大型水电铸锻件技术改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)

大型水电铸锻件技术改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

中国一重的生产规模、产品等级在国内排首位，产品制造设备配套齐全，但自动化水平和设备的数控化程度较低。 而国外同类企业基本上实现了炼钢的自动化、智能化、锻造的精确化、热处理的正确控制和机械加工的数控化，装备水平差距较大。 大件运输条件 富拉尔基地处 黑龙江西部，产品外运全靠陆路运输。 厂区有铁路 21 专用线与滨洲线连接；公路可经碾北公路、 301 国道和京哈高速通向关内，可将产品运到全国各地。 随着经济、技术的发展，重型机械产品的外形尺寸和重量越来越大，超过铁路、公路运输极限的大件越来越多。 铁路运输因双轨铁路两轨道中心线 4m，电气化铁路的轨面以上高度限于 ，因此铁路运输限于 4m 以下；公路由于立交桥、收费站和公路设计标准的限制，大件尺寸宽度限于 6m 以下，高度限于从路面起 5m 以内，超过上述尺寸，无法从富拉尔基运出，大件运输受限已经开始制约重大装备的发展，并有越 来越严重的趋势。 三峡机组的上冠直径 ，下环直径 ；今后溪洛渡、向家坝 700MW 机组的上冠和下环的直径也在 8m 以上，按目前状况，都超过陆路运输极限。 对三峡大件来讲，公路运输受限主要是上冠和下环超宽，造成超宽的主要原因是收费站口通过宽度不够。 对此，我们建议将收费站的收费亭做成可移动式，在大件通过时移开，通过后再移回。 或者在收费站旁，修一便道，绕过收费口，平时关闭，大件通过时开放，通过后再关闭，以此解决大件运输的难点。 目前国务院 三峡办协商 国务院东北办， 由东北办协调 辽、吉、黑三省交通部门， 解决 东北三省大件运输存在的问题， 使 中国 一重 、 哈动力集团 等企业 的大件能顺利运 达出海口。 由此，中国一重生产的大型铸锻件在不 远 的将来可通过陆路运输到达出海口。 22 3 需求预测和建设规模 市场需求预测 技术发展状况及趋势 水轮发电机组按其运行水头及运行放式分为：混流式、轴流式、贯流式 、 冲击式及抽水蓄能机 型。 高水头混流式水轮机是当前较为先进的水轮机， 其 以 机组尺寸小、重量轻、转速高、水力效率高 、 适合多泥沙河流电站开发使用 等优点， 在转速、容量和水头相匹配的情况下， 得到广泛使用。 由于 水轮机 水力效率的提高，使得 水电站 机电设备和厂房 土建的成本 降 低，给投资者带来更大的回报 ，故其应用前景广阔。 国内 通过三峡机组（ 700MW、转轮直径 Φ ） 的开发研制 ，通过 引进技术 及 消化吸收并创新，国内 700MW 水轮机 设计制造水平已达国际先进水平。 抽水蓄能发电 是一种绿色环保、资源 可 再生的水力发电技术。 大型抽水蓄能机组以其独有的调峰填谷特性，有效 的 改进电力系统地能源结构和保证电网供电质量， 给新能源的开发利用注入了新活力，具有广阔 地 发展前景。 国内 大型 抽水 蓄能机组的开发研制起步较晚，与国际先进技术差距较大。 依据电力工业“十一五”规划， 我国水电设备制造业今后 一段时间发展的重点是在大型抽水蓄能机组和大型混流式机组。 而作为大型水电机组的重要配套件－大型铸 锻 件，其技术发展路线 是向大尺寸、 23 高参数方向发展。 随着 混流式 机组 容量增大， 设备 尺寸加大，对参数的要求越来越高， 其 运行范围越来越大 ， 所 配套的 大型铸锻件的制造难度 加大 ， 技术要求 提高， 对 产品质量、交货状态、交货周期等 提 出更高要求 ，由此 给大型铸锻件制造企业在冶炼、 铸造、锻造、热处理、机加工等 方面 生产制造工艺提出新的 更高的要求。 例如： 机组的心脏－转轮要求全部采用抗空蚀、抗磨损并有良好焊接性能，含镍量不小于 4％、含铬量不小于 13％ 、 含钼量不小于%、 含碳量低于 ％ （最好低于 %） 的低碳不锈钢材料制造 ；在 炼钢工艺 方面 提出 更 高的要求，必须采取先进的 VOD 或 AOD 技术，冶炼出高质量、纯净的 低碳不锈钢 钢水，才能满足 大型高水头混流式机组对铸件的 质量 要求。 