走科学发展的道路持续提高工厂整体安全素质——记上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂通过安全生产标准化一级企业延期评审

上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂（以下简称工厂）是我国电站主机设备制造业的重点大型骨干企业，是国内最早建成的汽轮机生产制造基地，1953年正式命名为上海汽轮机厂，1999年与德国西门子公司合资成立上海汽轮机厂。产品以电站汽轮机为主，包括常规火力发电机组、燃气轮机、核电机组及其他工程设备。工厂自成立以来，始终倡导“重视结果，讲究规则，超越自我，持续改进”的企业文化，坚持以“人的生命高于一切”的安全理念指导企业的安全环保工作，在发展经济的同时，注重职业健康安全／环境保护的和谐发展。企业分别于1989年和1992年通过了原国家机械工业部“安全级企业”和“特级安全企业”的评价，成为上海地区第一家国家特级安全企业。并于2005年9月通过了一级安全生产标准化企业的复评。

全厂及汽轮机岛性能试验标准比对和实践研究

性能验收试验是燃煤发电机组建设工程验收的关键一环,其准确有效的前期规划和实践管理对于燃煤电站建设工程的合同制定和项目移交起着至关重要的作用。结合海外燃煤发电工程项目和国内燃煤发电工程项目性能验收试验实践现状,对比分析了国标和相应ASME标准关于全厂及汽轮机性能验收试验的差异,结合二者在工程实践中的应用情况,提出了前期技术协议规划和现场实践中的注意要点。研究成果可为海外燃煤发电工程项目的前期规划和项目管理提供指导,同时可为性能试验的标准化研究提供参考。

汽轮机部件多轴蠕变-疲劳寿命评估方法

汽轮机汽缸、转子等高温部件运行中受到疲劳损伤和蠕变损伤,二者的损伤机制会互相影响,有必要对疲劳损伤和蠕变损伤以及二者的耦合作用进行评估。在Ohno-Wang循环塑性模型基础上进行了拓展,提出了一种统一黏弹塑性循环材料本构模型,在ABAQUS平台上采用UMAT用户子程序开发了多轴蠕变-疲劳耦合分析程序。采用该程序对1 000 MW超超临界机组高温转子进行了多轴蠕变-疲劳寿命评估,结果显示损伤最大的位置出现在第1级动叶叶根轮槽位置。研究成果可为汽轮机高温部件的寿命评估提供技术支撑。

基于Modelica的变工况下汽轮机蒸汽参数建模

汽轮机仿真模型能辅助研究汽轮机蒸汽参数在不同工况下的变化情况,为故障检测与诊断提供先验知识。基于物理机理建立了变工况下汽轮机蒸汽变化的数字仿真模型,对汽轮机变工况条件下的蒸汽参数变化趋势进行了分析。研究结果表明,基于物理机理建立的模型能够较为准确地预测汽轮机在不同工况下的性能表现,仿真模型的结果与实际情况相符,表明该模型具有较好的应用性和可靠性。研究结果对汽轮机的设计和优化具有一定的参考价值,同时也可为汽轮机的运行和维护提供一定的理论支持。

汽轮机老化热部件剩余寿命评估方法研究

随着国内大批火电机组达到设计寿命或寿命提前耗尽,如何系统、全面地评估老化机组的安全性与剩余寿命已成为目前亟待解决的问题。通过运行数据分析和理论计算对某电厂联合循环汽轮机中压内缸进行了剩余寿命预测,考虑了蠕变和低周疲劳2种损伤失效机理,分别利用损伤累积理论和断裂力学理论计算了汽缸的裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命。同时,基于金相检查结果评定材料的剩余寿命,现场硬度测试结果也可作为评估的重要补充。研究成果可为汽轮机部件寿命管理和检修周期的确定提供参考。

1000 MW核电汽轮机超速保护系统方案分析与优化

1000 MW核电汽轮机的电子超速保护系统的硬件检测回路需定期自检。自检时继电器轮流频繁动作,可能导致触点故障,因此有必要对电子超速保护系统进行分析和优化。介绍了1000 MW核电汽轮机电子超速保护系统的原理,分析了电子超速保护系统的三取二逻辑的实现策略和硬件回路保护方案,总结了系统的优点和存在的风险,并针对系统在自检过程中因叠加触点单一故障而导致误跳机的问题,提出了2套并线优化方案。对方案进行了分析对比,认为4路并线优化方案可以有效降低系统自检过程中的误跳机概率,提高运行可靠性。研究成果可为同类机型的汽轮机电子超速保护系统设计提供参考。

