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蒸汽噴射射水抽氣器裝置結構設計功能說明
用智能設計的思維,對蒸汽噴射射水抽氣器裝置做了完整的技術定義和產品結構規劃,詮釋了從性能設計到結構設計應對客戶定制的基本策略。通過智能設計系統的建立,使得蒸汽噴射射水抽氣器裝置的產品常規設計場景發生了根本的轉變,除了產品設計周期的大幅壓縮,設計質量的提高,還解決了定制產品結構數據的冗余。
傳統的過程設備制造廠家面對工程項目的裝置定制化需求,往往徘徊于非標化與標準化的兩難選擇中。使用傳統CAD技術為數值計算和圖形處理工具,重復常規產品設計造成的數據冗余不但給產品全生命周期管理造成額外的負擔,也在制造管理、成本控制等方面制約提升企業的綜合競爭能力。隨著智能設計在過程設備交付中的深化應用,使得制造商在應對客戶個性化需求時對產品的技術應用有了全新的認識,在應對客戶多樣性的業需求時顯得更加從容。
蒸汽噴射射水抽氣器裝置的功能及構成
蒸汽噴射射水抽氣器裝置(以下簡稱射水抽氣器裝置)是汽輪機凝汽系統中建立和維持系統真空的過程設備,它使用蒸汽為動力,用噴射引流技術抽出系統中的不凝結氣體,消耗的蒸汽及抽出的氣、汽混合物排入噴射器的后置冷卻器中冷凝成水,再經過疏水送回凝汽系統中。一般由1個用于汽輪機開車時建立真空的起動噴射器(輔抽)和2個兩級噴射器(主抽,1套運行1套備用)以及1套或2套中后冷卻器構成。
后冷卻器用于冷卻兩級噴射器(主抽)排出的蒸汽。同時,連接噴射器、中后冷卻器的管路、閥門及就地壓力表、溫度計共同構成射水抽氣器裝置。射水抽氣器裝置廣泛地應用于流程工業各種裝置的汽輪機的凝汽系統中。
射水抽氣器裝置定制化需求分析
工業拖動領域裝置的共用工程條件和汽輪機的排汽參數因裝置的要求不同幾乎都不相同,加上客戶對配置的要求差異,使得射水抽氣器裝置設計變得較為復雜和多變。
通過分析可以發現,裝置的性能定制要求導致產品配置和結構上的差異。通過常規范圍的設計條件的比對計算可以發現,通過配置性能適當冗余的標準的噴射器和中后冷卻器仍然可以滿足裝置性能的特殊要求。產品的標準結構從裝置性能需求出發,用制造商的業技術和積累的經驗重新定義產品,包括但不限于射水抽氣器裝置配置,性能參數范圍的策劃,零、部件的結構尺寸的系列規劃等數據的組織。標準化的產品結構也是應對客戶運行維護靈活性的有力措施。因此,產品性能定制,產品結構標準化是供求雙方共同的選擇。
射水抽氣器裝置設計解析和產品定義
射水抽氣器裝置智能設計系統的功能目標
射水抽氣器裝置智能設計系統的設計過程是一個標準部套、零件的選型設計過程。通過熱力計算直接選取合適的噴射器和中后冷卻器組合,并根據選型結果計算和確認射水抽氣器裝置的綜合性能。同時,針對選定的噴射器和中后冷卻器,通過配置相應的管道、閥門、儀表和其他附件完成產品的結構設計,包括生成所有部件的構成表。能設計系統設計出的射水抽氣器裝置的外形尺寸是唯一的,所有智能設計系統使用者得到的結果是一致的。只要能正確輸入設計條件,系統都會給出一致的設計結果。輸入設計條件的智能設計系統使用者不再限于制造方自己的產品工程師,還可以是任何具備產品設計條件識別的人員,包括但不限于制造方銷售、項目設計工程師;買方技術代表、采購;工程設計方采購、項目工程師或者裝置運營方采購、技術代表等。使得產品設計的場景發生根本轉變。
射水抽氣器裝置的技術定義
射水抽氣器裝置的技術定義包括滿足常規需要的配置和性能的參數范圍,需要明確范圍內的產品配置分類、零部件的尺寸系列規劃。并為此組織零部件的產品特征數據,建立適宜產品設計推理機制的設計應用系統,終實現射水抽氣器裝置常規產品的智能設計。
射水抽氣器裝置的配置
常規的射水抽氣器裝置的配置分為1個單元的中后冷卻器和2個單元的中后冷卻器兩種,噴射器都是1個起動噴射器和2個兩級噴射器。以及根據中后冷卻器配置單元數不同略有差異的管路、閥門等的選項。如圖3所示。起動噴射器排汽口配置消音器。使用1個單元的中后冷卻器,一級噴射器后使用隔斷閥,閥門前配置安全閥。使用2個單元的中后冷卻器的配置略有不同。這些差異都可以作為設計的選項滿足項目的需要。
