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蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸研发项目

发布时间: 2018-02-13 09:20:08 浏览: 0
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  一、研究设计依据与总体设计方案

蒸汽-燃气联合循环机组是把蒸汽轮机循环以及燃气轮机循环综合在一起的动力装置。用提高初温的办法来提高蒸汽轮机循环的效率时,受到金属材料的限制,使初温难以继续提高。由于蒸汽轮机的循环终参数较低,而燃气轮机循环的初参数却较高,所以蒸汽-燃气联合循环机组,利用燃气轮机循环有较高初温以及蒸汽轮机循环有较低终参数的优点来提高整个循环的热效率。联合循环机组热效率高、比投资低、排污指标低、建设周期短、占地和用水量少、自动化程度高,已在世界上得到了广泛的应用。因此随着大型火电机组国产化率的提高,造价预算的降低,发展燃用天然气和煤气等燃料的大型蒸汽—燃气联合循环发电机组,必将成为中国电力工业一个重要组成部分。

宁夏共享铸钢有限公司继成功研制大型蒸汽轮机缸体铸件后,把握市场前景,及时完善和稳定工艺,又开始对蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸进行了研发。

另一方面,共享铸钢有限公司自建立之初就以携手强者、产品高起点、高标准做为企业的经营和发展理念,主要致力于生产高技术含量的合金钢铸件,因此公司完全具备研制蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸铸件的技术创新条件,主要体现为以下七个方面:

1)铸造工艺设计应用计算机辅助设计和仿真模拟分析技术;

2)造型方面应用高强度自硬树脂砂造型技术;         

3)熔炼上采用钢液精炼计算机一体化控制技术;

4)热处理方面应用大型温控台式热处理炉,温差控制在±10度;

5)铸造缺陷焊补上应用药芯焊丝气体保护焊、手工电弧焊、氩弧焊结合等高质量焊接技术;铸件管件对接采用异质金属材料焊接工艺和热处理工艺;

6)模具制作上应用五轴数控加工技术;

7)检验方面拥有中国合格评定国家认可委员会认可的实验室,拥有先进的理化和无损检测条件。

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同时,共享铸钢的合资方奥钢联拥有近70年的铸钢件生产经验,在本项目的开展过程中,外方也会选派专家通过现场指导、电话会议等方式给予技术支持,这无疑可以帮助我们的员工更快的提高技能和积累经验,进一步促进本项目取得成功。

本项目研发的蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸铸件,材质为B50A224B,产品结构较复杂,且壁厚不均,轮廓尺寸:最大外径φ3250mm,最小内径φ700mm,最大壁厚502mm,最小壁厚100mm,轴线方向上长为4225mm。此类铸件的外观质量和内在质量要求都很苛刻,考虑到铸件的使用工况,对其力学性能要求非常严格,抗拉强度527-717 N/mm2,屈服强度≥441N/mm2,延伸率≥17%,断面收缩率≥53%,硬度170-217HB。

本项目主要研究内容有铸造工艺设计、造型技术、化学成分设计、热处理工艺、铸造缺陷焊补、管件焊接技术等。

        二、达到的主要技术、经济指标

        1.主要技术指标

       首套铸件经检测,化学成分、机械性能、几何尺寸、无损检测等各项质量指标均达到顾客标准和规范要求。公司还委托西航对附铸试样进行了高温性能检测,结果符合要求。

       2.经济指标

本项目研制的蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸已有一套完成顾客验收,于2012年5月成功发运,销售收入55 万美元,产品质量受到顾客好评。同时,根据目前市场情况,未来将给GE 顾客出口10台蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸铸件,预计完成出口创汇超过500万美元。

      3.技术的科学性、创新性和先进性

历经一年的团队努力,共享铸钢研发出的产品符合顾客技术标准和规范要求,主要技术指标尺寸、NDT结果、化学成分、机械性能、有害元素控制等均达到国外同类产品先进水平,使GE蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸制造工艺在原汽轮机缸体铸件基础上更上一层楼。

本研发项目的技术创新性与先进性主要体现在以下几方面:

1) 成功运用补贴法,解决了高中压缸体与高中压涡壳相接部位,变形易裂问题;不均匀设计内腔加工余量,代替铸造补贴,解决铸件内腔部位钢液补缩问题,且无需气刨去除;

2) 成功运用金属软管通压缩空气的方法解决了高中压外缸小端涡壳易粘砂的问题;

3) 通过化学成分的优化、钢液精炼及热处理工艺优化,使FATT在原来基础上降低了40%;

4) 成功运用UT测量壁厚+网格打点测量轮廓的创新方法,对铸件进行100%的尺寸测量,暴露所有的尺寸问题,为后续承修提供依据,也为前序的改进提供参考;

5) 采用UG数控编程并模拟,对管件焊接坡口进行加工,减少手工操作造成的尺寸误差,保证后序焊接管件时尺寸准确可靠,操作简便;

6) 深长孔钻与插铣刀组合应用,解决了蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸下半深长孔难以加工的问题;

7) 采用射线、超声波联合探伤法对铸件、管件焊接缺陷进行准确定位,大幅提高焊接缺陷返修效率。

        4.对社会经济发展和科技进步的作用、意义

随着我国能源结构的调整,我国将建设大批350MW及以上级别的蒸汽-燃气联合循环机组,而这类机组关键配套产品受制于国外的局面尚且有待改变。为国家摆脱长期依靠进口、受制于国外企业的局面,提高国产铸锻件质量水平,解决重大装备制造业发展的瓶颈,是国内铸造企业的责任和使命。共享铸钢公司GE蒸汽-燃气联合循环机组高中压外缸铸件的成功开发将进一步提高国产铸钢件的生产技术,在推动国内铸造行业技术进步的同时,也为中国的蒸汽-燃气联合循环机组技术的进一步研发和提升奠定良好的基础。