汽轮机转子材料研究（精选8篇）
汽轮机转子材料研究 篇1
0引言
转子作为工业汽轮机的核心零部件,其具有造价成本高、图纸构成体系复杂、加工精度高、工序多等特点。加工转子的设备主要是车床,与绝大多数汽轮机厂一样,杭汽轮车间也基本上使用了数控车床,但使用的还是传统的二维纸质工艺( 工艺卡片和零件图纸) ,生产加工时操作工需反复的查阅工艺卡和转子图纸;而且熟练的数控操作人员也很少,即使是2 ~ 3 年的数控学徒,仍然需要师傅手把手带着加工转子,若是培养熟练的数控操作工却需要投入大量的人力、物力和时间,这大大降低了转子的加工效率和数控机床的使用率。
随着计算机软件及计算机辅助技术的日趋成熟,利用三维模型表达工艺信息已是一种趋势[1,2,3,4]。三维工艺具有管理灵活、信息传递方便的特点,能以纸质工艺文件不可能提供的表达方式,更加直观地表现加工过程,缩短操作工学习时间,提高生产效率,所以进行转子三维可视化工艺项目的研究显得尤为重要。
本研究结合数控编程软件Edge CAM与仿真软件Vericut的优势[5,6,7,8,9],编写转子整个车削过程的数控程序,在转子进入车间实际加工前进行虚拟仿真验证,最后编写三维工艺说明书以及制作加工视频。
1典型转子的工艺调研与建模
1. 1 典型转子实际加工过程调研
本研究对T8845 转子进行加工流程跟踪,从毛坯到最后的动平衡,跟踪时记录每道工序加工时所用到的机床型号、装夹方式、刀具( 刀具名或者物号)及加工参数( 转速、进给率、切削深度) 等。
将跟踪信息进行汇总后,绘制出的实际加工工序图( 部分图) 如图1 所示( 图1 中以序号大小来表示加工的先后顺序) 。
由于转子粗加工、热处理、热跑、探伤等过程中不涉及到数控编程,本研究截取了转子半精加工及精加工过程进行编程,并结合车间师傅的操作经验,对转子半精车( 精车) 过程进行了工序上的优化。
1. 2 Solidworks软件建模
转子精加工所用的机床是新二汽转子分部的沃伦贝克1 400 车床,因此本研究对该车床尺寸进行实测,在确保车床及其辅件重要尺寸正确的情况下,对模型进行简化处理。加工中所用的刀具,如若有工装物号,则在PDM上调出图纸,依据图纸建立车刀模型; 如若无物号,例如自磨刀,则也根据实际测量的尺寸进行1∶ 1建模。
Solidworks建立的车床、刀具3D模型如图2 所示。
转子通常由5 个轴段组成,需逐一建立各轴段,然后装配成一体。转子在半精加工前中间毛坯的处理方式是在成品尺寸的基础上,径向和轴向单边外扩2. 5 mm,即转子中间毛坯外圆和轴向尺寸单边留有2. 5 mm的余量。
转子成品和中间毛坯的三维模型如图3 所示。
2数控编程及程序验证
2. 1 Edge CAM软件数控编程
转子成品和毛坯导入Edge CAM软件,经过移动调整后,使毛坯与成品同轴,并且毛坯通流段左右端面离成品通流段左右端面距离为2. 5 mm,设置成品通流右端面为加工零点。在编程前需建立刀具,实际转子加工时使用了成型刀,所以需建立非标刀具。但是由于软件的限制,不能将车刀3D模型整体导入,只能导入刀柄,刀片需在软件中自定义图形后通过拉伸的方式建立,然后与刀柄装配起来。笔者按如上所述的方法依次创建加工所用的40 多把车刀。因为刀片只能按某个方向拉伸获得,本研究建立的车刀与实际加工用的车刀在刀具的一些角度上( 例如前角、后角、偏角) 等存在着差异。
本研究按实际加工所用刀具的顺序在Edge CAM软件中建立刀具库后,开始进行数控编程。半精加工与精加工的内容包括车转子各外圆与各端面,割高、低压级叶根槽、汽封槽、平衡槽等等。编程时需要将加工顺序与图1 所示的顺序一一对应。
机床的控制系统不同则其使用的数控程序代码也不同,目前主流的控制系统有Seimens和FANUC的,沃伦贝克1 400 使用的是Seimens840D的控制系统,所以需在Edge CAM后置处理器中配置840D的控制系统。配置后输出所有工序的数控加工代码,并按图1的数字代码给每段程序进行相应的编号,例如NC程序号为103,即代表图1 中103 所对应的加工工艺内容: 粗车T型槽中的直槽。
2. 2 Vericut软件程序验证
数控编程后需对程序进行验证,验证其刀路的合理性,如刀具是否选用恰当、刀具是否会与转子和机床辅件撞刀、加工后会不会产生过切及残留等。本研究将机床及其辅件导入Vericut中,对机床模型进行搭建并对各件设置运动属性,包括机床的床身、主轴、花盘及卡爪、刀架、尾架和中心架等。创建模型后,需要配置Seimens840D控制系统,导入转子成品和毛坯,设置工作坐标系,建立刀具库,载入数控程序。完成后开始进行程序验证,界面如图4 所示。
当刀具与转子或机床辅件发生碰撞时,程序会在相应的程序段报错,此时需要返回Edge CAM,对相应的程序进行修改,比如改变切削位置、进刀点、退刀点等等,直到Vericut仿真验证时不产生错误。完成虚拟加工后需要对车削加工后的转子与原转子成品进行分析,Vericut软件提供了自动比较的功能,可以将仿真加工后的模型与设计模型叠加在一起进行精确的比较,检查零件加工中存在的过切和残留,并生成超差的报告。根据报告中超差的位置,仍然需要返回EdgeCAM对相应位置的程序进行修改,直至不存在超差。
3三维工艺说明书编写
本研究完成上述工作后,将所有资料进行整理,最后编制出一份T8845 转子加工指导说明书。说明书中详细说明了转子在沃伦贝克1 400 车床上需要加工的工序,并给出了转子加工的顺序和对应的程序、车刀的选用及使用次序、车刀如何装夹及对刀点、中心架及尾架的使用时间点等等,详细内容可见Word版的三维工艺说明书,三维加工步骤可观看对应的车削视频,说明书( 部分) 和视频如图5 所示。
4结束语