射水抽氣器裝置性能設計條件的參數范圍
射水抽氣器裝置熱力計算的參數范圍應該考慮動力蒸汽、汽輪機排氣量和凝汽器的冷凝壓力,范圍如下。
參數名稱 范圍 單位
動力蒸汽 3.5~40 Bara
汽輪機排量 <2000 t/h
凝汽器冷凝壓力 0.07~0.25 Bara
產品零部件的結構規劃
射水抽氣器裝置噴射器的結構規劃
噴射器由噴嘴、擴壓管和混合式組成。噴嘴和擴壓器的喉徑,可以根據參數范圍的要求規劃出按等差數列安排的尺寸規格。通過不同的噴嘴和擴壓器的組合構成所需的噴射器,通過不同的噴射器的組合構成所需的兩級噴射器組,以滿足系統起動和運行的抽吸能力的需要。經過策劃的結構可以大大壓縮核心零部件的規格數量,將以往無序的上千數量級的噴嘴喉徑檔數壓縮至40檔以內型號不超過200;將以往無序的數百數量級的擴壓管喉徑檔數壓縮至40檔以內,并能充分覆蓋參數范圍內的所需性能要求。
中后冷卻器的結構規劃
同樣經過結構規劃,中后冷卻器為了提供更有效的換熱能力規劃出了更豐富的面積系列組合,每檔組合都有多種管程結構。但在不同規格的系列所使用的零部件上做到通用性的大化。這樣在滿足性能需要的多樣性的同時,沒有造成零部件種類的明顯增加。產品系列的擴充也會很方便。
射水抽氣器裝置部件構成表的生成
根據智能設計系統設計推理機制的要求,零件、部件的特征數據的組織考慮設計推理搭建產品的引用需要,比如通過熱力計算確定起動噴射器的編號(H11D18)。智能設計系統的BOM引用噴嘴的編號(H11)獲得噴嘴定位組件的尺寸,再通過擴壓器的編號(18)獲得混合室的編號,推導出噴嘴定位組件的標準號,并在起動噴射器部件中引用生成的物號,構建出起動噴射器部件包含相關噴嘴、擴壓器和噴嘴定位組件,并生成該部件對應的物號及特征屬性的數據,包括但不限于物號、名稱、以及對應蒸汽入口、排汽口和吸入口尺寸的特征數據等。
這些數據用于起動噴射器總成、上級部件射水抽氣器裝置或同級其他部件設計時引用,比如進汽總管設計時用起動噴射器總成的進汽口徑配置進汽總管管徑;起動噴射器總成部套內管路的閥門,法蘭對、蒸汽消音器的尺寸等等。零件、部件的特征數據根據設計規則的需要安排,這需要做全面的統籌規劃。對通用的標準件和零件,特征數據的策劃要易于識別和規范,方便各類產品的設計使用。
對于不需要推導內部構建的部套,比如定型的中后冷卻器,仍然要安排被引用的數據,比如各個功能接管的管口尺寸,用于三維建模數據交換的結構數據和安裝尺寸等的提取。同時,產品詳細描述的內部數據也應該組織好,便于制造文件的使用。通過零件和部件匯總成部件的構成表,同時也匯總了這個部件的結構數據。經過由下到上的結構搭建,建成產品完整的部件構成。
射水抽氣器裝置按結構定義了固定的13個部件,每個部件及部件下屬的部件和零件都有特征數據屬性,攜帶了結構描述的數據。
射水抽氣器裝置結構的數字化描述
射水抽氣器裝置部件構成表生成后,所有的產品的相關的結構數據都已經組織完成。可以提取出該設計方案的結構數據驅動射水抽氣器裝置參數化三維模型的更新。終獲得跟部件構成描述一致的射水抽氣器裝置的三維模型并生成二維的外形圖。
用于制造的生產用圖基于結構數據的數字化表達的圖例描述。射水抽氣器裝置的總成方案通過數據提取用三維建模除了印證設計方案的合理性外,也是項目設計需要提供數字化交付文件的需要。制造使用的零部件設計不建議用三維驅動生成二維圖,也應該盡量減低二維CAD繪圖軟件的使用。智能設計系統直接用圖例為說明背景,用數字表達產品的結構尺寸。
智能設計系統的建立
射水抽氣器裝置的產品定義、產品結構和結構模塊化數據的組織和引用策劃,是智能設計系統建立的前提。智能設計系統應該有多場景的技術應用、多層次的數據引用、嵌入式透明的技術服務功能,使智能設計系統能夠不斷迭代和成長的技術應用。
通過對射水抽氣器裝置的產品重新定義,智能設計系統帶來了設計場景的深刻變化,徹底改變了傳統設計的不足。在制造商提高產品設計能力的同時,也為項目合作相關方帶來全新的技術支持體驗。滿足客戶不同的性能要求的同時,產品設計的效率、質量發生了根本性的改變。