การเลือกและการเพิ่มประสิทธิภาพกังหันไอน้ำ

กังหันไอน้ำเป็นอุปกรณ์หลักในการผลิตพลังงาน และประสิทธิภาพที่เสถียรและมีประสิทธิภาพของมันมีความสัมพันธ์โดยตรงกับประสิทธิภาพการดำเนินงานและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของโรงไฟฟ้า ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในการแปลงพลังงาน การเลือก การออกแบบ และการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุใบพัดกังหันไอน้ำจึงมีความสำคัญมากขึ้น ใบพัดต้องทนต่ออุณหภูมิและความดันสูง การหมุนด้วยความเร็วสูง และสนามการไหลที่ซับซ้อน นอกจากนี้ยังต้องมีความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานความล้า และความแข็งแรงเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง บทความนี้จะเริ่มต้นด้วยปัญหาทั่วไปและวิธีแก้ไขสำหรับการเลือกวัสดุใบพัดและการเพิ่มประสิทธิภาพ และแนะนำการเลือกและการเพิ่มประสิทธิภาพของใบพัดกังหันไอน้ำอย่างย่อ

1. กังหันไอน้ำคืออะไร?

กังหันไอน้ำเป็นอุปกรณ์สำคัญในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน มันขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้หมุนและผลิตไฟฟ้าโดยการขยายไอน้ำที่มีอุณหภูมิและความดันสูง มันเป็นสะพานสำคัญในการแปลงพลังงานความร้อนไอน้ำเป็นพลังงานกลอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและความเสถียรในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้า

กังหันไอน้ำประกอบด้วยชิ้นส่วนหมุนที่ซับซ้อนและชิ้นส่วนคงที่ ชิ้นส่วนหมุนหลักได้แก่ แกนหลัก ใบพัด และใบพัด ซึ่งร่วมกันแปลงการเคลื่อนที่เชิงเส้นของไอน้ำเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน ชิ้นส่วนคงที่ได้แก่ กระบอกฉีด หัวฉีด ซีลไอน้ำ แผ่นกั้น ฯลฯ ซึ่งให้ช่องทางและเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการไหลของไอน้ำและการแปลงพลังงาน

2. ความสำคัญของใบพัดกังหันไอน้ำ

ส่วนประกอบหลักในการแปลงพลังงาน: ใบพัดกังหันไอน้ำเป็นส่วนประกอบหลักในกระบวนการแปลงพลังงาน ประสิทธิภาพของรูปร่าง วัสดุ และการทำงานของมันมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของการแปลงพลังงานไอน้ำเป็นพลังงานกล

สภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อน: สภาพแวดล้อมการทำงานของใบพัดนั้นรุนแรง พวกมันต้องทนต่อการกระแทกของไอน้ำที่มีอุณหภูมิและความดันสูง รวมถึงการกัดกร่อนจากสิ่งสกปรก ความชื้น และสารกัดกร่อนในไอน้ำ นอกจากนี้ ใบพัดยังต้องทนต่อแรงเหวี่ยงและการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการหมุนด้วยความเร็วสูง ปัจจัยเหล่านี้ทำให้มีความต้องการสูงต่อวัสดุ โครงสร้าง และกระบวนการผลิตของใบพัด

3. ปัญหาทั่วไปของกังหันไอน้ำคืออะไร?

ปัญหาทั่วไปของใบพัดกังหันไอน้ำรวมถึงความเสียหายและการแตกหัก การกัดกร่อนและสนิม และการกัดกร่อนจากน้ำ ปัญหาเหล่านี้ไม่เพียงแต่ส่งผลต่อการทำงานปกติของกังหันไอน้ำ แต่ยังสามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความปลอดภัยของอุปกรณ์และกระบวนการผลิต ดังนั้นจึงต้องมีการดำเนินมาตรการต่างๆ ในระหว่างการออกแบบ การผลิต การติดตั้ง การดำเนินงาน และการบำรุงรักษากังหันไอน้ำเพื่อป้องกันและจัดการกับปัญหาเหล่านี้เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียรของกังหันไอน้ำ

4. การวิเคราะห์สาเหตุของการกัดกร่อนหรือการกัดเซาะของใบพัด

4.1 การกัดกร่อนจากกรด

ในพื้นที่การควบแน่นเริ่มต้นของกระบอกแรงดันต่ำ สารกรดในไอน้ำ (เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ฯลฯ) จะถูกสะสมในน้ำควบแน่น ทำให้ค่า pH ลดลงและเกิดการกัดกร่อนของชิ้นส่วนโลหะ การกัดกร่อนนี้ไม่เพียงแต่ลดความแข็งแรงและอายุการใช้งานของใบพัด แต่ยังส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยโดยรวมของหน่วย

