600MW超临界机组高压旁路阀门国产化研发
发布时间：2020-10-16 21:02
高压旁路阀门是火力发电机组中一种重要的工质调节阀门,是不能被通用阀门所取代的特殊阀门。目前,随着国家产业政策的调整,高效能、低污染的大型火电机组得到广泛采用,600MW超临界电站机组逐渐成为主力机组,同时对于电站机组的安全性提出了更高的要求,配套的高压旁路阀门的作用日益得到重视。本文通过600MW超临界机组高压旁路阀门的研制,提高我国在高参数阀门领域的的科研技术水平,打破不能自己生产这种阀门、长期依赖进口的局面,同时对其它高参数阀门的研制工作具有一定的参考价值。 本文着重探讨了高压旁路阀门的优化设计。在设计初期采用FCA功能成本分析理论进行各部件成本影响分析,找出成本控制及性能优化的重点部件,从降低成本的角度制定了初始设计方案。在参考大量国内外相关文献资料和借鉴国内外同类产品的基础上进行研发,建立了阀门三维参数化设计模型,设计时紧紧围绕阀门需要实现的功能进行整体结构和各个功能部件的设计,充分考虑了阀门的安全性、结构简捷性和经济性等要求。 阀体是整个高压旁路阀门的核心部件,其强度是否合格直接影响到整个阀门的安全性能。阀门在工况下受到热应力与压力应力的综合作用,采用ANSYS热-结构耦合分析模块进行,确定了阀体的应力集中区域,分析表明阀体的应力集中现象明显,最大应力超出了材料在工况下的强度要求,所以必须改进阀体结构,以降低阀体应力并使应力分布趋向均匀。 以有限元分析结果为基础对阀体进行结构优化。在ANSYS-Workbench中完成了设计参数的敏感性分析,根据敏感程度选取了7个参数作为设计变量,将最大等效应力作为目标变量进行优化分析。采用一阶优化方法对初始方案进行改进设计,对选取的7个敏感性较大的尺寸进行参数设计组合,可以显著减少试验数目,节约计算成本。通过优化设计最后得到了改进结构。优化后的结构大大降低了三个危险区域的应力值,使阀体结构能够满足安全工作的要求。达到了提高阀门强度性能,节省制造材料,降低加工成本的目的。 在确定阀门最终的设计结构后,进行了物理样机的制造,采用水压试验的方法检验阀体强度,验证设计结构的合理性。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH134
【部分图文】：
周期长、成本高，并且完成的产品不能保证性能完全满足要求。因而，近年来随着计算机软件技术的迅猛发展，阀门的虚拟设计与仿真已经成为业内人士的一种共识。目前，在工业设计和生产中广泛应用了CAD/CAE技术，并且成效明显，促进了工业设计的快速发展。在现代新产品的设计中采用三维参数化设计方法，结合计算机仿真设计技术已经开始普及。设计人员熟练使用这些技术手段，能够非常直观地得到虚拟产品，及时进行优化设计，从而最大程度的得到性能优良的产品，这样不仅可以降低产品的开发成本和设计周期，而且大大的节约了资金和时间[4]。1.2 电站机组用高压旁路阀门简介高压旁路阀门是电站机组汽机旁路系统的核心部件，对于协调锅炉产汽量和汽轮机耗汽量之间的不平衡、改善启动和负荷特性、提高机组运行的安全性和灵活性，尤其在提高安全性能方面作用明显[5]。在我国，目前大容量中间再热发电机组普遍配备旁路系统。如图 1-1 所示为应用在某机组上的旁路系统阀门，图 1-2 所示为 DRE 型高压蒸汽调节阀门，主要应用于亚临界和超临界工况下火电机组的高压旁路系统。
周期长、成本高，并且完成的产品不能保证性能完全满足要求。因而，近年来随着计算机软件技术的迅猛发展，阀门的虚拟设计与仿真已经成为业内人士的一种共识。目前，在工业设计和生产中广泛应用了CAD/CAE技术，并且成效明显，促进了工业设计的快速发展。在现代新产品的设计中采用三维参数化设计方法，结合计算机仿真设计技术已经开始普及。设计人员熟练使用这些技术手段，能够非常直观地得到虚拟产品，及时进行优化设计，从而最大程度的得到性能优良的产品，这样不仅可以降低产品的开发成本和设计周期，而且大大的节约了资金和时间[4]。1.2 电站机组用高压旁路阀门简介高压旁路阀门是电站机组汽机旁路系统的核心部件，对于协调锅炉产汽量和汽轮机耗汽量之间的不平衡、改善启动和负荷特性、提高机组运行的安全性和灵活性，尤其在提高安全性能方面作用明显[5]。在我国，目前大容量中间再热发电机组普遍配备旁路系统。如图 1-1 所示为应用在某机组上的旁路系统阀门，图 1-2 所示为 DRE 型高压蒸汽调节阀门，主要应用于亚临界和超临界工况下火电机组的高压旁路系统。
图 2-1 高压旁路阀门信息树Fig. 2-1 Information tree of high-pressure bypass-valve对于高压旁路阀门产品的设计，采用功能成本分析法能更好地体现成本优化意识。因为对于这样的产品，由于工作环境条件的特殊性，对于强度和寿命提出了更高的要求，从客户需求、产品功能的角度出发，有针对性的在概念设计阶段进行零部件功能成本定位、优化目标定位，无论对于后面的具体结构设计，还是后续的优化工作，都具有很强的现实意义。本文进行功能成本分析时运用了 FCA（Function Cost Analysis）功能价值分析理论。FCA 是一种实用的工程评价理论，用于增加产品成本与产品价值的区分度。产品成本体现在产品的生产过程和运输过程中，费用主要包括零件、劳动力、后勤管理（例如生产车间和电力供应）、包装和运输、产品宣传等方面的价格。产品价值体现在客户对于产品的需求上，进行价值分析不是通过削弱产品的功能来提高价值，而是想办法如何减少成本，提高设计效率。虽然分析过程只是个很小的价值工程，但是对于产品优化很有帮助。为了考察产品的各部件价值，需要对产品信息树中列出的部件进行功能价值分析估算。这一步的评估通常需要根据相似产品的情况进行，对高压旁路阀
