南京工业大学过控毕业设计开题报告6.docx
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南京工业大学过控毕业设计开题报告6
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名:
许理扬学号:
120110527
所在学院:
机械与动力工程学院
专业:
过程装备与控制工程
设计(论文)题目:
石化企业用汽轮机的安全生产
及管理
指导教师:
邵春雷
2014年3月10日
毕业设计(论文)开题报告
1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写
2000字左右的文献综述:
文献综述
1.汽轮机的基本概念及分类
1.1汽轮机的基本概念
汽轮机是用蒸汽来作功的旋转式原动机[1]。
蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械功需要经过两次能量转换,即:
蒸汽流过汽轮机喷嘴时,将热能转换成蒸汽高速流动的动能;高速汽流流过工作叶片时,将蒸汽动能转换成汽轮机转子旋转的机械功。
这就是汽轮机能作功的原理。
最简单的汽轮机由喷嘴、动叶片、叶轮和轴等基本部件组成。
具有一定压力和温度的蒸汽通入喷嘴膨胀加速,这是的蒸汽的压力、温度降低,速度增加,使热能转变成动能。
然后,具有较高的蒸汽由喷嘴流出,进入动叶片流道,在弯曲的动叶流道内改变气流方向,给动叶片以冲动力,产生了使叶轮旋转的力矩,带动主轴旋转,输出机械功,即在动叶片中蒸汽推动动叶旋转做功,完成动能到机械能的转换。
1.1.1冲动式汽轮机的工作原理
什么是汽轮机的列和级:
所谓列是不能构成整台汽轮机的,也即是不能进行二次能量转换的。
级可以构成整台汽轮机,有二次能量转换的机能。
如单级背压式汽轮机,一般是由喷嘴和一个双列速度级组成。
而不能说它是由两级组成。
所谓冲动式汽轮机就是蒸汽的热能变成动能的过程仅在喷嘴中进行,工作叶片上只是把蒸汽的动能转换成机械功的汽轮机,称冲动式汽轮机。
1.1.2反动式汽轮机的工作原理
在反动式汽轮机中,蒸汽在静叶(起着喷嘴的作用)中膨胀,压力、温度下降,流速增加,然后进入动叶片(即工作叶片)。
但这种汽轮机中,沿汽流方向上动叶片间槽道的截面形状与静叶片间的槽道截面变化完全相同,所以蒸汽在动叶片中继续膨胀,压力从P1继续降低到P2。
由于汽流沿着动叶片内弧流动时,方向是改变的,因此动叶片上既受到冲动力P冲的作用,同时又因蒸汽在动叶片中膨胀,以高速喷离动叶片,所以动叶片又受到反动力P反的作用。
因此,反动式汽轮机的动叶片上所承受的力,应该是P冲与P反的总合。
严格地说,反动式汽轮机既利用了冲动原理,又利用了反动原理。
【2】
1.2汽轮机的特点
(1)单机功率大:
300MW→600MW→900MW
(2)效率高:
汽轮机内效率:
→90%
电厂效率→40%
(3)运转平稳:
机组振动<0.03mm
(4)使用寿命长:
>30年
(5)整个循环过程使用劣质、廉价燃料:
如劣质煤等
(6)使用范围专业而广泛:
A.火电长、B.核电厂、C.直接驱动、D.……
1.3汽轮机的分类
①工作原理(上文介绍过工作原理)
–冲动式
–反动式
–冲动反动联合式汽轮机
②热力过程【1】
–凝汽式:
(N)进入汽轮机做工的的蒸汽,除少量泄露外,全部或大部分排出凝汽器的汽轮机。
蒸汽全部排入凝汽器的汽轮机又称纯凝汽式汽轮机;采用回热加热系统,除部分抽气外,大部分蒸汽排入凝汽器的汽轮机,又称凝汽式汽轮机。
–背压式:
(B)蒸汽在汽轮机做功后,以高于大气压的压力排出。