本研究以典型转子T8845 为例,结合工艺设计人员的经验与车间实际加工信息,利用三维模拟软件Edgecam、Vericut的优势,在转子实际加工前进行数控仿真与验证,提前能够发现及避免加工中的撞刀、过切等错误,确保转子实际加工过程中的可靠性。最后笔者给出了一份转子加工指导说明书和加工视频,致力于能使新员工能更直观、全面地认识转子加工刀具的结构、性能和转子加工工艺顺序。研究期间,在沃伦贝克1 400车床上用三维工艺替换了原先的纯纸质工艺,试验结果表明,即使是操作车床2~3年的操作工也能通过查阅说明书或者加工视频独立的完成转子的数控加工,从而节约其学习成本和时间,大大提高了转子的加工效率。
转子三维工艺项目是顺应公司降本增效、精益化生产,跟上智能制造潮流的一项举措[10,11],首先在某台数控车床上试行,进而推广到公司所有的数控机床,实现公司产品加工的模块化、精细化、智能化,增加公司在同行业领域中的竞争力。但是本研究只是三维工艺的前期探索,探索中发现由于编程所用的刀具与实际加工刀具的不一致,导致Vericut软件仿真验证时,无论如何修改程序,都不能解决过切残留问题,该问题急需在下一阶段中进行解决。
摘要：针对转子二维工艺加工效率低和数控机床利用率低的缺点,对三维工艺进行了探索研究。以典型转子的加工过程为模板,建立了实际加工的机床、刀具模型和转子成品、毛坯模型,利用EdgeCAM和Vericut软件进行了数控编程、虚拟加工、程序验真及修正,最后制作了三维工艺说明书和加工视频,将原纸质工艺与三维工艺进行了对比。结果表明,转子三维工艺清晰直观地展现了转子的整个加工过程,能够指导新员工独立完成加工任务,减少其学习时间,提高转子的生产效率,降低生产成本。
关键词：转子,三维工艺,EdgeCAM,Vericut
参考文献
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汽轮机转子材料研究 篇2
关键词：核电汽轮机；转子轮槽；支承分度系统
引言
由于核电低压转子重量大，加工轮槽时切削力大，因而要求支承刚性要好，分度积累误差要小，因此对支承和分度系统，我们在数控镗床加工轮槽试验中使用了专门支承分度系统，并对该系统进行了试验检验。
1.支承分度系统结构
该系统轴承支承的支承载荷为120T，液压夹紧力为35T。如图1所示，支承系统采用了静压轴瓦，液压夹紧，使整个系统有很高的刚性，在轴瓦给油托起，液压夹紧和分度之间用
PLC顺序控制，液压系统的压力也有监控以保证安全性。分度系统采用圆光栅闭环控制，以保证分度精度。
2.液压轴承支承系统刚性试验
选择和核电转子材料一样的30Cr1Mo1VA试验件作切削加工试验，加工设备选用2WF180-NC数控镗床。其主轴直径Φ180mm，固定工作台16m×6m，可以满足转子安装的要求。该试验中试件重11T，跨距为4m，外圆直径为φ1200mm，。试验时按参数Vc=26m/min、f=25mm/min进行粗铣；按Vc=30m/min、f=15mm/min进行半精铣；按Vc=35m/min、f=25mm/min进行精铣，得到以下结论：
2.1夹紧与放松状态转子轴径仅下沉0.02mm，对加工精度影响极小；
2.2加工中发生轻微振动，且叶轮处振动最大，加工面粗糙，仅达到Ra1.6。分析原因是试件刚性不足，切削力过大造成，而支承系统刚性是很好的，使用实际转子时，系统刚性会增加，振动会减少，粗糙度精度会提高，可以满足转子轮槽加工要求；
2.3轮槽型线加工精度满足设计要求。
3.分度精度试验和监测
用三十六面棱镜对分度头单独进行检查，分度精度实测结果为±15″，反映在叶轮外圆上的节距误差为±0.063mm，该分度精度完全能够满足轮槽分度精度要求。
3.1轮槽的分度精度是转子最重要的技术要求，分度机构稍有不稳定，造成分度错误，就将造成整根转子报废，造成巨大损失。因而轮槽加工中上均配备了分度监测机构，以检查分度机构分度的正确性，而我们所选用的液压支撑和分度装置，有数控分度装置，却没有监测装置，对转子轮槽加工带来不确定性。因而寻求分度监测方法，对分度机构工作的准确性加以监控，就成为安全可靠地使用支承分度机构的关键。利用分度头本身的分度装置，在叶轮的最外圆上预铣五十六个宽10mm，深5mm的小槽，作为“监测槽”，监测槽在后续轮槽加工中被加工掉。由于无切削过程的影响，监测槽的精度要好于轮槽加工时的精度，经检测这些小槽，相邻两槽之间的节距误差在0.10mm之内。
影响轮槽分度精度的因素主要有两个：
⑴ 转子分度不到位，经打表测量分度盘卡爪与联轴器有相对位置误差；
⑵ 机床主轴的Y方向上出现“0”位漂移。
有了“监测槽”，在每次加工分度后，都在主轴上装夹Φ10mm样棒，用“监测槽”检查分度精度，由于转子分度值的变化误差在15"内是随机的，因此在第二次分度，即实际加工中没有必要按“监测槽”找到“0”位，在实际中这样也做不到。设计要求两轮槽节距公差±0.13mm，因此规定主轴在“监测槽”的±0.05mm之内即允許加工，这样即保证了轮槽加工的定位精度，又方便了工人实际操作，使工艺简单化。“监测槽”是转子分度的实在位置，误差极小，完全可以用来检测加工时的分度精度。
4.结语
通过对支承分度系统试验表明本支撑结构有足够的刚性，能保证加工系统的稳定性，防止发生振动，满足加工精度和粗糙度。分度机构有足够的分度精度，能保证轮槽的均布要求。
参考文献：
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汽轮机转子材料研究 篇3
近年来, 随着国家经济技术的飞速发展, 各地方电厂装机周期非常短, 因此对电力设备制造厂的供货周期要求严格;目前汽轮机转子供料紧张, 经常与静子部分制造不能同步。因此要求实现将转子直接发送至电厂后现场装配。现以60万机组低压缸为例, 对静子内部套轴向通流进行测量、修配工艺方法进行说明介绍。
2 测量方法
2.1 轴向水平方向测量要求
(1) 平尺端面与隔板下半水平中分面平齐, 测量平尺与基准平尺必须用螺钉与接合面顶死无间隙 (塞尺检测间隙) 。
