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摘要：水轮机设计的情况会影响到产品最终的质量性能响，因此提高水轮机的设计质量非常重要，而提高水轮机设计质量的重要措施就是标准化。本文首先分析了水轮机设计的质量管理，然后就水轮机设计的标准化的必要性及具体工作实施进行了相关探讨。
关键词：水轮机；设计；质量管理；标准化
一、水轮机简介
水轮机是一种将河流中蕴藏的水能转换成旋转机械能的原动机，当水流流过水轮机时，通过主轴带动发电机，将旋转机械能转换成电能。水轮机大致分为两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。与发电机连接成的整体称为水轮发电机组，它是水电站的主要设备。水电站是借助水工建筑物和机电设备设备将水能转换成为电能的场所，在未来，水能资源的开发和利用将成为资源开发利用的主导能源，所以，水轮机的设计对我国水能资源的开发起到很大的推进作用。
二、水轮机设计过程的质量管理
（一）水轮机设计的现状
由于设计人员平时不善于积累设计资料，不能有效地利用现有手段查询、借鉴，而是重复画出和已有的完全相同的新图，造成出图的重复性，或者画出大同小异的相似图样，造成出图的多样性，使设计人员将时间和精力花费在重复劳动上，导致制造阶段工艺准备工作中出现不必要的工艺规程和工艺装备多样性，使产品结构的继承性差。
产品设计中普遍存在的一种现象是，设计中任意提高精度及用材。特别是年轻设计人员，总是喜欢选择精度高，刚性强度好的方案进行设计，以致于对一些非重要零件都给了很高的精度等级和过多的用材，造成零部件的精度和刚度选择远高于产品的使用性能要求，从而造成加工困难、生产周期长及产品成本增加等。设计人员往往是追求完美，过多关注于功能、性能等方面，而忽视了产品的成本。比如在进行产品设计时，片面地认为多选用优质材料就能保证产品质量，对一些非重要零件也都选用优质钢材制成，造成极大的浪费。
部分设计人员因经验不足，掌握的信息太少，对标准件、通用零部件的生产、供货等了解甚少，本来花很少的钱就能买来标准零部件，却偏要自己画图加工制造，不但增加成本，还延长了制造周期。
（二）设计过程的调查分析和设计基准书的编制
通过对不同设计人员的调查结果表明，设计者分析的项目主要有：客户的要求；计算过程及结果的分析；设计中采用的规格和标准；制造工艺的分析；参考图样的内容；对于安装、运输、运行的分析等。无论是经验丰富的还是年轻的设计人员，都是采用近似的设计方法进行设计，但两者在设计质量和效率上的差距是巨大的。通过对不同层次设计人员设计过程的分析和比较，搞清设计中的要点和窍门所在，由此得出，只要提练并规范出经验丰富设计人员的设计标准就可以提高设计质量和效率。可以对经验丰富的设计人员在每一个设计环节中，对采用的步骤、方法、依据等问题进行调查，并逐一整理成书面材料。整个设计过程可以分为规格标准和结构强度计算等技术上可以确定的内容和方法，并可以用比较简单的文字表达出来。
（三）设计过程的审核
水轮机是不能在工厂进行性能试验的机器，其最终的产品质量取决于出厂前的制造质量，特别是设计的优劣会对产品最终的质量性能有很大的影响。正因为如此，提高设计质量是一项重要的课题，而标准化是提高设计质量的重要措施。但是水轮机产品并不能系列化，仅依靠标准化还不能很好地保证设计质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆每个阶段分别列出各个需要审议的内容，由设计、制造、品保等各个部门的人员共同对相关的制造、安装、运输、运行等各方面内容进行审议和商讨，发现问题后及时在设计时采取措施给以解决，防患于未然。
三、扩大水轮机设计标准化范围的必要性
对于水轮机这样的成套设备，不管是其性能和功能，还是其安装、制造、运行等各方面，涉及的技术领域非常广泛，设计过程很难用文字完整表述出来。这样就要求设计人员一定要具有丰富的经验以及广泛的知识。
随着企业国外项目的增多，经营环境的变化，以及设计人员的新老交替，有很多靠以往设计过程解决不了的各种问题就逐渐显露出来了。尤其是依靠设计人员斟酌处理的范围过大，造成即使是类似的零件也会因设计人员的不同而产生不一样的设计结果。再加上水轮机设备价格的降低，对设计水平的提高以及标准化实施水平的要求也日益增强。对尽可能多的零件和总成件实施标准化，就能达到提高设计质量和继承技术资源的目标。
四、水轮机设计标准化工作的实施
（一）设计程序的标准化
效率最高的且最理想的设计是不需要设计者绘图，只要输入机组的规格要求和主要参数就能够快速自动地完成设计，并且生成整套生产图样。实现自动化的设计不仅需要零部件的标准化，还需要对设计过程，判定基准等进行标准化。
水轮机的设计工作需要投入大量的人员和时间，要将整个设计过程和设计思路，全部用数据或公式表示出来，然后编排出计算程序软件，这更是一个庞大的工程。此外，对于零部件和总装配件的布局设计，需要根据具体情况。因为设计过程过于复杂并且很难明确，难以做到全部的标准化，只可以实现一般性的程序，虽然可以编制出水轮机自动设计程序，然而因为客户或具体技术的原因使许多项目与当初设计的规格不一致，用程序自动生成的图样往往需要进行大量的修改，因此很难做到减少设计时间及提高设计质量的预期效果。
（二）水轮机零部件的标准化
标准化的内容非常广泛，可分为设计方法的标准化与硬件的标准化，以及设计程序的标准化等。因为硬件的标准化比较容易实现，又可以很快看到成果，因此可以首先开展了水轮机零部件标准化的工作。
对于大直径的螺母、螺栓、销等没有国家标准的零件，每个项目在设计时都是根据设计者的经验分别设计出图，后来随着设计图样的增加，通过不同项目设计图样的共享来缩短或减少这些零件的设计，逐渐地我们以积累的图样为基础，根据企业自身特点，参照相关标准进行了分类整理，最后形成了一系列的标准图样，有效地减轻了设计工作量。
随着标准图样的增加，可以制定了水轮机产品的标准号。通过对水轮机零部件的标准化，不仅大大提高了设计效率，也明显提高了制造采购的效率，同时有助于提高产品质量。
（三）成套部件的标准化
水轮机全部设计过程的标准化不但要花费大量的时间，而且达不到良好的效果。但是像主轴密封、轴承、主轴等部件，以主轴直径为代表进行单元总成的标准化和系列化是完全可行的。所以分别将各种类型水轮机的单元总成按其代表尺寸进行标准化和系列化，做到只要其代表尺寸一确定，就可知道所有的相关尺寸。
结束语
鉴于水轮机在我国水能资源的开发和利用中的重要作用，其设计开发的过程非常关键。通过对其设计过程中的质量管理，有效地提升水轮机的设计、制造、安装、运输、运行过程中的质量。此外，将标准化的措施运用到水轮机的设计中对于提升水轮机的设计质量具有非常重要意义。
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论文作者:祝国锋
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/6
标签：水轮机论文; 设计人员论文; 图样论文; 质量论文; 过程论文; 标准论文; 零部件论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;