स्टीम टरबाइन चयन और अनुकूलन

स्टीम टरबाइन कोर पावर जनरेशन उपकरण हैं, और उनका स्थिर और कुशल प्रदर्शन पावर प्लांट्स की संचालन दक्षता और आर्थिक लाभों से सीधे संबंधित है। ऊर्जा रूपांतरण के लिए एक प्रमुख घटक के रूप में, स्टीम टरबाइन ब्लेड्स की सामग्री का चयन, डिजाइन, और अनुकूलन और भी महत्वपूर्ण है। ब्लेड्स को न केवल उच्च तापमान और दबाव, उच्च गति घूर्णन, और जटिल प्रवाह क्षेत्रों का सामना करना पड़ता है, बल्कि उन्हें अच्छे संक्षारण प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध, और पर्याप्त ताकत भी होनी चाहिए ताकि कठोर वातावरण में स्थिर संचालन सुनिश्चित किया जा सके। यह लेख ब्लेड और सामग्री चयन के सामान्य समस्याओं और समाधानों से शुरू करेगा और संक्षेप में स्टीम टरबाइन ब्लेड्स के चयन और अनुकूलन का परिचय देगा।

1. स्टीम टरबाइन क्या है?

स्टीम टरबाइन थर्मल पावर प्लांट्स में एक प्रमुख उपकरण है। यह उच्च तापमान, उच्च दबाव वाली भाप का विस्तार करके जनरेटर को घुमाने और बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रेरित करता है। यह भाप की थर्मल ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में प्रभावी रूप से परिवर्तित करने के लिए एक महत्वपूर्ण पुल है, जो सीधे पावर प्लांट्स की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और संचालन स्थिरता को निर्धारित करता है।

स्टीम टरबाइन जटिल घूर्णन भागों और स्थिर भागों से बना होता है। घूर्णन भागों में मुख्य रूप से मुख्य शाफ्ट, इम्पेलर और ब्लेड्स शामिल होते हैं, जो मिलकर भाप की रैखिक गति को घूर्णन गति में परिवर्तित करते हैं। स्थिर भागों में सिलेंडर, नोजल, भाप सील, विभाजन आदि शामिल होते हैं, जो भाप प्रवाह और ऊर्जा रूपांतरण के लिए आवश्यक चैनल और शर्तें प्रदान करते हैं।

2. स्टीम टरबाइन ब्लेड्स का महत्व

कोर रूपांतरण घटक: स्टीम टरबाइन ब्लेड्स पावर रूपांतरण प्रक्रिया में कोर घटक होते हैं। उनका आकार, सामग्री, और प्रदर्शन सीधे भाप ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में रूपांतरित करने की दक्षता और गुणवत्ता को निर्धारित करते हैं।

जटिल संचालन वातावरण: ब्लेड्स के लिए संचालन वातावरण कठोर होता है। उन्हें उच्च तापमान, उच्च दबाव वाले भाप के प्रभाव के साथ-साथ भाप में अशुद्धियों, नमी और संक्षारक पदार्थों के क्षरण का सामना करना पड़ता है। इसके अलावा, ब्लेड्स को उच्च गति के घूर्णन से उत्पन्न केन्द्रापसारक बल और कंपन का सामना करना पड़ता है। ये कारक ब्लेड्स की सामग्री, संरचना और निर्माण प्रक्रिया पर उच्च मांगें रखते हैं।

3. स्टीम टरबाइन की सामान्य समस्या क्या है?

स्टीम टरबाइन ब्लेड्स की सामान्य समस्याओं में क्षति और टूटना, संक्षारण और जंग, और जल क्षरण शामिल हैं। ये समस्याएं न केवल स्टीम टरबाइन के सामान्य संचालन को प्रभावित करती हैं, बल्कि उपकरण और उत्पादन प्रक्रिया की सुरक्षा को भी गंभीर रूप से प्रभावित कर सकती हैं। इसलिए, स्टीम टरबाइन के डिजाइन, निर्माण, स्थापना, संचालन और रखरखाव के दौरान इन समस्याओं को रोकने और निपटने के लिए एक श्रृंखला उपायों को अपनाना आवश्यक है ताकि स्टीम टरबाइन का सुरक्षित और स्थिर संचालन सुनिश्चित किया जा सके।