(2) 测量点在平尺与隔板两侧的接合面附近, 每个测量面需要测量4次并记录。
(3) 将基准平尺固定在低压反向第一级隔板出汽侧处, 并测量出该基准平尺与测量平尺的实际厚度并记录。
2.2 低压部套径向通流的测量
(1) 低压1#内缸部套的找中
在预装台调整假轴与1#内缸同心, 要求a、b、c三点一致, 允差0.05mm, 在反向第五级隔板出汽侧测量, 见图1。通过修磨垫片调整各部套与假轴同心。
(2) 低压1#内缸在2#内缸的就位
在预装台调整假轴与2#内缸同心, 要求a、b、c三点一致, 允差0.05mm。在正向第六级隔板出汽侧测量, 见图1。通过修磨垫片调整1#内缸与假轴同心, 要求a、b、c三点一致, 允差0.05mm, 在正反向第五级隔板出汽侧测量, 见图1。同时确定1#内缸与2#内缸轴向位置, 通过测量1#内缸第五级隔板内环出汽侧与2#内缸第六隔板内环进汽侧的距离, 测量左、右两点, 允差0.10mm。
(3) 2#内缸在低压外缸的就位
2#内缸在低压外缸内初步就位, 通过修磨垫片调整中心, 见图1;确定2#内缸在低压外缸的轴向位置, 测量左、右两点允差0.5。通过修磨垫片调整中心即a=b, c= (a+b) /2+0.13。
(4) 径向通流的测量
在无转子状态下, 通过测量假轴到各级隔板 (套) 内孔左右及上下值, 按以下公式计算B值即为通流值:
B=A+ (d/2) -D/2-H
A-假轴外圆到各级隔板内孔距离;B-通流值;d-假轴直径;D-转子直径;H-隔板 (套) 内孔到汽封齿高度。
2.3 低压电端、调端轴向通流的测量
电端、调端测量记录轴向通流尺寸时都要将基准平尺的厚度计算在内。将作为基准的平尺用顶丝固定在低压调端第一级隔板下半出汽侧, 作为测量基准。
电端、调端各级隔板轴向数据的测量与记录:
测量正反向第二级隔板进汽侧FC2′尺寸时, 测量基准平尺与第二级隔板进汽侧的开档尺寸并记录。测量正反向第二级隔板出汽侧BC2′尺寸时, 将测量平尺固定在第二级隔板下半出汽侧后, 测量基准平尺与该测量平尺的开档尺寸并记录。
在正反向第三级隔板进汽侧FC3′尺寸测量时, 将测量平尺固定在第三级隔板下半进汽侧, 测量基准平尺与测量平尺的开档尺寸, 该开档尺寸要将测量平尺的厚度考虑在内。在正反向第三级隔板出汽侧BC3′尺寸测量时, 将测量平尺固定在第三级隔板下半出汽侧, 测量基准平尺与测量平尺的开档尺寸, 测量平尺厚度尺寸不计算在内。
在正反向第四、五、六、七级隔板进出汽侧尺寸测量时, 按照与正反向第三级相同的方法进行测量, 测量所得到的数据填入表1中相应位置。但应注意, 第六、七级隔板测量时平尺一定要与隔板接触面紧密贴合无间隙, 否则误差将变大。
3 数据整理分析与计算
整理测量结果并记录入表1中, 计算各测量结果的平均值, 平均值通过取左、右两数相加除以2得到。
将各级隔板测量结果与理论数据对照, 各级隔板轴向尺寸测量值的平均值与名义值的差减去公差值即为应处理量。对于各级隔板的出汽边的测量值如果比名义值大, 则隔板需要处理, 但如果小则隔板不需要处理。而对于各级隔板进汽边的测量值比名义值大, 则隔板不需要处理;如果小则需要处理隔板, 具体处理数据视测量结果决定。
对不同型号300MW、600MW机组有不同级数及通流数值, 因此具体执行时应以所装机组的低压通流图来算得名义值。
4 结论
通过以上方法的数值测量, 与以往有汽轮机转子测通流数据进行比较, 完全符合设计要求。自2006年以来已有多台机组实现了转子现场装配, 在实际应用中, 效果良好, 满足了设计及使用要求。作为一项技术创新, 极大地提高了生产效率, 对今后高压机组无转子装配起到借鉴作用。
摘要：汽轮机供货周期短, 汽轮机转子与静子部分的制造周期不同步, 需要将转子直接发运至电厂后装配。为此, 文中以60万机组低压缸为例, 介绍了在无转子的情况下, 对静子内部套轴向通流进行测量、修配的工艺方法。
汽轮机转子材料研究 篇4
28Cr Mo Ni V钢是杭州汽轮动力集团公司引进西门子反动式系列工业汽轮机转子锻件的重要材料,其长期在高温、高压、低温、潮湿等恶劣工况下高转速运行,需具有足够的高温持久强度、合理的强韧性匹配及较低的脆性转变温度。为防止转子发生脆性损伤,要求转子服役时始终处于韧性状态,即要求机组运行温度应高于转子的脆性转变温度。随着能源紧张和环保压力的日益突出,工业汽轮机组日益呈现出高参数、高功率和大型化的发展趋势,与此同时机组的进汽压力和温度不断提高,排汽压力和温度进一步降低,转子的尺寸不断增大,服役环境也更加恶劣,因此对转子材料的质量,特别是脆性转变温度提出了更高的要求。脆性转变温度作为转子材料重要的质量指标,综合体现了转子钢内在的质量水平,在一定程度上反映了生产厂家的制造实力。国内外对汽轮机转子材料的研究主要集中在转子锻件的生产、质量评定以及高性能转子材料开发等方面［1-3］,关于工业汽轮机转子钢脆性转变温度的正确评定以及影响因素却未见报道。
笔者研究工业汽轮机转子用钢28Cr Mo Ni V在不同试验温度下的冲击韧性,结合对冲击吸收功、脆性断面率和断口形貌的分析,评定该转子钢的脆性转变温度,并对转子钢脆性转变温度的主要影响因素进行研究,为生产厂家进一步提高转子钢的质量提供理论参考依据。
1试验材料和方法
试验用转子钢28Cr Mo Ni V的制造采用电渣重熔钢锭,运用合理优化的锻造及热处理工艺: 锻造比大于4. 5,锻后预备热处理采用正火+ 回火的方式,正火温度为900 ℃ ~ 920 ℃ ,回火温度为640 ℃ ~660 ℃ ,调质热处理淬火温度为940 ℃ ~ 950 ℃ ,采用水淬油冷的技术,高温回火温度为660 ℃ ~ 670 ℃ 。试样取自转子锻件的轴身切向,其成品化学成分如表1 所示。
(单位:wt.%)