4.2 การกัดกร่อนจากออกซิเจน

ออกซิเจนที่ละลายเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนจากออกซิเจน หากฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวของใบพัด (เช่น ฟิล์มออกไซด์เหล็ก) ถูกทำลาย ออกซิเจนที่ละลายจะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับโลหะ ทำให้เกิดการตกตะกอนของไอออนเหล็กและกัดกร่อนวัสดุ นอกจากนี้ ปัจจัยต่างๆ เช่น ค่า pH อุณหภูมิ โหลด และอัตราการไหลจะมีผลต่ออัตราและขอบเขตของการกัดกร่อนจากออกซิเจน

4.3 การกัดกร่อนจากน้ำ

ภายใต้สภาวะโหลดต่ำ หยดน้ำในกระแสไอน้ำจะกระทบกับพื้นผิวของใบพัด ทำให้เกิดการกัดกร่อนจากน้ำ การกัดกร่อนจากน้ำไม่เพียงแต่ทำลายโครงสร้างพื้นผิวของใบพัด แต่ยังลดความต้านทานการสึกหรอของมัน ทำให้กระบวนการเสียหายของใบพัดเร่งขึ้น

5. ข้อดีของโลหะผสมโคบอลต์

5.1 ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการออกซิเดชัน

โลหะผสมโคบอลต์มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม คุณสมบัตินี้ทำให้ใบพัดโลหะผสมโคบอลต์สามารถทนต่อผลกระทบของไอน้ำที่มีอุณหภูมิและความดันสูงในกังหันไอน้ำโดยไม่เกิดการเปลี่ยนรูปหรือความเสียหาย ข้อได้เปรียบนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและความเสถียรในการดำเนินงานของกังหันไอน้ำ

5.2 ความต้านทานการกัดกร่อนและความล้า

โลหะผสมโคบอลต์มีความต้านทานการกัดกร่อนและความล้าที่ดี ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงของใบพัดกังหันไอน้ำ โลหะผสมโคบอลต์สามารถต้านทานการกัดกร่อนของสารกัดกร่อนในไอน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพและยืดอายุการใช้งานของใบพัดได้ ในขณะเดียวกัน ความต้านทานความล้าสูงของมันยังสามารถรับประกันว่าใบพัดจะรักษาประสิทธิภาพที่เสถียรในระหว่างการทำงานที่มีโหลดสูงในระยะยาว

5.3 ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม

โลหะผสมโคบอลต์มีประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี ดังนั้นจึงง่ายต่อการใช้เทคโนโลยีการเชื่อมในการผลิตและการบำรุงรักษาใบพัด ความแข็งแรงและการปิดผนึกของรอยเชื่อมสามารถรับประกันได้ จึงปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมและอายุการใช้งานของใบพัด

5.4 ความต้านทานการสึกหรอ

โลหะผสมโคบอลต์ยังมีความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม ในระหว่างการทำงานของใบพัดกังหันไอน้ำ พวกมันต้องทนต่อการขัดถูและการสึกหรอที่เกิดจากสิ่งสกปรกและอนุภาคในกระแสไอน้ำ ความต้านทานการสึกหรอสูงของโลหะผสมโคบอลต์สามารถลดการสึกหรอของใบพัดและยืดอายุการใช้งานของใบพัด

6. การประยุกต์ใช้โลหะผสมโคบอลต์ในใบมีดกังหัน

6.1 วัสดุใบมีด

โลหะผสมโคบอลต์สามารถใช้เป็นวัสดุในการผลิตใบมีดกังหันและปลอกได้โดยตรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการผลิตใบมีดในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง และการกัดกร่อนสูง ใบมีดโลหะผสมโคบอลต์ที่มีรูปร่างซับซ้อนและความแม่นยำสูงสามารถผลิตได้โดยการหล่อที่แม่นยำ การตีขึ้นรูป การตัดเฉือน CNC และกระบวนการอื่นๆ

แผ่นหรือแถบโลหะผสมโคบอลต์แข็งถูกเชื่อมเหนี่ยวนำกับใบมีดกังหัน SUS410Cb เพื่อปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อน แถบการกัดกร่อนมักทำจาก Co 6 และ Co 6B

6.2 วัสดุเคลือบ

นอกจากจะใช้เป็นใบมีดแข็งแล้ว โลหะผสมโคบอลต์ยังสามารถใช้เป็นวัสดุเคลือบผิวบนพื้นผิวของใบมีดกังหันได้อีกด้วย การเคลือบชั้นโลหะผสมโคบอลต์บนพื้นผิวของใบมีดจะช่วยปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อนและยืดอายุการใช้งานของใบมีด เทคโนโลยีการเคลือบนี้ได้รับการประยุกต์ใช้อย่างประสบความสำเร็จในโรงไฟฟ้าหลายแห่ง

• STP 6 องค์ประกอบทางเคมี

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.

ความหนาแน่น: ≥8.35g/cm3

ความแข็ง: 38-44HRC

• STP 6B องค์ประกอบทางเคมี

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.