汽轮机转子城墙齿围带加工智能编程系统研究

随着工业汽轮机和大功率火电汽轮机订单的暴增,汽轮机的生产制造面临产能压力,提高工艺准备和生产制造的效率迫在眉睫。以汽轮机转子的城墙齿围带车削加工过程为研究对象,针对数控程序的编制方法进行了深入研究。分析了城墙齿围带的结构特征,梳理了加工工艺,研发了一种更加高效、可靠的智能化数控编程系统。编程人员使用该系统时,只需进行少量参数设定,系统即可基于转子二维装配模型自动识别城墙齿围带结构,输出加工程序。应用该系统后,数控程序的编制质量与速度得到了极大提高。研究成果可为机加工行业中有典型特征产品的高效智能化编程提供参考。

汽轮机叶片水蚀损伤预测及防水蚀方法研究进展

长期以来,汽轮机叶片水蚀都是影响机组效率和安全性的重要问题。汽轮机低负荷工况下,高速水滴撞击造成的叶片水蚀日益严重,掌握汽轮机叶片水蚀规律并减少损伤对汽轮机正常运行具有重要意义。首先总结了汽轮机叶片水蚀疲劳寿命预测和叶片表面侵蚀方面的研究,尤其介绍了基于数据驱动的叶片水蚀寿命预测方法,然后总结了叶片的防水蚀措施,着重介绍了防水蚀新工艺的相关研究。所做的综述可为汽轮机防水蚀提供思路及方法。

上海汽轮机厂先进超超临界汽轮机的发展

综述了上海电气电站设备有限公司汽轮机厂(STP)超超临界汽轮机系列产品近10年的开发业绩以及12项先进技术的发展和应用状况。与2006年相比,STP于2015年制造的超超临界汽轮机的热耗下降了3.8%~5.5%;正在研发的610℃/630℃机型的热耗下降幅度可达6.7%~8.3%;新的650℃材料以及700℃示范机组的研究开发表明,洁净燃煤发电效率尚有更大的提升空间。

上海电气配H级联合循环汽轮机技术特点

综述了主要原始设备制造商(OEM)配H级联合循环汽轮机的主要配置情况,描述了上海电气配H级联合循环汽轮机开发、研制的技术路线及其独特性、先进性。阐述了该汽轮机智能化运行方向的研究内容和研究方法,展望了其最终的应用场景。该汽轮机的成功开发对国内高参数配H级联合循环汽轮机的发展具有重要指导意义。

上海汽轮机厂:计量测试助推企业提质增效

计量测试对制造企业而言是非常重要的基础工作,可以支撑和推动企业的质量提升和效益增长。

H级联合循环汽轮机深度调峰技术研究

研究了某H级联合循环汽轮机深度调峰下的运行模式及该工况对汽轮机造成的危害,提出了增设流场干涉元件、进行末叶片喷涂、分段多路并行喷水、基于监测进行运行调控的技术优化方案。以上方案可改善汽轮机深度调峰下低压缸的经济性,提升叶片抗水蚀能力,避免过度鼓风发热及叶片颤振,从而提高H级联合循环汽轮机的深度调峰能力。

泵电双驱双机回热小汽轮机结构设计介绍

双机回热系统作为提高机组效率的综合设计技术已有商业运行案例,为进一步提升双机回热系统的整体性能,上海汽轮机厂最新研制了带小发电机的高性能双机回热机组。小发电机的加入是一个新的课题,对机组的结构设计提出了挑战。介绍了该机组的总体设计方案和主要结构设计要点,包括总体布置、阀门配置、滑销系统配置、汽缸设计、轴系设计、各设备间的设计匹配及归口计算所独有的一些特点等。工作成果对同类型机组的设计开发具有较大的参考意义。