4. ब्लेड संक्षारण या क्षरण के कारणों का विश्लेषण।

4.1 अम्लीय संक्षारण

निम्न दबाव सिलेंडर के प्रारंभिक संघनन क्षेत्र में, भाप में अम्लीय पदार्थ (जैसे कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड, आदि) संघनन में समृद्ध होते हैं, जिससे पीएच में कमी और धातु भागों का संक्षारण होता है। यह संक्षारण न केवल ब्लेड्स की ताकत और जीवन को कम करेगा, बल्कि इकाई के समग्र प्रदर्शन और सुरक्षा को भी प्रभावित करेगा।

4.2 ऑक्सीजन संक्षारण

विलेय ऑक्सीजन ऑक्सीजन संक्षारण का एक मुख्य कारक है। यदि ब्लेड की सतह पर सुरक्षात्मक फिल्म (जैसे लौह ऑक्साइड फिल्म) क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो विलेय ऑक्सीजन धातु मैट्रिक्स के साथ विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया करेगा, जिससे लौह आयन वर्षा और सामग्री का संक्षारण होगा। इसके अलावा, पीएच, तापमान, लोड, और प्रवाह दर जैसे कारक भी ऑक्सीजन संक्षारण की दर और सीमा को प्रभावित करेंगे।

4.3 जल क्षरण

निम्न लोड स्थितियों में, भाप प्रवाह में तरल जल बूंदें ब्लेड सतह पर प्रहार करेंगी, जिससे जल क्षरण होगा। जल क्षरण न केवल ब्लेड की सतह संरचना को नष्ट करेगा, बल्कि इसकी पहनने की प्रतिरोधकता को भी कम करेगा, जिससे ब्लेड के क्षति प्रक्रिया में तेजी आएगी।

5. कोबाल्ट मिश्र धातुओं के लाभ

5.1 उच्च तापमान ताकत और ऑक्सीकरण प्रतिरोध

कोबाल्ट मिश्र धातुओं में उत्कृष्ट उच्च तापमान ताकत और ऑक्सीकरण प्रतिरोध होता है। यह गुण कोबाल्ट मिश्र धातु ब्लेड्स को स्टीम टरबाइन में उच्च तापमान, उच्च दबाव वाली भाप के प्रभावों का सामना करने में सक्षम बनाता है बिना विकृत या क्षतिग्रस्त हुए। यह लाभ स्टीम टरबाइन की संचालन दक्षता और संचालन स्थिरता को सुधारने के लिए महत्वपूर्ण है।

5.2 संक्षारण और थकान प्रतिरोध

कोबाल्ट मिश्र धातुओं में अच्छी संक्षारण और थकान प्रतिरोध होती है। स्टीम टरबाइन ब्लेड्स के कठोर कार्य वातावरण में, कोबाल्ट मिश्र धातु भाप में संक्षारक पदार्थों के क्षरण का प्रभावी रूप से प्रतिरोध कर सकते हैं और ब्लेड्स के सेवा जीवन को बढ़ा सकते हैं। साथ ही, इसकी उच्च थकान प्रतिरोध भी यह सुनिश्चित कर सकती है कि ब्लेड्स लंबे समय तक उच्च लोड संचालन के दौरान स्थिर प्रदर्शन बनाए रखें।

5.3 उत्कृष्ट वेल्डिंग प्रदर्शन

कोबाल्ट मिश्र धातुओं में अच्छी वेल्डिंग प्रदर्शन होती है, इसलिए ब्लेड निर्माण और रखरखाव में वेल्डिंग तकनीक का उपयोग करना आसान होता है। वेल्डेड जोड़ की ताकत और सीलिंग की गारंटी दी जा सकती है, जिससे ब्लेड की समग्र प्रदर्शन और सेवा जीवन में सुधार होता है।

