Turbin uap adalah peralatan pembangkit listrik inti, dan kinerja yang stabil dan efisien secara langsung terkait dengan efisiensi operasional dan manfaat ekonomi pembangkit listrik. Sebagai komponen kunci untuk konversi energi, pemilihan, desain, dan optimalisasi bahan bilah turbin uap menjadi lebih penting. Bilah harus tidak hanya menahan suhu dan tekanan tinggi, rotasi berkecepatan tinggi, dan medan aliran yang kompleks, tetapi juga memiliki ketahanan korosi yang baik, ketahanan kelelahan, dan kekuatan yang cukup untuk memastikan operasi yang stabil dalam lingkungan yang keras. Artikel ini akan dimulai dengan masalah umum dan solusi untuk pemilihan bilah dan bahan serta memperkenalkan secara singkat pemilihan dan optimalisasi bilah turbin uap.
1. Apa itu turbin uap?
Turbin uap adalah peralatan kunci dalam pembangkit listrik termal. Ini menggerakkan generator untuk berputar dan menghasilkan listrik dengan memperluas uap bertekanan tinggi dan suhu tinggi. Ini adalah jembatan penting untuk secara efektif mengubah energi termal uap menjadi energi mekanik, yang secara langsung menentukan efisiensi konversi energi dan stabilitas operasi pembangkit listrik.
Turbin uap terdiri dari bagian-bagian berputar yang kompleks dan bagian-bagian tetap. Bagian-bagian berputar terutama meliputi poros utama, impeller, dan bilah, yang bersama-sama mengubah gerakan linier uap menjadi gerakan rotasi. Bagian-bagian tetap meliputi silinder, nosel, segel uap, partisi, dll., yang menyediakan saluran dan kondisi yang diperlukan untuk aliran uap dan konversi energi.
2. Pentingnya bilah turbin uap
Komponen Konversi Inti: Bilah turbin uap adalah komponen inti dalam proses konversi daya. Bentuk, bahan, dan kinerjanya secara langsung menentukan efisiensi dan kualitas konversi energi uap menjadi energi mekanik.
Lingkungan operasi yang kompleks: Lingkungan operasi untuk bilah sangat keras. Mereka harus menahan dampak uap bertekanan tinggi dan suhu tinggi, serta erosi kotoran, kelembaban, dan zat korosif dalam uap. Selain itu, bilah harus menahan gaya sentrifugal dan getaran yang dihasilkan oleh rotasi berkecepatan tinggi. Faktor-faktor ini menempatkan tuntutan tinggi pada bahan, struktur, dan proses pembuatan bilah.
3. Apa masalah umum dari turbin uap?
Masalah umum dengan bilah turbin uap meliputi kerusakan dan patah, korosi dan karat, serta erosi air. Masalah-masalah ini tidak hanya mempengaruhi operasi normal turbin uap, tetapi juga dapat secara serius mempengaruhi keselamatan peralatan dan proses produksi. Oleh karena itu, serangkaian tindakan harus diambil selama desain, pembuatan, pemasangan, operasi, dan pemeliharaan turbin uap untuk mencegah dan menangani masalah-masalah ini guna memastikan operasi turbin uap yang aman dan stabil.
4. Analisis penyebab korosi atau erosi bilah.
4.1 Korosi Asam
Di area kondensasi awal dari silinder bertekanan rendah, zat asam dalam uap (seperti karbon dioksida, sulfur dioksida, dll.) terkonsentrasi dalam kondensat, yang mengakibatkan penurunan pH dan korosi pada bagian logam. Korosi ini tidak hanya akan mengurangi kekuatan dan masa pakai bilah, tetapi juga akan mempengaruhi kinerja dan keselamatan unit secara keseluruhan.
4.2 Korosi Oksigen
Oksigen terlarut adalah salah satu faktor utama yang menyebabkan korosi oksigen. Jika film pelindung di permukaan bilah (seperti film oksida besi) rusak, oksigen terlarut akan bereaksi secara elektrokimia dengan matriks logam, menyebabkan ion besi mengendap dan mengkorosi material. Selain itu, faktor-faktor seperti pH, suhu, beban, dan laju aliran juga akan mempengaruhi laju dan tingkat korosi oksigen.