试验按照《GB /T229—2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法》中规定的方法进行,利用“系列温度冲击试验法”测定该材料的脆性转变温度,夏比V型缺口冲击试样为标准试样10 mm × 10 mm × 55 mm。本研究在ZBC-2302N-2 型摆锤冲击试验机上分别进行-100 ℃ ~ 20 ℃ 温度的夏比冲击试验,温度间隔为20℃ ,每个试验温度点采用3 个试样。低温控温介质为无水乙醇和液氮混合物,为保证试样内、外温度一致,试样在规定温度溶液中保温时间≥5 min,用TES-TO735-1 型低温热电偶测试温度。本研究采取缩短间隔时间和补偿温度损失的方法,尽量保证冲击时试样温度为预定温度。冲击后的试样经无水乙醇浸泡,并迅速吹干,利用SM-5600LV型扫描电镜( SEM) 观察断口形貌,并将试样经过磨削-抛光-腐蚀,利用Axiovert200MAT金相显微镜观察其显微组织。
2实验及结果分析
2. 1 夏比冲击试验结果
试样在不同试验温度下的测试结果如表2 所示。可看出,试验钢在室温时有较高的冲击韧性,随着温度的降低,冲击吸收功下降,脆性断面率上升,特别是试验温度由- 40 ℃ 降到- 60 ℃ 时,冲击吸收功急剧减小,脆性断面率急剧增加。
2. 2 断口形貌分析
利用扫描电镜观察到的不同试验温度对应的冲击断口形貌如图1 所示。试验温度为20 ℃和0 ℃ 时,试样断口表面有大量的韧窝,呈典型的韧性断裂特征,如图1( a) 、1 ( b) 所示。试验温度下降到- 20 ℃ 和- 40 ℃ 时,断口表面的韧窝数量和尺寸都在减小,韧窝较为浅平细小且分布不均匀,断裂方式还是以韧性断裂为主,如图1 ( c) 、1 ( d) 所示。试验温度低于- 60 ℃ 后,断口表面的韧窝数量急剧减少,呈现出典型的解理断口形貌,如图1( e ~ g) 所示。可以看出,随着试验温度的降低,试样由韧性断裂逐步转变为脆性断裂,韧性转变温度应在- 40 ℃与- 60 ℃之间。
冲击试样在温度分别为20 ℃ 和- 60 ℃ 时断口形貌的局部放大图如图2 所示。
在图2( a) 中可观察到断口形貌呈典型的等轴韧窝特征,韧窝数量较多且分布均匀,在部分韧窝的窝底可看到强化第二相小颗粒,可见断裂前发生了较大的塑性变形。
而图2( b) 中可观察到断口表面有大量的扇形解理花样,并出现脆性滑移平台。
2. 3 脆性转变温度确定
金属材料的脆性转变温度可通过脆性断面率到达规定百分数( 如FATT50) 或冲击吸收功到达上、下平台区间规定百分数( 如ETT50) 来确定。大量的试验数据表明［4-5］,脆性断面率和冲击吸收功与温度之间的关系曲线均呈S形。即在低温区时,试样的冲击吸收功较低( 脆性断面率较高) ,随着温度的升高,冲击吸收功逐渐升高( 脆性断面率逐渐降低) ,当到达转变温度区间时,冲击吸收功迅速上升( 脆性断面率迅速下降) ,随后逐渐平缓形成水平线,关系曲线大致可分为下平台区,转变温度区和上平台区3 个阶段。
在实际操作中,由于无法使脆性断面率或冲击吸收功的结果刚好满足转变点要求,且实验的数据离散度较大,得到典型的S型曲线非常困难,通常需要采用曲线拟合方法来确定。
大量的研究与实践表明［6-8］,采用Boltzmann函数对冲击功( 或脆性断面率) 和温度的关系进行拟合回归分析时,温度和冲击功( 或脆性断面率) 的关系得到较好的阐述,其温度和冲击功( 或脆性断面率) 具有较好的关联性及较小的误差,且各物理参数的意义明确,是最为合适的试验数据处理方法:
式中: t—温度,℃; A1—下平台能,J; A2—上平台能,J;t0—脆性转变温度,℃; Δt—转变温度区的温度范围,℃( Δt越小,转变温度区的温度范围越窄,即材料越易由韧性向脆性转变) 。
冲击断口脆性断面率和冲击吸收功与试验温度的关系拟合曲线图如图3 所示。
由图3 可见明显的冲击功上、下平台及脆性断面率上、下平台,脆性断面率为50% 时所对应的温度FATT50为- 55 ℃,冲击吸收功为上、下平台区间50%时所对应的温度ETT50为- 52 ℃,两种方法确定的韧脆性转变温度相差不大,这也与观察到的冲击断口形貌特征相符。 结合断口形貌分析,最终确定28Cr Mo Ni V的脆性转变温度t0= - 52 ℃ 。
3脆性转变温度的影响因素
根据西门子引进技术标准,该转子钢的脆性转变温度要求为≤85 ℃,而该试验测定的转子钢脆性转变温度明显低于该数值。通过研究分析,本研究认为该28Cr Mo Ni V转子钢锻件脆性转变温度较低的原因主要有以下几点。
3. 1 化学成分的影响
合金元素对钢的脆性转变温度有着明显的影响。Mn可改善钢的韧性,C是重要的脆化元素,碳化物大部分是脆性相,裂纹源,在钢的标准化学成分范围内,随着Mn /C比的增加,可提高钢的冲击韧性［9］。Ni不形成碳化物,几乎完全溶入铁素体,从而起到固溶强化的作用,Ni可以改善材料的塑性和韧性,尤其是材料低温时的冲击性能,从而降低脆性转变温度。除Mn、Ni外,铁素体形成元素均有促进钢脆化的倾向［10］。Si是非碳化物形成元素,固溶于钢中起到固溶强化作用,随着Si含量的增加,钢的抗裂性能降低,脆性转变温度升高,Mo、V是提高热强度重要的元素,但都使韧脆性转变温度升高［11］。P和S等杂质易于在晶界上偏聚,降低晶界表面能,弱化了晶界,增大了沿晶脆性断裂的倾向,是使钢致脆的最主要元素,降低P、S等杂质含量可有效提高钢的韧性［12-14］。
该试验用材料28Cr Mo Ni V钢冶炼时采用电渣重熔技术,通过先进的冶炼工艺,精准控制各类元素化学成分,具有纯净度高,非金属夹杂物低等特点。在实际生产中,本研究在标准范围内合理提高Mn /C比,同时尽可能的降低Si、P、S等元素的含量,使杂质元素含量远低于标准要求值,从而有效地降低了试验钢的脆性转变温度。
3. 2 微观组织的影响
