堆场高杆灯照明在EPC管理模式下的质量控制

曹妃甸矿石码头三期工程
堆场高杆灯照明在EPC管理模式下的质量控制
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总承包供电照明QC小组
报告部门：总承包
中交第一航务工程勘察设计院有限公司
2011-12-30
一、工程概况
曹妃甸矿石码头三期工程拟在曹妃甸矿石码头曹妃甸港区新建2个大型专业化矿石进口泊位，泊位吨级均为25万DWT（最大兼顾到40万DWT），码头的设计年运量为3000万吨。

矿石堆场长约1600米，宽460米，采用35米高杆灯照明，高杆灯设置在堆场的南端和北端，共计16盏，满足矿石堆场及6条皮带机沿线的作业照明需求，达到矿石堆场及皮带机沿线不低于5lx照度值要求。

高杆灯采用电动升降式，主要由灯杆杆、可升降灯架、固定架、卷扬机、投光灯、电气控制系统、电缆及其所有安装材料和附件等全套组成。

高杆灯杆体采用多边形渐缩插接式，高杆表面进行热浸锌（内外表面）。

二、QC小组概况及成员情况
表1 小组概况表
表2 小组成员状况
二、选择课题
本项目地处曹妃甸矿石码头三期工程，气候条件差，常年风载荷大，自然地理环境较复杂，且唐山地区有发生重大地震灾害历史，预埋螺栓、基础、灯杆及灯头等各方面均可能发生严重的质量安全事故，高杆灯灯杆基础控制及灯杆结构的质量控制十分必要；而工程所在地粉尘大、盐雾情况严重，对于照度的要求较高，高杆灯进行精细化的设计、采购、施工管理尤为重要，以满足堆场区域生产生产作业照明需要。

曹妃甸矿石码头三期工程为现代化程度高专业化矿石装卸码头，整个装卸作业都实现高度的自动化，智能化。

堆场高杆灯装设摄像头，对堆场区域矿石装卸作业进行监控，高杆灯照明灯进行分组及综合控制，满足三相供电平平衡及节能环保要求，所以堆场高杆灯在满足照明工程的同时需兼顾堆场作业生产及综合控制的需要。

目前，大部分高杆灯照明工程都采取以制造厂商单一供货安装的方式，使得高杆灯功能的单一化，只满足照明这一功能；使用维护的复杂化，未能实现综合控制。

堆场高杆灯照明工程采取设计、采购、安装、调试试运行的EPC管理模式将弥补以上不足，实现高杆灯照明的智能化。

高杆灯的设计、制作、安装是多门学科交叉渗透的综合体。

涵盖了土建基础、钢结构、机械工艺、供电、照明、控制、监控等专业，涉及到设计、采购、制造、安装、试运行的各个环节，而且各专业间交叉范围多，结合紧密。

这就要求高杆灯结构安全牢固、制作工艺精良、安装使用方便，节能绿色环保。

所以在EPC 管理模式下的堆场高杆灯的质量控制尤为重要。

四、调查研究、分析现状
在项目实施前，QC质量小组通过调查制造安装厂商已实施曹妃甸地区堆场高杆灯照明的制造、安装及使用情况进行调查统计：根据使用单位的反馈意见及现场调查研究，对各个缺陷项目共检查了420个点，不合格点49个，合格率87.86%。

主要缺陷项目如下：
（1）存在设计及设备选型缺陷
（2）电气、控制预埋管数量不足
（3）高杆灯杆体焊接与防腐
（4）照度不足与照度不均匀
（5）高杆灯分组及综合控制未实现
（6）电缆采用直埋方式，容易受损
（7）灯盘升降及电气控制不灵敏
（8）高杆灯接地处理不规范
表3高杆灯质量缺陷频数、频率统计表
频数 N=51
累计频率%
10
20
30
40
50
2010
304050
6070
8090100
照度不足与照度不均匀
存在设计与设备选型缺陷灯盘升降及电气操作不灵敏灯具分组及综合控制未实现电气、控制预埋管数量不足电缆采取直埋方式，易受损高杆灯焊接与防腐
高杆灯防雷接地不规范
图1高杆灯质量问题排列图
通过以上分析可知，利用建筑物内金属体做防雷接地装置实施过程中出现的不合格因素原因主要有以下方面：
（1）存在设计及设备选型缺陷 （2）照度不足与照度不均匀 （3）灯具分组及综合控制未实现 （4）灯盘升降及电气操作不灵敏
从质量问题统计表及排列图可以看出，以上4个不合格因素占高杆灯问题的84.31%，它们是堆场高杆灯照明质量的主要原因。

