กังหันไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดพิเศษ 630°C เครื่องแรกของโลกเริ่มดำเนินการ ทำลายการผูกขาดเทคโนโลยีจากต่างประเทศ

ก กังหันไอน้ำ เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าหลักที่แปลงพลังงานความร้อนไอน้ำอุณหภูมิสูงเป็นพลังงานกล โดยทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตพลังงานความร้อน พลังงานนิวเคลียร์ และปิโตรเคมี

ในเดือนมีนาคม 2569 กังหันไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดพิเศษขนาด 1,000 เมกะวัตต์ที่มีอุณหภูมิวิกฤตพิเศษ 630°C เครื่องแรกของโลก ซึ่งพัฒนาโดย Dongfang Electric สำหรับโครงการโรงไฟฟ้า Datang Yuncheng ได้ดำเนินการทดสอบการใช้งานอย่างเป็นทางการแล้ว

หน่วยดังกล่าวสร้างสถิติโลกใหม่สำหรับพารามิเตอร์ไอน้ำในโรงไฟฟ้าถ่านหิน โดยมีประสิทธิภาพสูง ลดการใช้ถ่านหิน และความสามารถในการควบคุมโหลดที่แข็งแกร่ง การทดสอบเดินเครื่องถือเป็นการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในเทคโนโลยีกังหันระดับไฮเอนด์ของจีน จากการทำตามผู้นำระดับโลกไปสู่การเป็นผู้นำ ซึ่งทำลายการผูกขาดทางเทคโนโลยีที่มีมายาวนานของผู้ผลิตต่างชาติในระบบกังหันที่มีพารามิเตอร์สูง

หลังจากการเดินเครื่อง หน่วยดังกล่าวได้รับประสิทธิภาพเชิงความร้อนเกิน 50% ซึ่งช่วยประหยัดถ่านหินมาตรฐานได้ประมาณ 208,000 ตันต่อปี และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากกว่า 540,000 ตันต่อปี ซึ่งก่อให้เกิดผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจที่สำคัญ

พารามิเตอร์หลักของข้อมูล กังหันไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดพิเศษ 630°C

พารามิเตอร์	จำเพาะ/ประสิทธิภาพ ของ
ความจุหน่วย	1,000 เมกะวัตต์
อุณหภูมิไอน้ำ	630°C-คลาส
ประเภทโรงไฟฟ้า	หน่วยพลังงานที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงวิกฤตยิ่งยวด
โครงการ	โครงการไฟฟ้าต้าถังหยุนเฉิง
นักพัฒนากังหัน	ตงฟางการไฟฟ้า
ประสิทธิภาพเชิงความร้อน	มากกว่า 50%
การประหยัดถ่านหินมาตรฐานประจำปี	ประมาณ 208,000 ตัน
การลดCO₂ประจำปี	มากกว่า 540,000 ตัน
คุณสมบัติทางเทคนิคที่สำคัญ	ประสิทธิภาพสูง การใช้ถ่านหินต่ำ ความสามารถในการควบคุมโหลดที่แข็งแกร่ง

ความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญ

การพัฒนาและการผลิตกังหันไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดพิเศษ 630°C นำเสนอความท้าทายทางวิศวกรรมระดับโลก 3 ประการ ทำให้มีความซับซ้อนมากกว่าหน่วยวิกฤตยิ่งยวดแบบทั่วไปมาก

1. วัสดุส่วนประกอบหลักที่มีอุณหภูมิสูงและการตีขึ้นรูป

โรเตอร์กังหันแรงดันสูงแบบเดิมไม่สามารถทนต่อการทำงานระยะยาวที่อุณหภูมิ 630°C ได้ ภายใต้อุณหภูมิที่สูงเกินไป วัสดุมีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปของการคืบคลาน ความเสียหายจากความเมื่อยล้า และการเสื่อมสภาพของความแข็งแรง ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่ออายุการใช้งานของกังหันและความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