钢的脆性转变温度与其微观组织有密切关系。相关研究表明［15-16］,淬火时采用水淬油冷等激冷的方式,获得较多的马氏体组织,有利于韧性的提高; 回火后组织中碳化物及第二相颗粒越细小均匀,则越有利于脆性转变温度的降低。
试验用28Cr Mo Ni V钢进行调质处理时,淬火采用水淬油冷的工艺得到马氏体组织,再通过高温回火获得回火索氏体,其金相组织如图4 所示。
由图4 可以看出,试样组织致密均匀,细小的碳化物及第二相颗粒呈弥散均匀分布,降低了脆性转变温度,此外还存在呈条束状且尺寸十分细小的针状铁素体,裂纹在扩展过程中会受到这些彼此咬合、互相交错分布的细小的针状铁素体的阻碍,从而有效地提高了其强度和韧性,针状铁素体内部的高密度位错和亚晶界结构也在很大的程度上提高了韧性,降低了钢的脆性转变温度。
3. 3 晶粒尺寸的影响
钢中的晶粒尺寸对脆性转变温度有显著的影响。派齐方程［17］描述了晶粒尺寸与脆性转变温度的关系,晶粒越细小,脆性转变温度越低,如下式所示:
式中: β,B,C—常数; d—晶粒尺寸; Tt—脆性转变温度。
28Cr Mo Ni V钢通过锻造、正火等工艺细化了晶粒组织。晶粒细化后,单位体积内晶粒数目增多,细晶粒受到外力发生塑性变形时,可分散在更多的晶粒内进行,使变形更为均匀,同时降低应力集中。此外,晶粒细化增加了晶界的总面积,使晶界更为曲折并增加裂纹扩展的难度,晶界总面积的增加还可降低晶界上P、S等杂质元素的浓度,使晶界表面能增加,减少沿晶脆性断裂的倾向,从而提高钢的韧性,降低脆性转变温度［18］。由图4 可以看出,整个组织呈弥散分布、较为细小,细小的晶粒使得28Cr Mo Ni V转子钢具有较高的冲击韧性,并降低了脆性转变温度。
可见,转子用28Cr Mo Ni V钢脆性转变温度的降低是化学成分、微观组织以及晶粒尺寸等综合作用下的结果。
4结束语
本研究基于工业汽轮机转子用钢28Cr Mo Ni V在不同温度下的冲击试验,运用扫描电镜技术、Boltz-mann函数模型拟合等方法,定性分析了转子钢在不同温度下冲击吸收功及脆性断面率对应的断口形貌变化情况,评定了转子钢的脆性转变温度,并通过对影响转子钢脆性转变温度因素进行的分析,得出了该转子钢脆性转变温度明显低于标准值的原因。
汽轮机转子材料研究 篇5
关键词：汽轮机,对轮孔,零间隙
0 引言
火力发电的三大主机中, 汽轮机是整个发电机组动力转换的关键机械, 也是最为精密的机械。随着技术与科技的进步, 需要越来越大容量的汽轮机, 而单缸汽轮机显然已经不能达到人们的设计要求。现在无论是大容量的火电汽轮机还是核电汽轮机都是两缸和两缸以上的汽轮机, 现在的百万核电汽轮机则是四个缸体。多缸体的汽轮机就都面临两个问题:第一是如何保证两相邻转子紧密贴合。如果两转子有间隙, 销栓根本承受不了高速旋转的扭力, 如果两转子过盈, 电厂也不具备加工转子的条件, 所以在实际装配时必须保证两转子零间隙。第二就是多根转子连接组成轴系的同轴度的问题。第三是对轮孔的加工, 就是如何保证各转子法兰面圆周阵列的对轮孔的位置度。因为对轮孔是销孔, 孔与栓的间隙非常小, 如果相连接的对轮孔有错位, 销栓就无法连接各转子。
1 垫片的设计理念
汽轮机的制造与加工是一个巨大的工程, 从设计到安装需要数年的时间, 好多工件都是在机组已经安装时才加工。因为现代汽轮机都是多缸装配。在实际装配中, 当已经把一个缸体整体落入安装场地后, 电厂建设单位只能大概估计另一个缸体与这个缸体的距离, 他们也只能把两个连接转子之间的距离控制在几毫米之内, 但这根本不具备连接条件, 所以我们只能移动缸体。为了解决这个问题, 我们可以设计一个垫片, 通过实际测量两根转子的距离来加工垫片的厚度。这样就可以保证转子与垫片的零间隙接触。为了保证垫片与相对应的两根转子同心, 我们可以在转子中间设计一凸台止口, 在垫片中间设计一凹止口。在加工完转子后测量转子之口的实测值, 根据实测值实际配准垫片止口, 保证两止口0~0.02 mm的间隙值, 如果同轴度要求特别高可以做成过盈配合。
用垫片、止口配合, 可以解决转子轴向配合零间隙、转子轴系的同轴度问题, 剩下就只有对轮孔错位问题了。
2 对轮孔的加工方案
对轮孔是在转子法兰面圆周阵列的孔。以前加工车间都是靠普通钻床加工对轮孔, 因为刀具不能准确地定位到对轮孔中心, 我们需要设计钻模来定位刀具。钻模圆心处也应有止口, 用止口定位保证与转子同心。钻模自身有孔, 孔的位置度与转子对轮孔一样, 孔数也一样。我们通过找正钻模上的孔来加工转子对轮孔。
因为操作方便, 使用的刀具更多, 各几何尺寸加工更准, 数控机床越来越多地被各大公司所采用。对轮孔的加工也因此而改变。
技术员编制数控程序, 将对轮孔各坐标输入数控机床即可, 用数控程序加工各孔, 就可以保证各孔坐标永远不变。但是, 因为对轮孔不是4个, 是很多孔均匀分布在一周, 这就要求机床的精度必须很好。但是机床在使用一段时间后都会出现重复定位不准, 机床坐标有误差。而对轮孔的销栓与孔的间隙只有0.04 mm, 相邻转子对轮孔有一点偏差销栓都装不进去。因此我们需要在电厂装配时, 先将转子把紧, 现场同铰两相邻转子对轮孔, 保证两孔无错位。加工完对轮孔后, 测量对轮孔直径大小, 根据对轮孔大小实际加工销栓, 配准间隙即可。
3 结语
汽轮机转子材料研究 篇6
关键词：汽轮发电组,转子,故障研究
1 振动故障诊断原因分析
(1) 机组中有很多因素可以引起机组振动, 需要对于故障进行很好综合判断分析解决, 利用各种参数情况进行综合分析, 对于轴承振动进行测量, 稳定正弦各种因素, 对于部件故障机组全方位进行诊断, 还要对于转子弯曲故障研究分析。随着汽轮机组不断向大机组容量发展, 无论是机组启动还是运行过程都伴随着参数变化, 汽轮机运行状态也需要不断变化, 转子平衡状态需要参数变化, 汽轮机转子弯曲故障主要指的就是转子会受到外界刺激振动力量, 导致转子出现改变现象, 汽轮发电机组不平衡故障主要是因为质量不平衡问题导致。