4.3 Erosi Air
Di bawah kondisi beban rendah, tetesan air cair dalam aliran uap akan menghantam permukaan bilah, menyebabkan erosi air. Erosi air tidak hanya akan merusak struktur permukaan bilah, tetapi juga mengurangi ketahanan ausnya, sehingga mempercepat proses kerusakan bilah.
5. Keuntungan dari paduan kobalt
5.1 Kekuatan Suhu Tinggi dan Ketahanan Oksidasi
Paduan kobalt memiliki kekuatan suhu tinggi dan ketahanan oksidasi yang sangat baik. Properti ini memungkinkan bilah paduan kobalt untuk menahan efek uap bertekanan tinggi dan suhu tinggi dalam turbin uap tanpa deformasi atau kerusakan. Keuntungan ini sangat penting untuk meningkatkan efisiensi operasi dan stabilitas operasional turbin uap.
5.2 Ketahanan Korosi dan Kelelahan
Paduan kobalt memiliki ketahanan korosi dan kelelahan yang baik. Dalam lingkungan kerja yang keras pada bilah turbin uap, paduan kobalt dapat secara efektif menahan erosi zat korosif dalam uap dan memperpanjang masa pakai bilah. Pada saat yang sama, ketahanan kelelahan yang tinggi juga dapat memastikan bahwa bilah mempertahankan kinerja yang stabil selama operasi beban tinggi jangka panjang.
5.3 Kinerja Pengelasan yang Sangat Baik
Paduan kobalt memiliki kinerja pengelasan yang baik, sehingga mudah menggunakan teknologi pengelasan dalam pembuatan dan pemeliharaan bilah. Kekuatan dan penyegelan sambungan las dapat dijamin, sehingga meningkatkan kinerja keseluruhan dan masa pakai bilah.
5.4 Ketahanan Aus
Paduan kobalt juga memiliki ketahanan aus yang sangat baik. Selama operasi bilah turbin uap, mereka harus menahan abrasi dan keausan yang disebabkan oleh kotoran dan partikel dalam aliran uap. Ketahanan aus yang tinggi dari paduan kobalt dapat mengurangi keausan bilah dan memperpanjang masa pakai bilah.
6. Aplikasi spesifik paduan kobalt dalam bilah turbin
6.1 Bahan Bilah
Paduan kobalt dapat langsung digunakan sebagai bahan pembuatan bilah turbin dan selongsong, terutama cocok untuk pembuatan bilah dalam lingkungan suhu tinggi, tekanan tinggi, dan korosi tinggi. Bilah paduan kobalt dengan bentuk kompleks dan presisi tinggi dapat diproduksi melalui pengecoran presisi, penempaan, pemesinan CNC, dan proses lainnya.
Lembaran atau strip paduan kobalt padat disambung induksi ke bilah turbin SUS410Cb untuk meningkatkan ketahanan aus dan erosi bilah. Strip erosi biasanya terbuat dari Co 6 dan Co 6B.
6.2 Bahan pelapis
Selain digunakan sebagai bilah padat, paduan kobalt juga dapat digunakan sebagai bahan pelapis pada permukaan bilah turbin. Melapisi lapisan paduan kobalt pada permukaan bilah akan meningkatkan ketahanan aus dan korosi serta memperpanjang masa pakai bilah. Teknologi pelapisan ini telah berhasil diterapkan di banyak pembangkit listrik.
- Komposisi Kimia STP 6
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: Bal.
Densitas: ≥8.35g/cm3
Kekerasan: 38-44HRC
- Komposisi Kimia STP 6B
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: Bal.
Densitas: ≥8.38g/cm3
Kekerasan: 36-40HRC
7. Prinsip pemilihan bilah turbin
7.1 Pemilihan Bahan
Menurut karakteristik lingkungan kerja bilah, pilih bahan dengan ketahanan korosi dan ketahanan aus yang sangat baik. Misalnya, penyambungan induksi strip paduan kobalt ke bilah SUS410Cb dapat secara signifikan meningkatkan ketahanan aus dan erosi bilah. Pada saat yang sama, faktor-faktor seperti kekuatan material, ketangguhan, stabilitas termal, dan kinerja pemrosesan harus dipertimbangkan.