ก่อนหน้านี้ มีเพียงไม่กี่ประเทศเท่านั้นที่เชี่ยวชาญการผลิตโลหะผสมอุณหภูมิสูงซึ่งจำเป็นสำหรับเพลาโรเตอร์ของกังหันไอน้ำและชุดโรเตอร์ HP/IP ทำให้เกิดอุปสรรคทางเทคโนโลยีสำหรับการพัฒนาที่เป็นอิสระ ประเทศจีนเผชิญกับความท้าทายที่สำคัญในการออกแบบส่วนประกอบโลหะผสม กระบวนการตีขึ้นรูป และความน่าเชื่อถือของวัสดุสำหรับส่วนประกอบหลัก เช่น โรเตอร์กังหัน เคส HP และเพลากังหัน

2. การออกแบบและการผลิตใบมีดระยะสุดท้ายที่ยาวเป็นพิเศษ

หน่วยกังหันประกอบด้วยใบพัดขั้นตอนสุดท้ายขนาด 1450 มม. ซึ่งจะต้องทนต่อแรงเหวี่ยงมหาศาล การกัดเซาะของไอน้ำเปียก และการสั่นสะเทือนความถี่สูงระหว่างการทำงานระยะยาว

กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมมักขาดความแม่นยำและเสถียรภาพเพียงพอ ส่งผลให้โปรไฟล์ใบมีดเบี่ยงเบนและประสิทธิภาพไดนามิกไม่เสถียร ปัญหาเหล่านี้ไม่เพียงแต่ลดประสิทธิภาพของกังหันเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่ร้ายแรง เช่น ใบพัดแตกหัก

นอกจากนี้ การออกแบบใบมีดแบบดั้งเดิมยังต้องดิ้นรนเพื่อรักษาเสถียรภาพภายใต้การทำงานที่มีโหลดต่ำ ทำให้ยากต่อการตอบสนองข้อกำหนดโครงข่ายไฟฟ้าสมัยใหม่สำหรับการควบคุมโหลดสูงสุดในระดับลึก

3. การสูญเสียความร้อนและความเสถียรภายใต้สภาวะพารามิเตอร์สูงพิเศษ

ภายใต้สภาวะการทำงานที่มีความดันสูงพิเศษที่อุณหภูมิ 630°C การถ่ายเทความร้อนภายในกังหันแบบย้อนกลับไม่ได้จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้สูญเสียความร้อนมากขึ้น

ในเวลาเดียวกัน หน่วยที่ทำงานภายใต้สภาวะโหลดแบบแปรผันมักจะเผชิญกับเวลาตอบสนองที่ช้าและประสิทธิภาพที่ไม่เสถียร การบรรลุทั้งประสิทธิภาพสูงและการทำงานที่เสถียรในสภาวะโหลดเต็มที่ ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น โรเตอร์กังหันไอน้ำ แบริ่งเจอร์นอลของกังหัน ตลับลูกปืนกันรุน และระบบซีลเพลา ถือเป็นหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดในระหว่างการพัฒนา

โซลูชั่นและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ ทีม R&D ได้ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยในประเทศและสถาบันการวิจัยเพื่อเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคหลายประการ และสร้างโซลูชันที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ด้วยทรัพย์สินทางปัญญาที่เป็นกรรมสิทธิ์ ซึ่งทำลายการครอบงำทางเทคโนโลยีจากต่างประเทศได้อย่างมีประสิทธิภาพ

1. โซลูชันส่วนประกอบหลักที่มีอุณหภูมิสูง

วิศวกรได้พัฒนาวัสดุโลหะผสมอุณหภูมิสูง C630R ใหม่อย่างอิสระพร้อมกับกระบวนการตีขึ้นรูปแบบพิเศษ

ด้วยการปรับอัตราส่วนองค์ประกอบของโลหะผสมให้เหมาะสม วัสดุใหม่นี้จึงช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานการคืบคลาน และอายุความล้าได้อย่างมีนัยสำคัญ บรรลุมาตรฐานขั้นสูงระดับสากล ด้วยเทคนิคการตีขึ้นรูปที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ความท้าทายที่สำคัญ เช่น การขึ้นรูปส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงที่มีผนังหนา และการเชื่อมเหล็กที่ไม่เหมือนกัน ได้รับการแก้ไขได้สำเร็จ