铸 钢 件 制造技术发展方向 ⑴ 计算机铸造过程模拟技术研究与应用。 ⑵ 造型材料实验研究。 ⑶ 铸造工艺研究。 ⑷ 铸件热处理变形规律及变形量研究。 ⑸ 叶片线形检测数据处理软件研究。 ⑹ 计算机辅助工艺设计研究。 ⑺ 大型不锈钢转轮打磨工具与打磨技术研究。 ⑻ 大型抽水蓄能 机组水轮机组转轮整铸工艺研究。 锻 钢 件 制造技术发展方向 ⑴ 材料最佳化学成分匹配研究。 24 ⑵ 高纯净度大型钢锭 的 研制。 ⑶ 内发兰锻件工艺研究。 ⑷ 筒体成形工艺研究。 ⑸ 热处理工艺研究。 ⑹ 主轴焊接工艺研究。 ⑺ 阶梯大孔径轴机械加工工艺研究。 国内水电发展的现状和前景 我国是 能源生产和消费 大国，在 一次能源消费中以煤炭为主， 其比重高达 2/3 以上，这种过度依赖煤炭的能源消费结构，已造成了严重的环境问题，是不可持续的能源消费方式。 但我国 以煤、油为燃料发电为主的电能格局在今后相当长的时期内不会发生根本性的变化 ，但是利用多种资源发电， 改变火力发电结构的单一局面，形成火、水、核、风四电并举、多种资源齐发的电源结构的新格局，已经成为我国电力工业发展的必然趋势。 水电 作为 一种可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰的清洁能源 ， 已成为 我 国优先开发 的能 源。 我国是水力资源极其丰富的国家， 水力资源占国内 常规能源资源剩余可采储量的 40%左右，是中国重要的能源资源。 但是，与发达国家相比，我国的水力资源开发利用程度并不高。 大大低于发达国家50－ 70％的开发利用水平。 因此，在一个相当长的时期内，我国水力资源开发潜力巨大。 为优化电 源结构，积极 开发 可再生能源， 我国 对现有 电力能源结构调整十分明显，依照 十一五 计划， 首先是大力开发水电，重点开 25 发黄河上游、长江中上游及其支流、红水河、澜沧江中下游和乌江等流域 梯级电站开发。 据不完全统计，我国在今后十年至十五年内陆续建设 700MW 以上大型水电站十几座，这些电站的特点是水头高，容量大，采用混流式机组。 据 国务院批准的《长江流域综合利用规划简要报告》表明，以溪洛渡建设为开端，金沙江中下游将规划兴建梯级电站 12 座，装机总容量为 5858 万千瓦，年发电量为 2632 亿千瓦时。 表 3－ 1 近几年将 开发的大型混流式电站 电站名称 装机容量（ MW） 电站地点 小湾电站 4200 （ 700x6） 云南风庆 拉西瓦电站 4200 （ 700x6） 青海贵德 锦屏 1 级电站 3600 （ 600x6） 四川 锦屏 2 级电站 3300 （ 550x6） 四川 向家坝电站 4200 （ 700x6） 四川 构皮滩电站 3000 （ 600x5） 贵州余庆 溪洛渡电站 12600 （ 700x18） 四川、云南 瀑布沟电站 3300 （ 550x6） 四川 龙滩电站 4900 （ 700x7） 广西 天峨 随着国内电网的发展和系统电能机构的变化，为充分利用能源及保障供电系统的稳定性和可靠性，大型抽水蓄能机组以其独有的调峰填谷特性 、 有效地改进电力系统地能源结构和提供供电质量，日益受到重视。 自潘家口、广蓄、十三陵、天荒坪等大型抽水蓄能电站投入运行，抽水蓄能机组地优越性和合理性已显露出来， 抽水蓄能电站地建设和发展已形成较强地势头。 并以 200～300 MW、水头 300～ 500m 的大型抽水蓄能机组为主。 