5.4 पहनने का प्रतिरोध

कोबाल्ट मिश्र धातुओं में उत्कृष्ट पहनने का प्रतिरोध भी होता है। स्टीम टरबाइन ब्लेड्स के संचालन के दौरान, उन्हें भाप प्रवाह में अशुद्धियों और कणों के कारण घर्षण और पहनने का सामना करना पड़ता है। कोबाल्ट मिश्र धातु की उच्च पहनने की प्रतिरोधकता ब्लेड्स के पहनने को कम कर सकती है और ब्लेड्स के जीवन को बढ़ा सकती है।

6. टरबाइन ब्लेड में कोबाल्ट मिश्र धातु का विशिष्ट अनुप्रयोग

6.1 ब्लेड सामग्री

कोबाल्ट मिश्र धातु को सीधे टरबाइन ब्लेड और स्लीव्स के निर्माण सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है, विशेष रूप से उच्च तापमान, उच्च दबाव और उच्च संक्षारण वातावरण में ब्लेड निर्माण के लिए उपयुक्त। जटिल आकार और उच्च सटीकता वाले कोबाल्ट मिश्र धातु ब्लेड को प्रिसिजन कास्टिंग, फोर्जिंग, सीएनसी मशीनिंग और अन्य प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित किया जा सकता है।

पहनने के प्रतिरोध और क्षरण प्रतिरोध को सुधारने के लिए ठोस कोबाल्ट मिश्र धातु शीट्स या स्ट्रिप्स को SUS410Cb टरबाइन ब्लेड पर इंडक्शन ब्रेज़िंग किया जाता है। क्षरण स्ट्रिप्स आमतौर पर Co 6 और Co 6B से बने होते हैं।

6.2 कोटिंग सामग्री

ठोस ब्लेड के रूप में उपयोग किए जाने के अलावा, कोबाल्ट मिश्र धातु को टरबाइन ब्लेड की सतह पर कोटिंग सामग्री के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है। ब्लेड की सतह पर कोबाल्ट मिश्र धातु की परत कोटिंग करने से इसके पहनने और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार होगा और इसकी सेवा जीवन बढ़ेगी। इस कोटिंग तकनीक को कई पावर प्लांट्स में सफलतापूर्वक लागू किया गया है।

• STP 6 रासायनिक संरचनाएं

C: 0.9-1.4%, Mn: ≤1.0%, Si: ≤1.5%, Cr: 27.0-31.0%, Ni: ≤3.0%, Mo: ≤1.5%, W: 3.5-5.5%, Co: संतुलन।

घनत्व: ≥8.35g/cm3

कठोरता: 38-44HRC

• STP 6B रासायनिक संरचनाएं

C: 0.9-1.4%, Mn: ≤2.0%, Si: ≤2.0%, Cr: 28.0-32.0%, Ni: ≤3.0%, Mo: ≤1.5%, W: 3.5-5.5%, Co: संतुलन।

घनत्व: ≥8.38g/cm3

कठोरता: 36-40HRC

7. टरबाइन ब्लेड का चयन करने के सिद्धांत

7.1 सामग्री चयन

ब्लेड के कार्य वातावरण की विशेषताओं के अनुसार, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध वाले सामग्री का चयन करें। उदाहरण के लिए, SUS410Cb ब्लेड पर कोबाल्ट मिश्र धातु स्ट्रिप्स का इंडक्शन ब्रेज़िंग पहनने के प्रतिरोध और क्षरण प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से सुधार सकता है। साथ ही, सामग्री की ताकत, कठोरता, थर्मल स्थिरता और प्रसंस्करण प्रदर्शन जैसे कारकों पर भी विचार करना चाहिए।

7.2 संरचनात्मक डिजाइन

तनाव एकाग्रता और कंपन को कम करने के लिए ब्लेड आकार और आकार डिजाइन को अनुकूलित करें। उचित स्ट्रीमलाइन डिजाइन और मोटाई वितरण के माध्यम से ब्लेड के वायुगतिकीय प्रदर्शन और थकान प्रतिरोध को सुधारा जा सकता है। इसके अलावा, ब्लेड और व्हील डिस्क के बीच कनेक्शन विधि और फास्टनिंग विधि जैसे कारकों पर विचार करना चाहिए।

