基于产品生产性的产品优化设计

基于产品生产性的产品优化设计

1测试的影响在设计产品时，应考虑该产品的制造成本、目标市场和用途。对技术复杂程度较高的产品其可制造性是设计的关键因素,产品制造时的难易程度,对产品成本和产品质量的影响非常大。电站辅机设备中较常规的产品有加热器、凝汽器、除氧器等,这些产品常需根据客户要求的技术参数进行设计和制造。因此,从生产方法和工艺流程的性质进行分析,属于“离散型生产”,从产品需求特性来看,属于“订货工程生产”,从生产的稳定性和重复性程度来看,属于“单件小批生产”。2标准化是中小企业发展的内在要求近年来,受全球经济形势波动的影响,从表面上看企业已中标的项目较多,但在实际投产时,项目因受影响而会有较大的调整。常有项目被提前或暂停制造、甚至有项目被紧急启动或取消的情况发生,对设备制造厂的生产影响颇大。目前,制造厂普遍存在的突出矛盾,是产品的交货周期被大大缩短,但受技术、资源、产能等因素的困扰,迫使项目执行的间隔被拉长。如何在市场风险加剧、项目多变的情况下,满足项目执行和生产的需求,对企业经营是一个严峻的挑战。在产品设计及流程设计中,经常提及的一个重点是标准化程度。标准化指同一种产品、服务或流程下的不同个体之间是没有差异的。标准化产品意味着相同产品零件之间是可替换的,采用这种标准化的产品,可在提高生产力的同时,极大地降低产品的生产成本;而且与定制的零件相比,标准化零件的更换或维修会更加方便。通常其设计成本也更低。将此理念引入到低压加热器(简称低加)的设计中,通过一系列分析研究,对设计上的通用化、精确化、合理化等方面进行融合,可带动整体设计能力的提升。3实际生产过程现对低加的标准化设计流程进行讨论和分析。低加是电站机组回热系统中重要的辅机设备之一。低加的正常运行,对机组的安全性和经济性有着重要影响。由于机组中汽轮机型号的不同,且各等级的机组类型众多,从而导致加热器计算所需的换热面积各不相同。设备(低加)从招标、投标、中标到实际生产的过程,见图1所示。低加的换热管常为U形管、双流程,水室采用大法兰密封或人孔型式。低加的基本结构,见图2所示。低加主要由水室,水室分隔板,管束(管板,U形管,导流板,支撑板等)、壳体、固定支座和滑动支座等零件组成。加热器的管板和U形管是关键受压部件,占据设备制造的主要采购成本,管板布孔与U形管长度决定该台设备的换热面积。以300MW机组已有型号的低加参数为例,见表1所示。从表1可知,现有300MW低加图纸的U形管数量与水室直径可分为2种情况,而第一排U形管直段的长度变化较多。在报价阶段,根据用户提供的热平衡图,计算低加所需的换热面积,选择合适的设计方案,能迅速提供低加产品的报价。若中标,即可按现有图纸和设计院确定的参数,进行适当修改后投料生产。火电机组低加管程的设计参数区别不大,因此,U形管可采用相同材质和规格。3.1采用标准化的设计方案管板零件在整个低加成本中占据较大份额,若将300MW、600MW低加管板的布孔进行统一设计,通过调整U形管的直段长,满足用户对加热器面积的不同要求。标准化的布管设计,有利于产品制造及质量控制,已钻孔管板也可在300MW或600MW机组的低加设备中互换。这种标准化设计方案,相对而言降低了设计工作量,只需将管束加长或缩短即可;对U形管的采购有一定的要求(U形管直段长各不相同);对质保部门(质保文件)的要求相同。实行标准化设计的具体方案,见图3所示。这种设计方案虽然解决了管板间的通用性,但因各种低加的加热面积不同,导致所需采购U形管长度的不同,使各项目之间的互换性降低。一旦项目变动,可能导致库存量的增加,占用企业的流动资金。若在U形管采购进厂后,按实际所需长度减短U形管直段,可通过切割等方法来调整长度;但如需增加U形管直段长度,就无法利用此方法。