五、确定目标
1、确定目标
根据制造安装厂商之前高杆灯制造、安装存在的问题调查分析，同时结合现今高杆灯制造单位与土建基础、电气、控制等设计单位资料提供不足、结合不到位的现状，确定在EPC 管理模式下对高杆灯的设计、制造、安装质量进行集中管理与控制，做到设备与土建基础中间资料交接齐全，高杆灯结构、电气、控制设计到位，达到结构安全、设计合理、制作优良、安装精确、使用方便、节能环保的要求。

确定以下目标：高杆灯土建基础及预埋件施工、钢结构及支架加工制造、高杆灯及灯具的安装调试均满足设计及规范要求；高杆灯制造安装合格率达92%，确保堆场高杆灯照明安装调试一次性合格。

图2目标计划柱状图
2、目标实现可行性分析
（1）充分发挥QC小组成员的技术优势，小组成员中多人具有丰富的电气设计及设备安装经验，并结合公司丰富的结构、设备、控制等专业的技术人才储备，有利于进行专业间、工序间的衔接与配合。

（2）建立健全QC小组质量保证体系，完善质量控制机制，通过安装前做好技术交底、安装过程中检查监督、安装完毕后测试检验，保证每道工序的质量。

（3）通过调查分析，掌握了高杆灯制造安装厂商的生产制造水平与技术实力，对该单位单位已完工的高杆灯设计、制造、安装质量存在量缺陷有足够的认识。

项目部在EPC质量管理模式下，将利用有利资源，在高杆灯设计、采购、施工全阶段研究对策，优化方案，科学施工，重点控制，能将安装合格率提高到95%。

六、原因分析
1、因果图分析
小组成员运用“头脑风暴法”，对堆场高杆灯安装质量问题进行分析，并制定
了以下因果图
2、要因确认分析
表4 要因确认分析表
七、制定对策
根据以上原因分析，针对主要问题采取以下对策：
表5 要因对策表
八、根据对策，落实实施
1、落实EPC管理模式下的质量管理矩阵
为了更好地明确各部门在EPC管理模式下堆场高杆灯质量管理过程中的责任，充分发挥项目部的团队作用，既有合作又有分工，清楚地反映出各部门或个人之间的工作责任和相互关系，便于项目各部门在实施过程中进行有效的协调，成功地完成项目的总体目标，根据各部门的专业特点，将在不同的工作阶段承担不同的责任，本着“分工明确、责任到人”的原则，对项目组织进行责任分配。

质量控制责任分配矩阵表
2、利用DIALUX 专业软件进行堆场高杆灯布设及照度计算分析
按招标技术规格书要求，堆场每组高杆灯安装灯具数量为12套，在进行照度分析后，满足矿石堆场及皮带机沿线照度达到5lx 要求。

在考虑本项目矿石装卸区域不同于城市广场及运动场地，属于生产作业区域，具有高粉尘、浓盐雾等特点，堆场每组高杆灯安装灯具数量为18套，分两层半幅荷花型布设，投射方向为矿石堆场。

选取高压钠灯光源，光通量为80000lm ，功率为1000.0W ，灯具数量为288套，灯具分类的根据CIE:100。

图 堆场点照度值计算
图：堆场等照度示意图
图：堆场灰阶等照度示意图
表：堆场高杆灯照度数值表
通过分析计算得到堆场高杆灯照度满足矿石堆场及皮带机沿线照度达到5lx 要求。

3、加强设计阶段的质量控制管理
1.设备厂商、结构、电气、监控专业间提供设计参数
（1）高杆灯基础设计质量管理
之前高杆灯厂家凭既往经验提供高杆灯基础参数后即进行高杆灯基础施工，未综合考虑曹妃甸地区细粉砂地质情况、风速大、唐山地区有东大地震灾害历史等自然情况。