供工业和采暖使用。
–抽汽式:
(C)将部分做过功的蒸汽在一种或者两种压力下抽出,供工业或采暖用汽,其余蒸汽排入凝汽器。
③工质参数(系列化)
–低压:
新蒸汽压力为1.176~1.47MPa
–中压:
新蒸汽压力为1.96~3.92MPa
–高压:
新蒸汽压力为5.88~9.2MPa
–超高压:
新蒸汽压力为11.76~13.72MPa
–亚临界:
新蒸汽压力为15.68~17.64MPa
–超临界:
新蒸汽压力在22.06MPa以上
④其他方法:
»轴系
–单轴
–双轴
»汽缸布置
–单缸
–多缸
»汽流总体流向
–轴流式
–辐流式
–周流式
2.汽轮机的设计、制造、选型、安装等环节的安全研究
2.1汽轮机的设计
在现代化石燃料电站和核电站中,汽轮机总是同其他机械组合成套,协调配合地进行工作:
汽轮机必须与锅炉(或蒸汽发生器)、发电机(或其他被驱动机械)、凝气机、加热器、泵等设备进行匹配,以形成一套完整的循环装置。
所以,汽轮机的总体设计应该立足电站的成套的全局,搞好机、炉、电的配合;经济、合理地确定机组的热力系统;按照不同的运行方式,选定适宜的陪汽形及相应的调节系统:
根据不同机组的特点,做好本体布置及结构选型,同时还应搞好与电力设计部门配合与协调。
以使机组的热效率高,结构紧凑,系统简单,布置合理,制造成本低,运行安全可靠,安装维修方便。
这就是汽轮机总体设计的根本目标。
[3]
目前,联合循环机组已在国内外的发电市场中占有了一席之地,其强大的竞争力来自于极高的机组效率(最新设计效率可达58%)。
与此同时,旨在提高火电厂效率的汽轮机新型设计也层出不穷,随着科学技术的发展,最新的燃煤蒸汽电厂可以采用更高的蒸汽参数,先进的给水加热循环及在锅炉、汽机主要零部件上新材料的应用,要取得45%或更高的效率已成为可能。
[4][5]
2.2汽轮机的制造
2.2.1制造质量常见问题
(1)材料理化性能超标和缺陷;
(2)与合同要求不符;
(3)机械加工错误;
(4)通流间隙超标;
(5)焊接、外观、装运等质量控制;[6][7]
2.3汽轮机的选型
在进行汽轮机设备的选型时,在机组形式上和参数匹配上,应以制造厂家最成熟的设计为选型参考,不强求不同厂家间的技术的相互渗透,不能只注重效率,还要关注机组技术的成熟性、可靠性,提出的要求随意性不要太大。
在末级叶片选择上要充分听取制造厂的意见,注意该叶片的运行业绩和效果。
在选择抽汽机型上,不要恋大贪多,不要追求过大容量,要充分考虑机组的灵活性和负荷适应性要求,对于带有较高压力的工业抽汽的机组,应采用电动给水泵形式。
[8]
除了结果设计选型外在工艺方案选型中还应重点考虑一下三点:
①主蒸汽流量;②主蒸汽参数修正;③排气方式的选择。
[9]
2.4汽轮机的安装
2.4.1高中压缸安装
通过对整个汽缸的按章的控制,从支架吊起将汽缸缓慢放到前后的轴承座上将运输的固定环进行拆除之后,确保汽缸被顶起1毫米然后将汽缸慢慢放下,知道转子安全、稳定被放在轴承上。
根据厂内提供的各种数据来确定转子和固定运输环之间的距离来调节汽缸的径向的位置调整汽缸猫爪处的垫片和中间导向键来调整汽缸的径向位置,使转子处于油封档中心位置。
径向找中完成后,用临时加工的“L”键(在轴承座中间)固定汽缸。
[10][11]
2.4.2低压外压拼缸
在进行低压外缸的安装时,需要将两端的端板进行吊入。
先预先调整好标高、前后和中心之间的距离。
然后将端壁外侧的调整的螺栓临时支撑在相近的轴承座上。
确定距离之后就要按照图纸的要求将端板的水平中分的高度高于轴承座的中分面[12]。