7.3 निर्माण प्रक्रिया

ब्लेड की निर्माण सटीकता और गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए उन्नत निर्माण प्रक्रियाओं और तकनीकी साधनों का उपयोग करें। उदाहरण के लिए, जटिल आकार और उच्च सटीकता वाले ब्लेड का उत्पादन करने के लिए प्रिसिजन कास्टिंग, फोर्जिंग या सीएनसी मशीनिंग का उपयोग किया जा सकता है। साथ ही, गुणवत्ता निरीक्षण और नियंत्रण लिंक को मजबूत किया जाना चाहिए ताकि प्रत्येक ब्लेड डिजाइन आवश्यकताओं और उपयोग मानकों को पूरा कर सके।

8. ब्लेड रखरखाव और अनुकूलन रणनीति

8.1 नियमित निरीक्षण और रखरखाव

ब्लेड की नियमित निरीक्षण और रखरखाव प्रणाली स्थापित करें ताकि ब्लेड की सतह पर नमक संचय, गंदगी और क्षति जैसी समस्याओं का समय पर पता लगाया जा सके और उन्हें निपटाया जा सके ताकि समस्या का विस्तार न हो। साथ ही, ब्लेड के पहनने और संक्षारण को रिकॉर्ड और विश्लेषण किया जाना चाहिए ताकि बाद के रखरखाव और प्रतिस्थापन कार्य के लिए संदर्भ प्रदान किया जा सके।

8.2 संचालन प्रबंधन

कम लोड संचालन समय और आवृत्ति को कम करने के लिए इकाई संचालन की स्थिति और पैरामीटर सेटिंग्स को अनुकूलित करें। उचित लोड वितरण और समायोजन विधियों के माध्यम से संक्षारण और ब्लेड पहनने के जोखिम को कम करें। साथ ही, उपकरण की निगरानी और निदान को मजबूत करना आवश्यक है ताकि असामान्य स्थितियों का समय पर पता लगाया जा सके और उन्हें निपटाया जा सके।

8.3 तकनीकी नवाचार

नए सामग्री, नई तकनीकों और नई प्रक्रिया विधियों को सक्रिय रूप से पेश करें और लागू करें ताकि ब्लेड की पहनने प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और निर्माण गुणवत्ता में निरंतर सुधार हो सके। उदाहरण के लिए, उच्च संक्षारण प्रतिरोध और पहनने प्रतिरोध वाली नई सामग्री का विकास करना; ब्लेड की सुरक्षात्मक प्रदर्शन को सुधारने के लिए उन्नत सतह उपचार तकनीकों (जैसे स्प्रेइंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, आदि) का उपयोग करना; डिजिटल तकनीक और बुद्धिमान साधनों का उपयोग करके ब्लेड की स्थिति की वास्तविक समय निगरानी और प्रारंभिक चेतावनी प्राप्त करना, आदि।

9. निष्कर्ष

एक पावर प्लांट के प्रमुख घटक के रूप में, टरबाइन ब्लेड की सामग्री चयन पावर जनरेशन दक्षता और प्लांट सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। स्टीम टरबाइन ब्लेड के लिए सामग्री में, कोबाल्ट मिश्र धातुओं में उत्कृष्ट उच्च तापमान ताकत, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध, अच्छी प्लास्टिसिटी और कठोरता, उत्कृष्ट वेल्डिंग प्रदर्शन, और उच्च पहनने प्रतिरोध होता है। उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री जैसे कोबाल्ट मिश्र धातुओं का उपयोग करके, उन्नत निर्माण प्रक्रियाओं और संचालन प्रबंधन रणनीतियों का उपयोग करके, ब्लेड के प्रदर्शन और सेवा जीवन में सुधार होता है, पावर प्लांट्स के दीर्घकालिक स्थिर संचालन और कुशल पावर जनरेशन के लिए एक ठोस आधार स्थापित होता है। इसलिए, स्टीम टरबाइन ब्लेड के लिए सामग्री का चयन करते समय, पावर जनरेशन दक्षता और प्लांट सुरक्षा को अधिकतम करने के लिए कोबाल्ट मिश्र धातुओं के लाभों पर विचार करना सबसे अच्छा है।