设计部结构工程根据高杆灯的平面布置，向勘察单位提出勘察内容及工作要求，并要求高杆灯厂家根据高杆灯高度、材质、设备
形状提供高杆灯基础参数。

35米升降式高杆灯基础荷载参数
预埋螺栓与定位法兰参数
电气、控制系统提供预埋管参数
设计部结构工程师根据勘察报告及所提供的高杆灯设计参数进行高杆灯基础设计，基础形式为3根桩径为∅600mm的灌注桩加承台形式，满足高杆灯基础荷载水平力、垂直力、弯矩要求。

按高杆灯厂商提供的法兰、底座、垫片、螺母的厚度，设计螺栓外露墩台面尺寸为200mm，保证螺栓外露尺寸。

考虑高杆灯使用安全，防止被作业机械磕碰，设计墩台标高高出地坪300mm。

（2）双升降系统合理布局
根据监控系统厂家提供监控系统摄像头云台尺寸、法兰盘安装尺寸、接线箱安装尺寸、综合电缆尺寸、摄像头及小接线箱荷载设计监控传动系统；根据电气专业提供的灯盘尺寸、供电电缆尺寸、照明灯具及灯盘荷载设计灯盘传动系统。

高杆灯杆体内部布局充分考虑双升降系统两套卷扬机和电机设备位置，滑轮系统均匀布置，防止供电电缆、通讯电缆缆缠绕，缆绳交叉。

（3）分组和综合控制设计满足自动化、智能化要求
本项目高杆灯位于高杆灯矿石码头堆场，堆场区域大，高杆灯数量多，如果采用人工手动控制将耗费巨大的人力。

采取智能集中控制，智能控制照明系统，可以使照明系统工作在全自动状态。

考虑到三相供电平衡，提高电能质量，每套高杆灯编号为D1~D18的18套
灯具分为三组进行供电，分别由三套断路器与交流接触器进行控制。

每组含6套灯具，每两套为一小组，分别由A、B、C三相进行供电。

满足在不同供电条件下的照度均衡。

灯盘灯具布置图
灯具分组控制表
灯光控制置于高杆灯外部智能电控柜内，具有自动和手动控制功能并能进行高杆灯升降操作、地面试灯工程，自动开灯装置具有时控和光控两个系统。

此外电气箱交流接触器预留控制接线端子，并由控制电缆与高杆灯控制箱连接。

系统将按先设定的若干基本状态进行工作，这些状态会按预先设定的时间相互的进行切换，还可以通过编程改变堆场各区域的照度，以适应不同场合的要求。

智能照明可以将照度调整到工作最适合的水平。

4、采购阶段，设备选型提出高标准、高要求
设备采购及设备选型满足安全性、功能性、实用性要求，做到好中选优，优中选强。

（1）双升降系统设备选型
升降传动系统具备手动、电动两种工程能，机构传动灵活、升降平稳、安全可靠。

电动机功率选择恰当，转速慢，输出力矩大。

减速机构灵活、轻便，并具有自锁功能，变速比选配合理，灯盘电动升降时速度不超过6m/min。

主副缆
绳采用不锈钢材质，具有柔韧性好、强度高、坚固耐用的优点。

升降系统动作灵活、安全可靠、并设有上下限位和传动系统过载等保护装置。

（2）投射灯具设备选型
曹妃甸矿石码头堆场具有粉尘多、盐雾大的特点，对于照明灯具、电气控制箱的质量、技术性能提出了很高的要求。

矿石堆场高杆灯的照明灯具及电气设备要满足投产后的功能强，使用方便、寿命长、减少维护的要求。

照明灯具采用亚明ZY-NG1000钠灯。

灯具由高硬度轻质铝合金材料压铸成型，外壳进行密封和表面涂层处理，可在高温潮湿和各种腐蚀性等恶劣条件下长期使用；高反射率镜面反光镜，照明范围大、亮度高；透明件采用透光率92%钢化玻璃，透光效果好；反射器采用99.99%高纯铝反射器，阳极氧化处理，反射效率高效持久、扩散性佳、光束精确。