ด้วยเหตุนี้ ส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น เพลาโรเตอร์ของกังหันไอน้ำ ชุดประกอบโรเตอร์ของกังหัน และปลอกกังหัน (โครงของ HP, โครงของ IP และโครงของ LP) จึงสามารถผลิตได้ภายในประเทศอย่างสมบูรณ์แล้ว ซึ่งยุติการพึ่งพาของจีนในการนำเข้าโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงระดับไฮเอนด์

2. โซลูชันเบลดขั้นตอนสุดท้ายที่ยาวนานเป็นพิเศษ

กังหันใช้การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณสามมิติขั้นสูง (CFD) ผสมผสานกับเทคโนโลยีการผลิต CNC ที่มีความแม่นยำสูง

วิธีการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำของโปรไฟล์ใบมีดและลดการสูญเสียการไหลของไอน้ำภายในกังหัน นอกจากนี้ ยังมีการนำโครงสร้างการหน่วงที่เป็นนวัตกรรมใหม่และการเคลือบที่ทนต่อการกัดเซาะมาใช้เพื่อเพิ่มความต้านทานของใบมีดต่อการสั่นสะเทือนและการกัดเซาะของไอน้ำเปียก

การปรับปรุงเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพไดนามิกของเบลดอย่างมีนัยสำคัญ ช่วยให้กังหันทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้การควบคุมโหลดสูงสุดและสภาวะโหลดต่ำ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงทั้งประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

3. โซลูชันการลดการสูญเสียความร้อนและการควบคุมเสถียรภาพ

หน่วยนี้ใช้ระบบทำความร้อนแบบสร้างใหม่ด้วยเครื่องจักรคู่ที่สมดุลกำลัง ผสมผสานกับโครงสร้างช่องการไหลภายในที่ได้รับการปรับปรุง ช่วยลดการสูญเสียความร้อนที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตรรกะการควบคุมไดรฟ์คู่แบบพลังไอน้ำและไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นอย่างอิสระ ผสานรวมกับระบบควบคุมอัจฉริยะ ช่วยให้สามารถปรับความเร็วและโหลดของกังหันได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงเสถียรภาพได้อย่างมากในระหว่างสภาวะการทำงานที่แปรผัน

นอกจากนี้ ระบบตรวจสอบออนไลน์แบบเต็มสภาวะจะติดตามพารามิเตอร์หลักอย่างต่อเนื่อง รวมถึงการสั่นสะเทือน อุณหภูมิ และความดัน เพื่อแจ้งเตือนสภาวะผิดปกติล่วงหน้า ระบบนี้รับประกันประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของส่วนประกอบที่หมุนได้ที่สำคัญ เช่น โรเตอร์กังหันไอน้ำ แบริ่งเจอร์นอลของกังหัน แบริ่งแรงขับ และซีลเขาวงกตของเพลา รับประกันการทำงานในระยะยาวที่ปลอดภัยและมั่นคง

บทสรุป

ความสำเร็จในการทดสอบใช้งานกังหันไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดพิเศษ 630°C เครื่องแรกของโลก ถือเป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีครั้งสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมกังหันของจีน และถือเป็นหลักชัยสำคัญในการปรับอุปกรณ์ไฟฟ้าระดับไฮเอนด์ให้เหมาะกับท้องถิ่น

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากถ่านหินได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็ลดการปล่อยมลพิษ ซึ่งวางรากฐานที่มั่นคงสำหรับการใช้เทคโนโลยีกังหันไอน้ำวิกฤตยิ่งยวดขนาดใหญ่ในจีน

เมื่อมองไปข้างหน้า การเพิ่มประสิทธิภาพทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องจะสนับสนุนการปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานและการลดคาร์บอนในภาคพลังงาน เพิ่มความแข็งแกร่งให้กับอิทธิพลระดับโลกของจีนในด้านการผลิตอุปกรณ์พลังงาน และให้การสนับสนุนอย่างแข็งขันในการบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนและความมั่นคงด้านพลังงานของประเทศ