ความหนาแน่น: ≥8.38g/cm3

ความแข็ง: 36-40HRC

7. หลักการในการเลือกใบมีดกังหัน

7.1 การเลือกวัสดุ

ตามลักษณะสภาพแวดล้อมการทำงานของใบมีด เลือกวัสดุที่มีความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม ตัวอย่างเช่น การเชื่อมเหนี่ยวนำแถบโลหะผสมโคบอลต์กับใบมีด SUS410Cb สามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อนได้อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกัน ต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ความแข็งแรงของวัสดุ ความเหนียว ความเสถียรทางความร้อน และประสิทธิภาพการประมวลผล

7.2 การออกแบบโครงสร้าง

ปรับปรุงการออกแบบรูปร่างและขนาดของใบมีดเพื่อลดการกระจายความเครียดและการสั่นสะเทือน ประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์และความต้านทานความล้าของใบมีดสามารถปรับปรุงได้ผ่านการออกแบบที่มีการไหลลื่นและการกระจายความหนาที่เหมาะสม นอกจากนี้ ต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น วิธีการเชื่อมต่อและวิธีการยึดระหว่างใบมีดและดิสก์ล้อ

7.3 กระบวนการผลิต

ใช้กระบวนการผลิตขั้นสูงและวิธีการทางเทคนิคเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำและคุณภาพการผลิตของใบมีด ตัวอย่างเช่น การหล่อที่แม่นยำ การตีขึ้นรูป หรือการตัดเฉือน CNC สามารถใช้ในการผลิตใบมีดที่มีรูปร่างซับซ้อนและความแม่นยำสูง ในขณะเดียวกัน ควรเสริมสร้างการตรวจสอบและควบคุมคุณภาพเพื่อให้มั่นใจว่าใบมีดแต่ละใบเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบและมาตรฐานการใช้งาน

8. กลยุทธ์การบำรุงรักษาและการเพิ่มประสิทธิภาพของใบมีด

8.1 การตรวจสอบและบำรุงรักษาเป็นประจำ

จัดตั้งระบบการตรวจสอบและบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อทำการตรวจสอบและประเมินผลใบมีดอย่างครอบคลุม ค้นหาและจัดการกับปัญหาต่างๆ เช่น การสะสมของเกลือ สิ่งสกปรก และความเสียหายบนพื้นผิวของใบมีดได้ทันเวลาเพื่อป้องกันไม่ให้ปัญหาขยายตัว ในขณะเดียวกัน ควรบันทึกและวิเคราะห์การสึกหรอและการกัดกร่อนของใบมีดเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับงานบำรุงรักษาและเปลี่ยนทดแทนในภายหลัง

8.2 การจัดการการดำเนินงาน

ปรับปรุงสภาพการทำงานของหน่วยและการตั้งค่าพารามิเตอร์เพื่อลดเวลาและความถี่ในการทำงานที่โหลดต่ำ ลดความเสี่ยงของการกัดกร่อนและการสึกหรอของใบมีดผ่านวิธีการกระจายและปรับโหลดที่เหมาะสม ในขณะเดียวกัน จำเป็นต้องเสริมสร้างการตรวจสอบและการวินิจฉัยอุปกรณ์เพื่อค้นหาและจัดการกับสภาวะที่ผิดปกติได้ทันที

8.3 นวัตกรรมทางเทคโนโลยี

แนะนำและประยุกต์ใช้วัสดุใหม่ เทคโนโลยีใหม่ และวิธีการกระบวนการใหม่อย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อน และคุณภาพการผลิตของใบมีดอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น การพัฒนาวัสดุใหม่ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอที่สูงขึ้น; การใช้เทคโนโลยีการเคลือบผิวขั้นสูง (เช่น การพ่น การชุบไฟฟ้า ฯลฯ) เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันของใบมีด; การใช้เทคโนโลยีดิจิทัลและวิธีการอัจฉริยะเพื่อให้สามารถตรวจสอบและเตือนล่วงหน้าสภาพของใบมีดได้แบบเรียลไทม์ เป็นต้น

9. บทสรุป

ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของโรงไฟฟ้า การเลือกวัสดุของใบมีดกังหันมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและความปลอดภัยของโรงงาน ในบรรดาวัสดุสำหรับใบมีดกังหันไอน้ำ โลหะผสมโคบอลต์มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการออกซิเดชัน ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานความล้า ความยืดหยุ่นและความเหนียวที่ดีเยี่ยม ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ยอดเยี่ยม และความต้านทานการสึกหรอสูง โดยการใช้วัสดุคุณภาพสูงเช่นโลหะผสมโคบอลต์ กระบวนการผลิตขั้นสูงและกลยุทธ์การจัดการการดำเนินงาน ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของใบมีดจะได้รับการปรับปรุง วางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการดำเนินงานที่มั่นคงในระยะยาวและการผลิตไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้า ดังนั้น เมื่อเลือกวัสดุสำหรับใบมีดกังหันไอน้ำ ควรพิจารณาข้อดีของโลหะผสมโคบอลต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและความปลอดภัยของโรงงานให้สูงสุด