26 表 3－ 2 我国已立项和规划中地大型抽水蓄能电站 序号 水头段 电站名称 水 头（米） 装机容量（ MW） 电站地点 备 注 1 100 琅琊山 146 4*150 安徽 机组奥地利提供 2 200 白连山 200 2*300 湖北 已批项目建议书 3 响水涧 218 4*250 安徽 4 龙涓 230 650 华东 5 桐柏 236 4*300 浙江 机组奥地利提供 6 社上 250 20xx 华东 7 乌龙山 274 2/3*200 浙江 8 三间房 297 3*300 黑龙江 9 300 蒲石河 330 4*300 辽宁 10 马跳 345 400 华东 11 张河弯 346 4*250 河北 已批项目建议书 12 海阳 348 1000 山东 13 400 板桥峪 401 4*250 北京 14 朝天洋 410 500 华东 15 铜官山 413 1000 江苏 16 青石岭 427 2500 辽宁 17 罗源 439 1100 华东 18 荒沟 451 4*300 黑龙江 19 丰宁 455 120/2400 河 北 20 宜兴 484 4*250 江苏 已批项目建议书 21 象山 485 600 浙江 22 500 天池 500 600 新疆 23 文登 503 1400 山东 24 呼和浩特 513 4*300 内蒙 25 西苑 520 2150 华东 26 27 洪屏 543 120/2400 江西 宝泉 552 4*300 河南 已批项目建议书 28 宁德 560 1450 华东 29 惠州 566 8*300 广东 已批项目建议书 30 遥桥峪 578 4/8*300 北京 31 600 潭头 610 1200 华东 32 青岛 630 1400 山东 33 梧桐 655 1070 华东 34 西龙池 698 4*300 山西 已批项目建议书 35 700 五常 708 20xx 黑龙江 36 福寿山 739 3000 湖南 27 按照中国机械工业联合会和中国动力工程学会提出的《中国发电设备 20xx～ 2020 年发展规划目标》及中国机械工业联合会 提出的《“十一五”重大技术装备规划建议》。 在 “十一五”期间，水电将新增装机 420xx MW，平均每年新增装机约 8000 MW，大型抽水蓄能机组（ 200～ 300MW）按年增 7～ 8 台，大型混流式机组（ 600～ 700 MW）按年增 6～ 7 台计算，这两种机型就占水电新增总容量的 80％以上。 而作为水电设备重要的配套 件 －大型铸锻件 ,其市场容量很大，经济效益明显。 以三峡 700MW 水轮机为例，一个五年计划，大型混流式机组 35 台，每台需配套的铸件 ～ 500t，锻件 ～ 250t； 200～ 300MW大型抽水蓄能机组 40 台，每台需配套 的铸件 200t，锻件 100t，年需大型锻件 12750t、大型铸件 25500t。 建设规模 产品介绍 高水头混流式水轮机是当前较为先进的水轮机设备， 以 机组尺寸小、重量轻、转速高、水力效率高 、 适合多泥沙河流电站开发使用等优点，备受青睐。 三峡左岸 14 台机组（ 700MW、转轮直径 Φ ）已成功投入运行， 总装机容量达到了 9800 MW， 取得良好的经济效益。 右岸电站预计在 20xx－ 20xx 年完成全部 12 台机组的安装。 三峡工程是我国引进 700MW 大型混流机组的 依托 工程， 以市场换技术，采用技贸结合 、技术转让的方式，通过合作设计、合作制造，使国内在 700MW 大型混流机组 设计制造水平达到国际先进水平。 所 28 以我国在今后较长一段时间，新建 溪洛渡、向家坝 、 乌东德、白鹤滩等水电站，将以三峡机组为模型进行建造。 大型混流机组所配套的大型铸锻件主要有： 上冠、下环、叶片、发电机主轴、水轮机主轴、推力 头、镜板等。 产品 技术参数要求见表 33。 大型铸件 叶片、上冠、下环 、 、推力头 为大型低碳不锈钢铸钢件，材料为：ZG0Cr13Ni4Mo，其化学成分、机械性能见表 3 35。 表 3－ 4 化学成分（％ ） 元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo Al 含量 ≤ ≤ ～ ≤ ≤ ～ ～ ～ ≤ 表 3－ 5 机械性能 力 学 性 能 σ s MPa σ b MPa δ 4 % Akv(0℃ ) J 三个平均值 最小值 ≥ 550 750～ 930 ≥ 15 ≥ 32 注：试验标准按 ASTM A370 大型 锻件 水轮机主轴、发电机主轴、镜板为大型锻件。 水轮机主 轴 、发电机主轴 为 锻 焊结构，分段 制造 ，采用窄间隙埋弧自动焊接成整轴。 其化学成分、机械性能及技术参数的要。