(2) 转子热弯曲是转子受热后产生附加不平衡力出现振动的改变现象问题, 转子热转弯曲是由于热应力不平衡温度分布导致, 热弯曲会破坏原转子的平衡状态, 导致转子在高速旋转过程中质量偏心。汽轮机转子在高温和高压中工作, 发电机转子在投入运行后, 转子平均温度随转子的转速增加而增加, 转子受热不均会导致轴系产生弯曲, 所以温度导致故障主要原因。转子弯曲存在不同程度, 比如稳定部分不对称, 材质特性不对称和受到应力不对称问题都是导致汽轮机组转子启动运行弯曲原因。电站机组汽轮机组转子热弯曲故障可能会在启动过程中出现运行问题, 在汽轮发电机组启动过程造成转子生产力热弯曲现象问题, 当机组功能负荷增大的时候导致汽轮机组弯曲问题, 造成振动明显增大问题。
(3) 另一个由于运行中参数不稳定, 在机组启动阶段也会导致转子温度不分布不平衡, 导致热弯曲问题, 运行过程中需要按照升速曲线进行, 经过对于大量代表性工程实际案例分析整理, 可以看出汽轮机转子热弯曲主要原因可以分为三个因素, 机组在停车过程中, 另一就是转子开车过程中热不平衡问题, 最后就是转子受到较大的阻力, 如动静摩擦等导致转子弯曲。
2 汽轮机转子热弯曲处理措施
(1) 汽轮机转子热弯曲故障处理措施主要是要在启动、运行和停机阶段进行热弯曲故障处理, 选取适当操作手段正确的开机、升速、停机的工艺参数控制确保机组稳定运行, 根据汽轮机转子热弯曲故障特征采取正确的暖机的方法校正转子。转子自身会由于质量问题导致弯曲问题, 转子受到较大阻力主要原因是膨胀不畅原因导致, 需要针对不同原因进行进行相对处理。
(2) 动静摩擦会引起转子热弯曲故障, 需要对于这列故障进行及时处理, 避免恶性循环问题, 机组发生动静摩擦故障时要停止升速操作, 及时查明原因, 必要时调整动静之间摩擦, 修复好部件的动静问题, 各部位间隙调整到允许范围内。通过大量汽轮发电机组现场工程实际发生的汽轮机转子热弯曲故障总结整理, 热弯曲故障主要表现为振动持续身高并随转速变化而变化, 因此在机组操作过程中严格按照升速曲线进行, 轴封温度控制在允许范围内。
3 汽轮机转子热弯曲故障分析
(1) 汽轮机转子弯曲存在很多的因素, 转子受热不均, 动静摩擦致转子不平衡, 典型问题就是汽轮机转子热弯曲, 不同情况需要进行相应故障处理, 随着机组运行参数变化, 需要不断提高大量故障热弯曲认识, 启动过程运行过程需要及时分析, 将汽轮机转子热弯曲和动静碰摩擦故障进行对比, 对于汽轮机转子热弯曲故障进行相应故障诊断。
(2) 汽轮机转子热弯曲故障主要是质量不平衡问题, 在对于故障进行诊断过程需要在故障诊断时候进行清楚认识, 汽轮发电机启动和运动过程需要做好故障诊断分析工作。质量不平衡和转子热弯曲主要表现为1倍频为主要频率, 要对于振动过程中振幅相位进行分析。通过对于汽轮机转子热弯曲故障特征分析可以减少事故的发生, 总结分析出汽轮机转子热弯曲故障特征, 启动运行过程, 将汽轮机进行充分暖机, 通过振动等特征值进行全面分析, 查明故障原因, 提高对于故障解决措施。
(3) 汽轮机振动故障诊断方法。大型电站机组旋转机械大量故障不是瞬间发生, 从发生到恶化是一个过程, 根据相关统计汽轮机组机械设备大部分故障都和时间有直接关系, 故障有一定稳定性, 提前预知故障发展趋势可以很好保证机组稳定运行, 机组的故障诊断需建立一支技术过硬的故障分析、故障诊断、故障处理的专业队伍, 汽轮发电机组大型电站主要设备, 故障需要实现设备早期预警工作, 保障设备安全运行模式, 提高设备利用效率。对于故障衡量过程中需要依据故障特征采用预测方法实现设备预报工作, 对于故障方法统一管理, 数值分析预测方法主要包括指数预测方法, 概率统计预测方法, 现代模型预测方法主要是按照时间进行预测工作, 也可以人工智能方法预测保证汽轮机正常运行。
(4) 通过对于汽轮发电机组故障预测, 需要从理论上学习, 对于转子故障进行合理分析, 对比参数认识模型, 有效保证转子合理正常运转。还要对于引起汽轮发电机组转子弯曲事故进行分析, 判断转子弯曲动静原因, 很好提高预防工作, 保证机械正常工作。从工程实际角度出发通过故障诊断分析, 长期实时跟踪监测振动数据变化情况, 提高故障分析能力, 对于故障案例进行科学判断, 综合提高汽轮发电机操作工作流程, 有效保证工作正常进行。
4 结论
电站汽轮发电机组是火力发电主要设备, 安全运行关系整个机组问题, 伴随着科技发展, 汽轮发电机组越来受到重视, 为保证汽轮机组正常运行, 需要通过对机械原理、处理措施、特征诊断和故障预测几个方面进行研究。以保证汽轮发电机正常运行。
参考文献
大型水轮机转子凸止口热变形研究 篇7
随着现代高科技的发展和机械精度的迅速提高,温度对机械精度的影响愈来愈大[1]。在精密加工中,热变形引起的误差已占加工总误差的40%～70%[2],特别是机械精度进入纳米级时代,热变形误差影响更大,而温度变化引起配合精度的变化占机械热变形误差的比重很大,已成为机械学科前沿领域的研究热点之一[3,4]。
大型水轮机主轴大多是通过止口连接与发电机转子相连的,采用一对短台阶过盈配合来保证水轮机的主轴与发电机转子主轴的同轴度,这一对过盈配合俗称止口,转子上多采用凸止口,而主轴上相对应为凹止口。若止口过盈量太小或变成间隙配合则无法保证转子和主轴的同轴度,在回转过程中会出现偏心和较大的离心力,影响主轴正常工作;若过盈量太大则无法装配。所以必须严格控制加工精度,一旦主轴和转子的止口加工精度不能满足要求,进行补救需要耗费大量的人力物力。而在加工过程中,热变形误差占加工误差的比例很大。因此,需在加工过程中对转子止口的热变形情况进行准确计算,使得加工完成的零件的尺寸和精度满足要求。
1 非均匀温度场中凸止口热变形模型
