蒸汽喷射抽气装置智能设计_董晨.pdf
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1、2023 年 第 2 期 化学工程与装备 2023 年 2 月 Chemical Engineering&Equipment 191 蒸汽喷射抽气装置智能设计 蒸汽喷射抽气装置智能设计 董 晨1,王文霞2(1杭州汽轮辅机有限公司;2杭州汽轮机股份有限公司,浙江 杭州 310022)摘 要:摘 要:用智能设计的思维,对蒸汽喷射抽气装置做了完整的技术定义和产品结构规划,诠释了从性能设计到结构设计应对客户定制的基本策略。通过智能设计系统的建立,使得蒸汽喷射抽气装置的产品常规设计场景发生了根本的转变,除了产品设计周期的大幅压缩,设计质量的提高,还解决了定制产品结构数据的冗余。关键词:关键词:蒸汽喷射抽
2、气装置;性能定制;技术定义;结构策划;结构数字化;智能设计 引 言 引 言 传统的过程设备制造厂家面对工程项目的装置定制化需求,往往徘徊于非标化与标准化的两难选择中。使用传统CAD 技术为数值计算和图形处理工具,重复常规产品设计造成的数据冗余不但给产品全生命周期管理造成额外的负担,也在制造管理、成本控制等方面制约提升企业的综合竞争能力。随着智能设计在过程设备交付中的深化应用,使得制造商在应对客户个性化需求时对产品的技术应用有了全新的认识,在应对客户多样性的专业需求时显得更加从容。1 蒸汽喷射抽气装置的功能及构成 1 蒸汽喷射抽气装置的功能及构成 蒸汽喷射抽气装置(以下简称抽气装置)是汽轮机凝汽
3、系统中建立和维持系统真空的过程设备,它使用蒸汽为动力,用喷射引流技术抽出系统中的不凝结气体,消耗的蒸汽及抽出的气、汽混合物排入喷射器的后置冷却器中冷凝成水,再经过疏水送回凝汽系统中。一般由 1 个用于汽轮机开车时建立真空的起动喷射器(辅抽)和 2 个两级喷射器(主抽,1 套运行 1 套备用)以及 1 套或 2 套中后冷却器构成。后冷却器用于冷却两级喷射器(主抽)排出的蒸汽。同时,连接喷射器、中后冷却器的管路、阀门及就地压力表、温度计共同构成抽气装置。抽气装置广泛地应用于流程工业各种装置的汽轮机的凝汽系统中。2 抽气装置定制化需求分析 2 抽气装置定制化需求分析 工业拖动领域装置的共用工程条件和
4、汽轮机的排汽参数因装置的要求不同几乎都不相同,加上客户对配置的要求差异,使得抽气装置设计变得较为复杂和多变。通过分析可以发现,装置的性能定制要求导致产品配置和结构上的差异。通过常规范围的设计条件的比对计算可以发现,通过配置性能适当冗余的标准的喷射器和中后冷却器仍然可以满足装置性能的特殊要求。产品的标准结构从装置性能需求出发,用制造商的专业技术和积累的经验重新定义产品,包括但不限于抽气装置配置,性能参数范围的策划,零、部件的结构尺寸的系列规划等数据的组织。标准化的产品结构也是应对客户运行维护灵活性的有力措施。因此,产品性能定制,产品结构标准化是供求双方共同的选择。3 抽气装置设计解析和产品定义
5、3 抽气装置设计解析和产品定义 3.1 抽气装置智能设计系统的功能目标 抽气装置智能设计系统的设计过程是一个标准部套、零件的选型设计过程。通过热力计算直接选取合适的喷射器和中后冷却器组合,并根据选型结果计算和确认抽气装置的综合性能。同时,针对选定的喷射器和中后冷却器,通过配置相应的管道、阀门、仪表和其他附件完成产品的结构设计,包括生成所有部件的构成表。能设计系统设计出的抽气装置的外形尺寸是唯一的,所有智能设计系统使用者得到的结果是一致的。只要能正确输入设计条件,系统都会给出一致的设计结果。输入设计条件的智能设计系统使用者不再限于制造方自己的产品工程师,还可以是任何具备产品设计条件识别的人员,包
6、括但不限于制造方销售、项目设计工程师;买方技术代表、采购;工程设计方采购、项目工程师或者装置运营方采购、技术代表等。使得产品设计的场景发生根本转变。3.2 抽气装置的技术定义 抽气装置的技术定义包括满足常规需要的配置和性能的参数范围,需要明确范围内的产品配置分类、零部件的尺寸系列规划。并为此组织零部件的产品特征数据,建立适宜产品设计推理机制的设计应用系统,最终实现抽气装置常规产品的智能设计。3.2.1 抽气装置的配置 常规的抽气装置的配置分为1个单元的中后冷却器和2个单元的中后冷却器两种,喷射器都是 1 个起动喷射器和 2个两级喷射器。以及根据中后冷却器配置单元数不同略有差异的管路、阀门等的选
7、项。如图 3 所示。起动喷射器排汽口配置消音器。使用 1 个单元的中后冷却器,一级喷射器后使用隔断阀,阀门前配置安全阀。使用 2 个单元的中后冷却器的配置略有不同。这些差异都可以作为设计的选项满足项目DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.087192 董 晨:蒸汽喷射抽气装置智能设计 的需要。图 1 配置 1 套中后冷却器的抽气装置 图 1 配置 1 套中后冷却器的抽气装置 3.2.2 性能设计条件的参数范围 抽气装置热力计算的参数范围应该考虑动力蒸汽、汽轮机排气量和凝汽器的冷凝压力,范围如下。参数名称 范围 单位 动力蒸汽 3.540 Bar a 汽轮机排量 200
8、0 t/h 凝汽器冷凝压力 0.070.25 Bar a 3.3 产品零部件的结构规划 3.3.1 喷射器的结构规划 喷射器由喷嘴、扩压管和混合式组成。喷嘴和扩压器的喉径,可以根据参数范围的要求规划出按等差数列安排的尺寸规格。通过不同的喷嘴和扩压器的组合构成所需的喷射器,通过不同的喷射器的组合构成所需的两级喷射器组,以满足系统起动和运行的抽吸能力的需要。经过策划的结构可以大大压缩核心零部件的规格数量,将以往无序的上千数量级的喷嘴喉径档数压缩至 40 档以内型号不超过 200;将以往无序的数百数量级的扩压管喉径档数压缩至 40 档以内,并能充分覆盖参数范围内的所需性能要求。3.3.2 中后冷却器
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