由于每个低压外缸都是不同的,因此按照缸的质量来确定,一般缸的质量好的数值越小,根据(350+X)mm(Xmm)来确定冷凝器和外缸焊接之后的下拉量。
根据机组来确定,进行该实验的机组的低压外缸在降螺丝松开之后下降了大约0.5~1.0mm,根据这个数值后续的工程可以按照这个下拉值进行预留。
对端板的垂直位置和水平位置进行预测时要通过中心导向和2个猫爪孔进行基本位置的基准。
然后在逐步将位置找正,将压板笃定在端板之上然后在将两侧的侧板吊入。
将端板和侧板通过角型进行焊接,然后在进行4块进行整合。
[10][13]
2.4.3可调固定器的安装
按照基本图纸的要求,对台板下的所在的区域进行二次的灌浆,此时不能将混凝土暴露。
之后在处理好的燃机进行固定器的布置,此时对可调螺栓进行方向设定,将可调螺栓朝外。
根据图纸要求将固定器进行尺寸定位,并且在此之前需要对固定器进行标高,并且需要固定器进行自身的螺钉进行调节,直到符合要求。
[14]
3.汽轮机的操作、维护、检修等环节的安全研究
3.1汽轮机的开机、停机
3.1.1汽轮机的开机
(1)启动前检查;
(2)投入汽轮机辅助系统;
(3)锅炉点火、升压与暖管;
(4)冷态/热态启动;
3.1.2汽轮机的停机
(1)停机前准备;
(2)机组减负荷;
(3)解列发电机、转子惰走;
(4)盘车与辅机停运;[15][16]
3.2汽轮机的维护
汽轮机是将蒸汽的能量转换成机械功的旋转式动力机械,又称汽透平。
目前在国内一般将其作为发电厂的原动机,广泛的应用在国内各大火电厂。
[17]若是发电机组在运行过程中出现故障,不但会影响人们正常的生产生活,还不利于经济的发展和火电厂效益的提高。
因此发电厂日常维护工作任务就是要保证汽轮机运行的可靠性、稳定性。
减少故障发生率、保证设备完好,保持发电的持续稳定高效。
[18]汽轮机组是在振动状态下工作的,其振动值的大小会直接影响汽轮机的安全运行。
当振动超过某一极限时,轻者噪音增大,影响转子及其零件的使用寿命;重者动静部分发生摩擦,损坏零部件,甚至造成整台机组毁坏,严重影响电厂安全稳定运行。
[19][20]
汽轮机运行工作中的日常维护工作内容有以下几方面[21]
(1)通过监盘、定期抄表、巡回检查第七测振等方式监视有关设备仪表;
(2)调整有关运行参数和运行方式,贯彻负荷经济分配原则,尽可能是设备在最佳工况下运行;
(3)加强对缺陷设备、故障系统和特殊运行方式下设备的监视,尽可能使设备在最佳工况提高设备的利用率,保证设备长期安全运行;
(4)定期进行各种试验和切换工作。
3.3汽轮机的检修
汽轮机检修是保持稳定发电运行的基础工作,只要对汽轮机的结构部位进行了深入的了解和分析,并掌握了其中的问题的关键点,通过对汽轮机各部位的动静间隙、轴承部分和滑销等系统进行相关数据的仔细排查,根据安装时的参数和运行时的各部件的变化状况,并结合其他同类型机组的状况来进行综合分析评估,无法达到最优则取合理科学的检修计划,那么检修工作做起来就会起到事半功倍的效果,这样不但提高了工作效率,还能为企业生产节省宝贵的时间。
[22]
3.4故障诊断与检修的展望
(1)全方位的检测技术
(2)故障机理的深入研究
(3)综合诊断
(4)诊断与仿真技术的结合
(5)信息融合
(6)从诊断想汽轮机设备现代化的管理发展[23][24]
4.汽轮机安全生产的规范管理及安全评价
图2汽轮机设备安全性评价的多因素组成结构图][25]
根据中国华北电力集团公司安全监察部主编、中国电力出版社出版的火力发电厂安全性评价第二版中对汽轮机设备的评价项目要求将汽轮机设备安全性因素共分为类具体组成如图2所示。
每一项评价项目均由电力公司安全监督部门依照评分标准打分作为评价依据。