适用于码头、广场、建筑工地泛光照明。

灯具的技术指标
（3）电气控制箱设备选型
5、对高杆灯关键部位和工序的质量实行重点控制
针对施工中易出现质量通病的几个环节，设置质量控制点，制定预控措施，
对于关键部位或关键工序实行重点监控，做到预防为主，动态跟班监督，保证防高杆灯的施工质量。

（1）预埋螺栓、电气、控制预埋管
高杆灯基础在高杆灯设备厂商确定预螺栓位置、标高准确无误、电气、控制专业工程师确定预埋管线位置、数量、弯曲半径、管路连接无误后后方能进行隐蔽工程施工，预埋管线布置均匀、美观、合理保证了高杆灯的安装精度和进度。

（2）赴监造灯杆杆体加工质量
高杆灯采用棱台型套接式，高度达35米。

为保证杆体强度、锥度和防腐要求，项目部工程师赴生产厂家进行驻场监造。

剪板机、液压板料折弯机、埋弧电焊机等生产加工设备均在规定使用年限范围内，满足生产要求；钢板经报审检验合格后才能进行加工；杆体按分4段进行插接设计，灯杆一次成型长度大于8m，套接长度大于700mm；杆体焊缝经过探伤检验合格后方能进行下一道工序，不得有影响强度的裂纹、夹渣、焊瘤；检查杆体热浸锌工艺镀锌层厚度不低于86um ，镀锌层均匀、光滑、无毛刺、滴瘤和多余结块。

（3）灯盘制作功能性强，视觉美观
优美得体的灯盘不仅可以减轻对灯杆的风荷载负荷,在满足照明工程性前途下，与周围建筑物的协调也是矿石堆场的一道风景线。

面对照明半径大、照度要求高、布灯多的高杆的特点，灯盘制作从风荷载计算及使用功能上考虑，本项目高杆灯具有灯盘的直径小，漏空系数大,灯盘所受的风荷载作用小，对杆体和基座的威胁小，同时减小了升降装置卷扬机的提升负荷。

同时根据堆场高杆灯投射方向设计半幅荷花型灯盘，巧妙地集功能型和视觉审美于一体。

（4）灯杆插接组装、吊装过程的质量控制
灯杆插接长度大于插接处大端直径 1.5 倍，灯杆插接好后，检查配合间隙不得大于3mm ，杆长应符合设计要求，灯杆轴线的直线度误差不大于杆长的2 ‰。

高杆照明设施竖立后，用经纬仪做高杆灯的垂直度检查稍的误差控制在杆高的3 ‰范围之内。

5、调试试运行期间的检测检验
九、效果检查
在EPC管理模式下的高杆灯的质量控制，涵盖了高杆灯的设计、采购、制造、安装、调试、试运行的全过程。

照明效果可用亮度（照度）计进行现场实测，在矿石堆场范围内均匀选取50个点进行照度实测，测试效果如下：
照度满足技术规格书要求
（1）存在设计及设备选型缺陷
（2）照度不足与照度不均匀
（3）灯具分组及综合控制未实现
（4）灯盘升降及电气操作不灵敏
在控制室进行灯具分组及综合控制试验
灯盘升降装置设备选型优良
及电气操作不灵敏
曹妃甸矿石码头三期堆场高杆等照明设计合理，设备先进，制作优良，操作灵敏，
图5 活动前后目标对比柱状图
十、取得的经济效益、技术效益
经济效益：设计阶段，各专业间中间资料交接到位、配合严密，并加强了质
量预控与监控，避免了返工浪费，缩短了工期。

高杆灯升降系统工艺合理，设备
灯具选型优良，灯具分组及综合控制技术先进，既减少了使用单位的维护成本，
又节约能源。

技术效益：此次QC小组活动，充分发挥了EPC管理模式下的质量控制的
优势，解决了土建、结构、电气、照明、控制、监控专业间的衔接与配合，总结
出一套港口机电设备安装工程质量管理方法，有助于在今后高杆灯照明工程及大
型机电设备安装工程中借鉴与进一步实施。

十一、总结与打算
QC小组通过本高杆灯照明工程的质量管理，取得了。