理质量[3]。
3.1.1充分重视并落实项目计划
计划职能是管理平台的首要职能，工程项目的各项工作都以计划为依据，对工程项目的全过程的所有活动进行周密安排；工程项目计划是工程项目实施的指导性文件。制定项目计划应尽可能全面，包括：前期工作计划、设计工作计划、招投标计划、施工作业计划、机电设备及主要材料采购计划、建设资金使用计划等，充分减少未知和不可控因素。如果计划制定不完整，可能导致工程施工过程中项目成本的增加、项目工期的延长等后果。在计划职能中，可研报告的编制和评审具有重要的作用和意义。需要重视前期调研工作，提高可研报告编制质量；同时，严把可研报告评审关，确保项目计划的可行性和经济性。
3.1.2优化组织形式
工程项目组织使得项目顺利实施。在明确各部门职责的基础上，建立行之有效的规章制度，使工程项目各阶段、各环节职能到位、责任到人，从而形成一个高效的组织保证体系。在充分理解和应用传统组织形式的基础上，可以进行创新和优化，提高组织效率。此外，为了充分调动各管理层及一线员工的工作积极性和创造性，可以制定约束、激励机制及相应的奖惩办法[4]。
Z公司的自动化检定系统中，流水线施工项目的组织形式总体上采用经典的多层次组织形式；同时加入了项目管理办公室（PMO），负责项目的监督和总体协调。有效发挥PMO的作用，能够有助于创建和实施统一的流程和体系；能够在客观的位置上对所有的项目进行可预见性的评估；协助消除项目之间的冲突和重复劳动，优化资源配置；PMO还可作为跨项目的信息交换与沟通平台。组织形式如图3所示。
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图3 加入PMO的多层次组织形式
3.2质量目标的设定
设定质量目标时，需要特别重视目标的可度量性，具体可通过质量控制图、因果分析图、直方图等方法，以及国家的质量管理和技术规范等进行度量。此外，需要关注质量目标的可验证性：项目是否按时完成，成本控制是否在预算范围内，是否出现质量缺陷，是否发生安全事故，生产效率的高低，项目收益的好坏等。在目标设定及项目初期阶段，可研报告和项目实施方案具有重要的意义[5]。
3.2.1可研报告
可研报告，作为项目申请材料的重要组成部门，除了会影响项目的审批和立项之外，还很大程度反映了工程项目的质量目标。因此在编制可研报告时，应力求完善、准确，能够指导立项后工程项目的实施。可研报告中应详细描述项目的建设内容及具体实施方案，写明量化的预期目标。Z公司的单相电能表自动化检定系统建设项目的可研报告中，写明了检定系统的总体技术指标要求、检定系统功能以及运转流程，系统的安全隔离措施，以及控制软件部分的功能和要求；同事还预先考虑到今后功能增加时拓展的需要，预留了相关的硬件和软件裕量。由于前期做了大量的调研和摸底，可研报告中的质量目标与最后的实际情况非常符合，对工程建设起到了重要的指引性作用。
3.2.2项目实施方案
建设实施方案是指导工程施工的重要纲领性文件。内容应包括工程简述、工程性质及特点、工程规模、工期要求、电气施工依据及内容；项目管理组织架构、施工现场组织机构、施工现场组织原则，同时需要明确项目现场各个岗位的职责、施工人员及岗位职责。具体工程的施工方案应具体到资料准备、施工材料准备、施工机具准备、施工力量配置、施工工序总体安排、主要工序和特殊工序的施工方法；应提出质量保证措施、质量保证体系及技术组织措施，具体化施工材料的控制措施、技术人员及施工队伍素质控制措施、施工过程施工操作的控制措施。施工方案编制中还应考虑环境保护及安全文明施工。项目实施方案力求符合质量目标，并且具备较好的可行性、经济性。
3.3质量目标的控制
质量控制的目的是保证按照任务书规定的数量和质量完成工程，使工程顺利通过验收，交付使用，实现使用功能。工程项目实施控制是一个积极的持续改进的过程，作为一个完整的控制过程，具体包括工程项目实施前的准备工作、项目实施监督、项目实施过程跟踪、实施过程诊断[6]。
3.3.1质量目标的早期控制
质量控制的核心是目标控制，使得整个项目的实施符合质量目标。质量目标具备独特的特性，一是可变性，在项目实施中由于上层组织战略的变化、实施环境的干扰、新技术新产品的出现等，可能导致需要修改目标；二是工程项目中有许多目标，经常容易产生目标争执，在控制过程中必须保证目标系统的平衡；此外，外界环境变化可能对项目实施造成干扰，项目目标与环境之间的交互作用成为控制的难点，因此应加强对环境的监控和预警[7]。