哈尔滨某电机厂承担了三峡水利工程水轮机主轴及发电机转子的制造任务。加工时,测量凸止口上某一点的温度,用传统公式计算热变形后进行补偿。但水轮机转子加工冷却后,经常出现止口尺寸不满足要求,甚至出现废品的情况。通过分析发现,加工时,水轮机凸止口的温度场不是稳态均匀温度场,外表面温度较内表面温度高,是一个近似的稳态非均匀温度场。虽然以凸止口热变形进行了补偿,但是以稳态均匀温度场中的热变形公式进行的补偿,与实际情况存在较大的偏差,需要考虑凸止口的实际温度场,计算并修正热变形。传统热变形计算采用热力学公式[5,6]:
Δd=α d0ΔT
式中,α为零件的材料线膨胀系数;ΔT为实际温度与标准温度的差值;d0为零件尺寸。
加工水轮机的凸止口时,一般先进行车削然后用磨床精磨凸止口的外表面,因此凸止口外表面的温度较内表面高,在进行热变形计算时,需要考虑这样的温度差。忽略止口与主轴之间的相互影响,本文将水轮机凸止口的结构进行简化,即将止口视为外直径为b、内直径为a的孔型零件,如图1所示,并将其所处温度场简化为内外表面温度不同,但处于稳态温度场中。这样凸止口的热变形问题就变为稳态非均匀温度场中孔型零件外径热变形的问题。热应力与位移有以下关系[7]:
式中,E为转子止口零件材料的弹性模量;μ为转子止口零件材料的泊松比;σr、σθ、σz分别为止口零件径向、环向、轴向的应力分量;ur和uz分别为止口零件在径向和轴向的位移分量。
轴对称问题的应力分量表示的平衡微分方程为
将式(1)代入式(2)可得
对于平面应力问题,为使孔型零件在轴向的应变分量εz=0,必须在孔型零件两端有与σz的分布相一致的轴向力的约束,这是难以准确实现的。因此,可在两端面上加上均匀分布的静力来等效轴向应力,使之与σz的合力平衡,从而得到无轴向力作用时的解。由σz组合的轴向合力应为
Fz=-2π α E∫baΔT rd r (4)
而与其平衡的轴向均布拉应力σ′z的合力应为
-Fz=π(b2-a2)σ′z (5)
因为轴向合力为0,所以
因此两端自由的轴,内部轴向应力为
当εz为常数时,由物理方程[8]有
可见应力分量仍可以按照前面的推导进行计算,但轴向应力σ′z将发生改变,需要考虑由σ′z引起的位移增量,由σ′z引起的径向位移增量为
因此,止口零件径向位移为
如果凸止口的内表面温度与标准温度的差值为ΔTa,外表面温度与标准温度的差值为ΔTb,忽略止口轴向的传热,温度仅沿径向发生变化,那么止口内部的温度分布函数为
将式(11)代入式(10),则可得到在非均匀温度场中水轮机凸止口径向热变形为
2 实验分析
在哈尔滨某电机厂生产厂房内,环境温度为12℃±1℃。我们对水轮机转子凸止口热变形进行了现场测量,测量示意图如图2所示。该转子凸止口的外径为1200mm,内径为1050mm。测量时,先将12个吸附式温度传感器按照图2所示位置贴附在止口内表面、外表面和止口端面,测量凸止口的温度场,每隔1h记录一次数据,实验结果如表1所示。
表1中的数据表明,凸止口在冷却过程中,内表面和外表面的温度场可近似为稳态非均匀温度场。
水轮机转子凸止口直径变形量测量装置分为两个部分,一部分为水轮机转子凸止口外径测量尺,另一部分是标准杆和读数设备[9]。测量时,两人配合进行,先将外径测量尺紧靠凸止口外壁,一人将外径测量尺的一头固定;另一人通过调节外径测量尺的可动部分来寻找凸止口的拐点,使凸止口的外径尺寸等于外径测量尺两测头间的距离,如图3所示。用外径尺找到凸止口的直径后,使用标准杆对外径尺两测头间的距离进行测量,标准杆长度加上读数头调整的长度即为凸止口外径尺寸,如图4所示,标准杆放置于恒温实验室内。
每隔1h记录温度测量值时,对相应的水轮机凸止口外径变形量也进行了测量,测量结果与理论值及传统公式计算值的对比如表2所示。使用式(12)计算时,ΔTa为图2中编号为1、2、3、4的传感器的平均温度,ΔTb为图2中编号为9、10、11、12的传感器的平均温度。采用传统计算公式时,使用的温度是图2中编号为9、10、11、12的传感器的平均温度。
表2中实验数据表明,水轮机凸止口内外表面温度越接近时,传统计算值、本文模型计算值和测试值更加接近;而温度差异越大时,本文模型计算值与实测值更加接近。
3 结论
(1)大型水轮机转子凸止口加工进行热变形误差补偿时,一定要考虑内外表面的温度差异。
(2)本文将大型水轮机转子凸止口结构简化为两端无约束的空心圆柱,将其温度场简化为稳态非均匀温度场,所得到的热变形计算模型较传统热变形计算公式更适合该零件的热变形计算。
(3)本文采用的实验系统不是最新技术,但能满足工厂现场测量的需要,能对本文的理论研究进行验证。
参考文献
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汽轮机转子材料研究 篇8
通常情况下, 火力发电厂的汽轮机排出的蒸汽通过凝汽器冷凝成水, 而这些水又被再次加热, 最后通过冷却塔以气体的形式进入大气, 从而导致热量的损失。这部分热量的损失造成汽轮机效率处于一个较低的水平, 如果把这部分热量再次利用, 汽轮机的效率将会得到很大的提升。为了使这部分热量得到再次利用, 科研人员开发出一项专门针对汽轮机的双背压双转子互换循环水供热技术。该技术实现的思路就是:在采暖期使汽轮机运行于高背压状态, 这样就使凝汽器中循环出水温度大大提高, 再把凝汽器和采暖供热系统进行整合, 使凝气器循环水参与采暖供热系统的供暖。这样就可以把原先通过冷却塔排入大气的热量再次利用, 从而实现了能源的节约和汽轮机效率的提高。
当前, 该技术在我国北方得到普遍的应用, 为节约能源和保护环境做出不菲的贡献。但这种技术大部分场合是被应用于装机容量较小的汽轮机[1], 该技术的实现方法、安全性和经济性被多个科研工作者分析和探讨, 已经日趋成熟。本文在某发电厂135 MW等级汽轮机上应用双背压双转子互换循环水供热技术, 实现汽轮机在采暖期的高背压供热状态和非采暖期的低背压状态的切换。
1 汽轮机低压缸通流部分的改进