7.2 Desain Struktur
Mengoptimalkan desain bentuk dan ukuran bilah untuk mengurangi konsentrasi tegangan dan getaran. Kinerja aerodinamis dan ketahanan kelelahan bilah dapat ditingkatkan melalui desain streamline yang tepat dan distribusi ketebalan. Selain itu, faktor-faktor seperti metode koneksi dan metode pengikatan antara bilah dan cakram roda harus dipertimbangkan.
7.3 Proses Manufaktur
Gunakan proses manufaktur dan sarana teknis canggih untuk memastikan ketepatan dan kualitas pembuatan bilah. Misalnya, pengecoran presisi, penempaan, atau pemesinan CNC dapat digunakan untuk menghasilkan bilah dengan bentuk kompleks dan presisi tinggi. Pada saat yang sama, tautan inspeksi dan kontrol kualitas harus diperkuat untuk memastikan setiap bilah memenuhi persyaratan desain dan standar penggunaan.
8. Strategi pemeliharaan dan optimalisasi bilah
8.1 Inspeksi dan pemeliharaan rutin
Mendirikan sistem inspeksi dan pemeliharaan rutin untuk melakukan inspeksi dan evaluasi menyeluruh terhadap bilah. Segera temukan dan tangani masalah seperti penumpukan garam, kotoran, dan kerusakan pada permukaan bilah untuk mencegah masalah berkembang. Pada saat yang sama, keausan dan korosi bilah harus dicatat dan dianalisis untuk memberikan referensi untuk pekerjaan pemeliharaan dan penggantian selanjutnya.
8.2 Manajemen Operasi
Mengoptimalkan kondisi operasi unit dan pengaturan parameter untuk mengurangi waktu dan frekuensi operasi beban rendah. Mengurangi risiko korosi dan keausan bilah melalui distribusi beban dan metode penyesuaian yang tepat. Pada saat yang sama, perlu memperkuat pemantauan dan diagnosis peralatan untuk segera mendeteksi dan menangani kondisi abnormal.
8.3 Inovasi teknologi
Secara aktif memperkenalkan dan menerapkan bahan baru, teknologi baru, dan metode proses baru untuk terus meningkatkan ketahanan aus, ketahanan korosi, dan kualitas pembuatan bilah. Misalnya, mengembangkan bahan baru dengan ketahanan korosi dan ketahanan aus yang lebih tinggi; menggunakan teknologi perawatan permukaan canggih (seperti penyemprotan, pelapisan listrik, dll.) untuk meningkatkan kinerja pelindung bilah; menggunakan teknologi digital dan sarana cerdas untuk mencapai pemantauan real-time dan peringatan dini kondisi bilah, dll.
9. Kesimpulan
Sebagai komponen kunci dari pembangkit listrik, pemilihan bahan bilah turbin sangat penting untuk memastikan efisiensi pembangkit listrik dan keselamatan pabrik. Di antara bahan untuk bilah turbin uap, paduan kobalt memiliki kekuatan suhu tinggi yang sangat baik, ketahanan oksidasi, ketahanan korosi, ketahanan kelelahan, plastisitas dan ketangguhan yang baik, kinerja pengelasan yang sangat baik, dan ketahanan aus yang tinggi. Dengan menggunakan bahan berkualitas tinggi seperti paduan kobalt, proses manufaktur canggih, dan strategi manajemen operasi, kinerja dan masa pakai bilah ditingkatkan, meletakkan dasar yang kuat untuk operasi stabil jangka panjang dan pembangkit listrik yang efisien dari pembangkit listrik. Oleh karena itu, saat memilih bahan untuk bilah turbin uap, sebaiknya mempertimbangkan keunggulan paduan kobalt untuk memaksimalkan efisiensi pembangkit listrik dan keselamatan pabrik.