按照项目寿命期的影响曲线，项目早期控制的效果最大，所以控制措施越早作出，对工程、对目标影响越大、越有效。由于在早期对项目的功能、技术标准要求、实施方法等目标尚未完全明确，或没有足够的说明，使得控制的依据不足，因此人们常常疏于在项目前期的控制工作。这是很容易出现的，但通常又是非常危险的，需要加强建设项目前期的控制。Z公司在项目实施工程中非常注重前期的控制，可研报告和实施方案经过了数次的修改完善、技术评审；严把招标采购和合同签订关；成立专门的建立项目部，做足开工准备工作；详细制定了施工方案及审批表、物资领料单、技术与安全措施、应急预案等，确保工程项目施工稳步推进。
3.3.2控制点和控制期的设定
为了便于有效地控制和检查，对控制对象要合理设置控制期和控制点。控制点通常都是关键点，能最佳地反映目标，一般设置在：重要的里程碑事件、对工程质量有重大影响的工程活动或措施上对成本有重大影响的措施、主要合同、主要的工程设备和主体工程[8-9]。
控制期是提供项目报告、做出阶段核算、召开协调会议的时间间隔，建设项目通常按生命期划分成几个大的阶段，按年、季、月、周划分控制期。通常一年以上的项目，控制期以月计；对工期较短的项目控制期可以为周或双周。控制期越短，越能早发现问题，并及早采取纠正措施；但是计划和控制的细度和管理费用会大幅度增加。在特殊情况下，如对重要的、风险大、内容复杂、新颖的项目或项目单元，可以划小控制期，做更精细的计划和更严密的控制。Z公司建设项目中，每日编制简短日报；每周末编制周报，对本周工作完成情况进行总结，简述主要工作及辅助工作开展情况，安排下周工作计划；每月编制相对详细的月报，记载本月完成的基建项目情况、生产设备建设情况，并做出下阶段工作安排。除了以上定期的时间节点，在楼宇土建完工、自动仓储工程开工、检定流水线工程开工、质检部门对系统进行检测等重要的环节设置控制期，做更精细的计划和更严密的控制[10]。
3.4重视标准化建设
工程项目管理中的标准化是指：为在一定范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。标准化有利于改进产品、过程、和服务适应性，防止贸易壁垒，促进技术合作。制定标准需要遵守有关法律法规，以实践经验和科学发展的综合成果为依据，并不得和基础性的国家标准、国家标准、行业标准相抵触。一般的程序为：标准的申报与立项、大纲编制、征求意见稿、征求意见、标准送审、审批报批。具体可从项目管理、常规工作、工程技术方面着手，编制技术标准、管理标准、工作标准[11]。
工作标准包括作业人员通用工作标准、作业人员岗位工作标准。Z公司在项目实施中，编制了实验室检定与检测领域的计量标准化作业指导书，规范电能表自动化检定作业管理，指导作业人员标准化作业。此外，Z公司在项目实施过程中，总结电能表自动化检定系统的技术指标要求、安全防护要求、试验项目及要求、安装调试规范、验收标准等，以及生产调度平台、仓储系统、智能电能表密钥管理系统等相关系统的技术要求，编写了技术标准《电能表自动化检定系统技术规范》，可以作为企业在设计、制造、采购与验收电能表自动化检定系统时的技术依据。推行和实施标准化作业，能够提高工作质量和效率，降低作业风险。
4结语
电能表自动化检定系统建设项目，具备电力工程及工程管理项目，同时还要满足计量科学及法制管理的要求，对建设项目提出了较高的挑战。在电能表自动化检定系统建设项目中，压紧压实每个环节的质量目标，切实有效发挥管理平台的作用、重视质量目标的设定、加强质量目标的控制，重视标准化建设，。确保工程项目符合质量目标要求，保质保量按时优质完成。
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论文作者:邹成伍,潘华,肖雨涵,沈卫魏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：电能表论文; 空箱论文; 装置论文; 项目论文; 目标论文; 质量论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第22期论文;