大型汽轮机转子轴颈激光熔覆修复再制造技术及应用

汽轮机转子自重大,转速快,转子轴颈因润滑油系统运行情况不佳或其他因素会发生磨损,引起转子振动超标或其他安全隐患。针对这类在役转子轴径的损伤,先进的激光熔覆修复再制造技术可以消除损伤,修复质量满足转子长期安全运行要求,跟传统熔焊修复技术相比更加灵活、高效。本文所涉及的应用案例即是一种应用半导体激光器作为热源,使用激光熔覆的方法在损伤轴颈表面熔覆修复层的一种修复技术。激光熔覆层与母材结合强度高,焊接热输入小,自动化程度高,轴颈修复焊缝质量完好,修复前后转子各形位尺寸无明显变化。

汽轮机9Cr钢阀座密封面现场堆焊工艺研究与应用

超超临界汽轮机主汽门和再热门阀座的材料均为9Cr钢,密封面上堆焊司太立合金层。很多阀座的堆焊层在高温下长期运行后会出现裂纹。分析了开裂的原因,认为Fe等元素的扩散导致在母材和堆焊层之间形成了脆性相,需要将原堆焊层完全去除后重新堆焊。根据现场堆焊修复的要求,制订了采用自动氩弧焊设备和镍基合金焊材的修复方案。所使用的焊接设备具有自动弧长跟踪、监控摄像、焊枪连续旋转等功能,能够在阀门内部的狭小空间内施焊。在现场将原堆焊层完全去除后采用镍基合金堆焊,并采取焊前预热、层间清理、后热处理等措施保证焊接质量。大量修复实践表明,本套修复工艺能够保证焊接过程的稳定以及较高的工作效率。镍基合金堆焊层的性能能够满足长期运行的要求。

630℃汽轮机用铸钢材料CW2热处理工艺研究

通过热力学计算和热处理工艺试验,研究了630℃等级汽轮机铸钢材料CW2合金的力学性能和显微组织,最终确定1130℃和750℃是CW2合金最佳的正火温度和回火温度,材料的强度和塑韧性都能够达到技术指标要求,经过630℃高温长时时效,材料仍能保持较好的强度和稳定的组织。当正火温度超过1150℃时,组织中析出δ-铁素体对铸钢材料的冲击韧性产生不利影响。

汽轮机油动机常见及偶发故障分析及处理

为协助液压专业运维人员快速判定、解除油动机故障,保障机组安全运行,对上海汽轮机厂设计、制造的超超临界机型液压执行机构的原理及结构进行了分析,总结归纳了该型油动机常见的故障现象及原因,并针对几起油动机偶发异常现象进行了深层解析,为油动机故障判断提供了例证。同时也对油动机装配、维修工作提出了注意事项。研究成果可为同类型机组油动机故障的分析、判定及排除提供参考。

1000 MW核电汽轮机低压末级动叶叶根超声检测技术开发

为了提高1000 MW核电汽轮机服役的安全性和可靠性,并提高叶片叶根检测的效率和准确性,开发了针对低压末级叶片叶根的原位相控阵超声波检测技术,实现未拆卸叶片叶根的原位检测。基于叶根的受力分析,设计制作了检测用对比试块。对叶根进行了仿真计算分析,设计了检测专用探头和检测方案,在对比试块上进行试验,验证并优化了检测方案,形成了一套末级叶片叶根原位检测的方法。在具有类似叶根结构的实际产品转子上进行了验证测试,结果证明该技术可用于汽轮机叶片叶根检测。

某汽轮机高压部分增容改造方案及应用

阐述了某1000 MW超超临界机组增容节能提效改造中汽轮机高压部分改造方案,主要包括高压缸通流放大设计、主汽门及调门组件校核、补汽阀出口段加装均流孔板、中低压模块校核、滑销系统校核等。改造后汽轮机铭牌出力增容至1055 MW,机组经济性得到提升,改造方案达到了机组增容节能提效的目的。

基于Markov模型的汽轮机超速保护系统可靠性分析

对于汽轮机而言,超速是破坏性极大的安全事故,因此超速保护系统是汽轮机机组控制系统中的关键部分,其安全性、可靠性直接影响机组运行安全。以某品牌数字化超速保护系统为例,在分析系统状态的基础上,采用故障模式与影响分析(FMEA)方法对故障进行分类,根据各主要部件的失效类型和失效率提出一种基于Markov模型的汽轮机超速保护系统可靠性和安全性的分析方法。研究成果可为汽轮机保护系统的设计提供技术支撑。