各评价指标标准分及在汽轮机总得分中所占的比例权重列入表1。
为了全面、定性评价汽轮机设备安全性的优劣本文利用评语“优”、“良”、“中”、“差”个等级作为汽轮机设备安全性的评语,集即评语集V={优、良、中、差}。
根据评价指标论域中诸指标对汽轮机设备安全性的作用大小,取权重集_A=(a1,a2,…,am)=(0.250,0.20,0.117,0.133,0.067,0.033,0.117,0.083)作为症状论域上的权重集,其中
(i=1,2,…,8)。
[26][27]
表1汽轮机安全性评价各指标标准分及所占权重
序列
汽轮机安全性影响因素
代号
考核标准分(分)
所占比例(权重)
1
本体设备技术状况
U1
300
0.250
2
调结保安系统
U2
240
0.200
3
压力容器及高温高压管道
U3
140
0.117
4
重要辅机及附属设备
U4
160
0.133
5
汽轮机油系统防火
U5
80
0.067
6
设备编号及标志
U6
40
0.033
7
技术资料
U7
140
0.117
8
技术管理
U8
100
0.083
总和
汽轮机设备
UT
1200
1.000
5.展望
1.提高热力循环的热效率。
汽轮机的排汽压力越低,蒸汽循环的热效率就越高。
此外,提高汽轮机热效率的措施还有,采用回热循环、采用再热循环、采用供热式汽轮机等。
提高汽轮机的热效率,对节约能源有着重大的意义。
2.大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向,这其中研制更长的末级叶片,是进一步发展大型汽轮机的一个关键;研究提高热效率是汽轮机发展的另一方向,采用更高蒸汽参数和二次再热,研制调峰机组,推广供热汽轮机的应用则是这方面发展的重要趋势。
3.在汽轮机设计、制造和运行过程中,采用新的理论和技术,以改善汽轮机的性能,也是未来汽轮机研究的一个重要内容。
[28]
国外汽轮机设计新技术目前关注在以下几点如:
与联合循环兼容、新型的流通部分、叶片的新型设计、计算流体力学(CFD)对设计的帮助、末级叶片的定位等等。
[29][30]
6.参考文献
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`
毕业设计(论文)开题报告
2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):
(1)、汽轮机的设计、制造、选型、安装等环节的安全研究。
了解汽轮机的整体构造、各部件工作原理,汽轮机的工作环境,从源头上研究如何使汽轮机安全生产。
同时研究汽轮机的制造过程,如焊接工艺、选用材料的性能指标、机械加工中的错误、还有间隙是否超标,这些制造过程中的缺陷是否会造成汽轮机不安全运行都是研究的对象。
选型是否恰当,针对不同的工作条件要充分考虑。
(2)、汽轮机的操作、维护、检修等环节的安全研究。
对汽轮机的具体操作进行了解,明白什么样的行为可能导致汽轮机不稳定运行;研究汽轮机的日常维修和及时检修的必要和方法。
(3)、汽轮机安全生产的规范管理及安全评价。
研究汽轮机安全生产的评价方法,利用前人建立的评价系统,再实际考察汽轮机
运行情况,对汽轮机的运行情况作出客观评价,得到客观结论。
毕业设计(论文)开题报告
指导教师意见:
1.对“文献综述”的评语:
2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:
指导教师:
年月日
所在专业审查意见:
负责人:
年月日
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