【参考文献】
本文编号：2843773
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH134
【部分图文】：
周期长、成本高，并且完成的产品不能保证性能完全满足要求。因而，近年来随着计算机软件技术的迅猛发展，阀门的虚拟设计与仿真已经成为业内人士的一种共识。目前，在工业设计和生产中广泛应用了CAD/CAE技术，并且成效明显，促进了工业设计的快速发展。在现代新产品的设计中采用三维参数化设计方法，结合计算机仿真设计技术已经开始普及。设计人员熟练使用这些技术手段，能够非常直观地得到虚拟产品，及时进行优化设计，从而最大程度的得到性能优良的产品，这样不仅可以降低产品的开发成本和设计周期，而且大大的节约了资金和时间[4]。1.2 电站机组用高压旁路阀门简介高压旁路阀门是电站机组汽机旁路系统的核心部件，对于协调锅炉产汽量和汽轮机耗汽量之间的不平衡、改善启动和负荷特性、提高机组运行的安全性和灵活性，尤其在提高安全性能方面作用明显[5]。在我国，目前大容量中间再热发电机组普遍配备旁路系统。如图 1-1 所示为应用在某机组上的旁路系统阀门，图 1-2 所示为 DRE 型高压蒸汽调节阀门，主要应用于亚临界和超临界工况下火电机组的高压旁路系统。
周期长、成本高，并且完成的产品不能保证性能完全满足要求。因而，近年来随着计算机软件技术的迅猛发展，阀门的虚拟设计与仿真已经成为业内人士的一种共识。目前，在工业设计和生产中广泛应用了CAD/CAE技术，并且成效明显，促进了工业设计的快速发展。在现代新产品的设计中采用三维参数化设计方法，结合计算机仿真设计技术已经开始普及。设计人员熟练使用这些技术手段，能够非常直观地得到虚拟产品，及时进行优化设计，从而最大程度的得到性能优良的产品，这样不仅可以降低产品的开发成本和设计周期，而且大大的节约了资金和时间[4]。1.2 电站机组用高压旁路阀门简介高压旁路阀门是电站机组汽机旁路系统的核心部件，对于协调锅炉产汽量和汽轮机耗汽量之间的不平衡、改善启动和负荷特性、提高机组运行的安全性和灵活性，尤其在提高安全性能方面作用明显[5]。在我国，目前大容量中间再热发电机组普遍配备旁路系统。如图 1-1 所示为应用在某机组上的旁路系统阀门，图 1-2 所示为 DRE 型高压蒸汽调节阀门，主要应用于亚临界和超临界工况下火电机组的高压旁路系统。
图 2-1 高压旁路阀门信息树Fig. 2-1 Information tree of high-pressure bypass-valve对于高压旁路阀门产品的设计，采用功能成本分析法能更好地体现成本优化意识。因为对于这样的产品，由于工作环境条件的特殊性，对于强度和寿命提出了更高的要求，从客户需求、产品功能的角度出发，有针对性的在概念设计阶段进行零部件功能成本定位、优化目标定位，无论对于后面的具体结构设计，还是后续的优化工作，都具有很强的现实意义。本文进行功能成本分析时运用了 FCA（Function Cost Analysis）功能价值分析理论。FCA 是一种实用的工程评价理论，用于增加产品成本与产品价值的区分度。产品成本体现在产品的生产过程和运输过程中，费用主要包括零件、劳动力、后勤管理（例如生产车间和电力供应）、包装和运输、产品宣传等方面的价格。产品价值体现在客户对于产品的需求上，进行价值分析不是通过削弱产品的功能来提高价值，而是想办法如何减少成本，提高设计效率。虽然分析过程只是个很小的价值工程，但是对于产品优化很有帮助。为了考察产品的各部件价值，需要对产品信息树中列出的部件进行功能价值分析估算。这一步的评估通常需要根据相似产品的情况进行，对高压旁路阀
【参考文献】
相关期刊论文 前7条
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3 钟世梁,黄荣国,许冰;600MW机组高压旁路减温减压阀热应力计算及寿命估算[J];动力工程;2005年02期
4 陈建军,车建文,崔明涛,戴君,马洪波;结构动力优化设计述评与展望[J];力学进展;2001年02期
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7 王春光,石永久,王元清,李少甫;结构可靠度计算中的敏感性因素分析[J];清华大学学报(自然科学版);2000年06期
本文编号：2843773
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