3.2不同等级机组的u形管热设计如要保证低加的性能(换热面积),满足用户需要,而U形管直段长保持不变,则可以通过加减外排管数来调整加热面积。首先考虑300MW低加,假设采用1种直段长,计算分析是否能通过加减外排管数,以解决加热器面积的大小问题。整理300MW低加的热平衡图,进行热力计算,对不同工况做了分析比较后,得出:(1)在∅1000水室中,最多可布置U形管数量约为720根。(2)当单根300MW低加U形管展开后,直段长由8650mm增至12000mm时,经核算,U型管的平均换热面积约为1m2。(3)以720根U形管、850m2的布管为基准(U形管直段长约11500mm)。在这种情况下,单根U形管的平均面积约1m2。如需减少加热器的换热面积而U形管直段长度不变的情况下,在减少200m2面积时(加热器面积为650m2),需减少约200根U形管,所需U形管数为520根。采用560根U形管时,低加管内流速2.7m/s(考虑给水流量790t/h),管程压降0.095MPa。空冷机组及350MW机组的给水流量一般在920t/h,管内流速将大于3m/s,超过标准允许范围。因此,无法采用1种直段长,通过加减外排管数的方法,达到所要求的换热面积。结论:无法采用1种直段长,通过加减外排管束来达到所有面积要求。基于上述原因,只能采用多种直段长,通过加减外排管束,来解决加热器面积问题。经计算,300MW低加的常用换热面积,如表2所列。对1000MW低加,同样采用调整U形管直段长度和增减管孔排数的方法,对不同的加热面积进行计算处理。将300MW、600MW低加的优化设计方案汇总后,列于表3中。相同等级机组的低加设计实施方案,见图4所示。假设有3个300MW低加项目,同时处于设计配合阶段,交货期相差不大。3个工程中加热器的换热面积分别为530m2、580m2和620m2。如果530m2的低加项目由于各种原因推迟交货,而U形管已采购进厂时,可将其用于580m2或620m2低加上,同时,仅采购外围部分的U形管,就可满足其它2个工程变动的需要。如果620m2的低加项目因故推迟交货,而U形管已采购进厂时,则可将内部的U形管用在530m2或580m2低加上,这样,该批次的管子订货,就可满足另两个工程项目的需要。当然,多余的U形管入库后妥善保存,以待后续项目利用。从长远考虑,剩余的部分U形管,也可用于600MW、1000MW低加。不同等级机组低加设计采用的具体实施方案,见图5所示。同样假设有3个300MW、600MW、1000MW低加项目,同时处于设计配合阶段,交货期相差不大。如果某300MW的低加项目由于各种原因推迟交货,而U形管已采购入库,可将其用在于600MW或1000MW低加上,同时仅采购外围一部分的U形管,就可满足另2个工程项目的需要。如果1000MW的低加项目因故需推迟交货,而U形管已采购进厂时,可将内部的U形管用在300MW或600MW低加上,以满足工程项目变动的需要。多余的U形管需返交仓库妥善保存。待有用户定购1000MW低加时,只需采购内部U形管,就可完成新的项目。采用这类设计方案,为小机组低加所订制的U形管,也可用于大机组的低加设备,但大机组低加外围的U形管,不可用于小机组低加。通过技术分析,确定各种设计方案的优劣。对标准化设计方案的总结情况,见表4所示。4标准化设计应用综上所述,面向通用产品的设计,尽量采用共性条件。结合企业自身和市场实际需求,制定合适的标准化设计方案是很有必要的。标准化设计可减少重复劳动,加快设计速度,并能降低设计成本,缩短产品的交货周期,提升企业的经济效益。标准化设计时,需分析产品的结构形式,确定核心零部