汽轮机低压缸流通部分的主要改进工作如下:在采暖期用2×4级低压转子代替原有2×6级转子, 并关闭汽轮机最低两级的加热器, 这样就仅有除氧器、2台高加和2台低加处于运行状态, 从而使排气背压大大增加;而非采暖期, 再把转子恢复到原状态。
2 汽轮机的改进状况
2.1 低压转子的技术改进方法
2.1.1 静叶叶型的改进
对采暖期所应用到的2×4级低压转子的隔板静叶片的叶型进行改进, 使其攻角范围得到提升, 从而使其工况得到大大改善, 进而提高整个低压转子的工作级效率。
2.1.2 动叶叶型的改进
对动叶叶型进行改进, 改善汽道上下流速的分布, 从而使动叶效率得到提升。
2.1.3 自带冠动叶片的应用
所有动叶片通过自带围带进行联接, 这些围带结构为内斜外平, 从而形成一个光顺的子午面通道。
2.1.4 叶顶汽封的改进
更改动叶顶部汽封设计, 用疏齿式可调汽封代替除了末级动叶外的所有动叶的汽封, 从而减少因漏汽而带来的能量损失。
2.1.5 隔板的改进
隔板全部改进成焊接钢结构, 焊接钢结构有加工精度好, 使用寿命长的优点。
2.2 改进后的低压转子状态
改进后的低压转子为整锻无中心孔转子, 其材料为30Cr2Ni4Mo V, 所有叶轮遵循等强度设计原则进行设计, 共有2×4个通流级数。与原设计相比, 改进后的转子重量大为减少, 为了使低压转子转速和轴承载荷基本保持不变, 增大隔板汽封直径。
2.3 改进后的动叶片状态
本文对动叶进行优化设计, 应用当前主流的三维扭叶片技术。所有动叶片通过自带围带进行联接, 这些围带结构为内斜外平, 从而形成一个光顺的子午面通道。参考当前主流的汽轮机设计思路, 叶根采用粗大可靠的结构, 同时在其设计过程中兼顾调频和非调频时的动强度校核。
2.4 改进后的隔板和隔板汽封、围带汽封
改进后的低压部分共有8组隔板, 本文中应用焊接结构, 并把所有静叶改进为弯扭叶型。叶顶汽封全部应用梳齿结构, 而隔板和轴端汽封全部应用直平齿结构。为了方便检修, 应用螺栓实现全部隔板中分面的紧固。如图1所示, 即为改进后的隔板和隔板汽封、围带汽封的示意图。
2.5 改进后的凝汽器
由于135 MW等级汽轮机在设计时并未考虑到高背压工况, 因此其原设计的凝气器不能满足要求。因此需要对其进行一定的改进, 本文对凝汽器进行整体加强, 使其在不影响低背压时经济性的前提下, 同时确保其在高背压工况下的安全性。改造后的凝汽器全焊结构, 主要由壳体、喉部、水室、膨胀节等构成。
3 分析135 MW等级汽轮机改进后的试验结果
本文对某热电厂的135 MW等级汽轮机应用双背压双转子互换循环水供热技术进行改进, 然后对其进行性能试验, 进而依据试验结果分析改进后的带电负荷能力、供热能力和相关经济指标。
3.1 改进后的试验结果
对改进后的汽轮机进行高背压工况试验, 该工况下135 MW等级汽轮机的带电负荷最高为113 MW, 供热能力为202.97 MW。由于汽轮机运行于高背压工况, 其原设计中的冷水塔和轮机循环水泵不需要工作, 由热网循环泵搭建的“热-水”交换系统代替其作用, 这将使汽轮机的能耗大为降低, 其热循环效率被提高到96.67%。综合考虑汽轮机采暖期和非采暖期工况发电煤耗, 改进后的135 MW等级汽轮机的发电煤耗为266.3 g/k W·h, 较之为改进前有质的飞跃。改进后的汽轮机平均日供热1.45万吉焦, 若采暖期按110天计算, 可知其在整个采暖期供热量为159.9万吉焦。
3.2 改进后的试验结果分析
3.2.1 改进后的经济效益分析
改进后的135 MW等级汽轮机高背压发电时发电功率为112 360.3 k W, 而原设计发电功率为140 255 k W。本文在135MW等级汽轮机改造中总投入为5876万元, 其他数据如表1。
分析表1, 可知本文的改进可以每年给该火电厂带来2 837.93万元的净利润, 同时考虑固定资产折旧费用为293.80万元/年, 也就是说该改进每年可以为该火电厂增加现金流3 131.73万元, 换句话说也就是该改进可在1.88年后收回投资。由此可见, 该改进的经济效益甚为可观。
3.2.2 改进后的社会效益分析
该火电厂通过对其135 MW等级汽轮机进行改造, 可以每年向用户提供159.9万吉焦热量, 而这些热量可以使城市的供暖面积增加399.75万m2, 与此同时可以减少将近5万t标准煤的消耗。改造后的汽轮机在供暖期提供的热量相当于原先140台小型供热锅炉提供的热量, 这类小锅炉的煤耗较高, 大约为65 kg/吉焦, 而改造后的汽轮机的煤耗仅仅为42 kg/吉焦, 换句话说就是改造后的135 MW等级汽轮机每个供暖期相比于小锅炉要节约3万多吨标准煤。这也意味着采暖期应用改造后的135 MW等级汽轮机供暖可以节约8万多标准煤, 从而减少了大约600 t氮氧化合物、近22万t二氧化碳和1 800多吨二氧化硫。由此可见, 其社会效益相当可观。
4 结语
应用双背压双转子互换循环水供热技术对135 MW等级汽轮机进行改进获得不菲的经济效益和社会效益, 为其他等级汽轮机的供热改进提供方向和参考, 该技术具有很强的推广价值。
摘要：节能减排已成为当务之急, 如何使135 MW等级汽轮机的运行状态能效比最高已经成为一个亟需解决的课题。在135 MW等级汽轮机改进工作中应用双背压双转子互换循环水供热技术, 可以使其能效比有较大的改善。该技术的原理就是在采暖期使135 MW等级汽轮机运行于高背压状态, 而在非采暖期使135 MW等级汽轮机运行于低背压状态, 两个状态的切换通过双背压双转子来实现。本文把该技术应用于某热电厂的135 MW等级汽轮机改造工作, 发现改进后的135 MW等级汽轮机的能效比有很大的提升。
关键词：双背压双转子,135 MW等级汽轮机,改进
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