สถานการณ์การใช้งานที่ 13: ระบบขับเคลื่อนการผลิตพลังงานความร้อน
โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเป็นหนึ่งในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความแข็งแกร่งทางกลสูงที่สุดในงานวิศวกรรมอุตสาหกรรมทั้งหมด ในโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินหรือก๊าซเป็นเชื้อเพลิง กังหันไอน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกันผ่านสายส่งเดียวที่ต้องส่งกำลังไฟฟ้าหลายร้อยเมกะวัตต์โดยไม่หยุดชะงัก บ่อยครั้งที่ต้องใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลานานหลายเดือน แทนที่จะเป็นเพียงไม่กี่วัน ดังนั้น ข้อต่อที่อยู่ระหว่างเครื่องจักรหมุนทั้งสองนี้จึงไม่ใช่ส่วนประกอบรอบนอก แต่เป็นชิ้นส่วนสำคัญทางกลของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมด โครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานความร้อนของสหราชอาณาจักร รวมถึงโรงไฟฟ้าในมิดแลนด์ ยอร์กเชียร์ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ อาศัยข้อต่อเพลาที่สามารถดูดซับการขยายตัวตามแนวแกนจากความร้อน ลดการสั่นสะเทือนแบบบิด และรักษาสมดุลไดนามิกที่ความเร็วในการหมุนที่อาจเกิน 3,000 รอบต่อนาที
สิ่งที่ทำให้การใช้งานนี้มีความท้าทายอย่างยิ่งคือการรวมกันของปัจจัยต่างๆ ที่เกิดขึ้นพร้อมกัน ความเร็วในการหมุนสูงก่อให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางซึ่งเพิ่มภาระความล้า การทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปีแทนที่จะเป็นเพียงไม่กี่สัปดาห์ทำให้ไม่สามารถบำรุงรักษาใดๆ ที่ต้องปิดการทำงานของกังหันได้ ความแตกต่างของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นทั่วเพลาของกังหันที่กำลังทำงานอยู่ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ในแนวรัศมีและเชิงมุมที่วัดได้ที่จุดเชื่อมต่อ ทำให้เกิดการเยื้องศูนย์แบบไดนามิกซึ่งการเชื่อมต่อแบบแข็งไม่สามารถทนได้ การทำความเข้าใจว่าเหตุใดจึงเลือกใช้ข้อต่อประเภทเฉพาะสำหรับระบบขับเคลื่อนพลังงานความร้อน และวิธีการออกแบบเพื่อให้รับมือกับสภาวะเหล่านี้ได้นั้น เป็นความรู้ที่จำเป็นสำหรับวิศวกรเครื่องกลหรือวิศวกรอุปกรณ์หมุนใดๆ ที่ทำงานในภาคพลังงานของสหราชอาณาจักร
หลักการทำงานของข้อต่อในชุดกังหัน-เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ในระดับพื้นฐานที่สุด ข้อต่อในระบบส่งกำลังของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทำหน้าที่เชิงกลพร้อมกันสามอย่าง ได้แก่ การส่งแรงบิดที่เกิดจากกังหันไอน้ำไปยังโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การปรับสมดุลการเยื้องศูนย์ทางกายภาพระหว่างแกนกลางของเพลาทั้งสอง และการป้องกันเครื่องจักรทั้งสองจากแรงกระแทกหรือแรงบิดฉับพลันที่อาจทำให้ตลับลูกปืนหรือขดลวดเสียหาย ในกังหันไอน้ำขนาดใหญ่ที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ความเร็ว 3,000 รอบต่อนาที ซึ่งเป็นความเร็วซิงโครนัสมาตรฐานสำหรับการผลิตไฟฟ้าแบบเชื่อมต่อกับโครงข่าย 50 เฮิรตซ์ในสหราชอาณาจักร ข้อต่อจะต้องรับมือกับแรงบิดที่อาจสูงถึงหลายร้อยกิโลนิวตันเมตรภายใต้ภาระเต็มที่
ข้อต่อแบบเฟืองเหมาะอย่างยิ่งสำหรับบทบาทนี้เนื่องจากมีความยืดหยุ่นสูง แต่ละดุมถูกกลึงขึ้นรูปด้วยฟันเฟืองภายนอกที่ขบกับฟันเฟืองภายในในปลอกหุ้ม เมื่อศูนย์กลางของเพลาเคลื่อนที่เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อน การขบกันของเฟืองสามารถรองรับทั้งการเยื้องศูนย์เชิงมุม (โดยทั่วไปสูงสุด 1.5° ต่อการขบกันของเฟือง) และการเคลื่อนที่ตามแนวแกนโดยไม่ส่งแรงดัดกลับไปยังแบริ่งของเพลา การเลื่อนระหว่างฟันเฟืองนี้ได้รับการหล่อลื่นด้วยจาระบีหรือน้ำมันทนความร้อนสูตรพิเศษ ซึ่งช่วยให้การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ต่อเนื่องโดยไม่เกิดการสึกหรอจากการเสียดสี
ข้อต่อแบบแผ่นดิสก์ทำงานด้วยกลไกที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง แผ่นโลหะบางๆ หลายแผ่นถูกจัดเรียงเป็นชุดและยึดด้วยสลักเกลียวสลับกันกับหน้าแปลนด้านขับและด้านรับ แรงบิดจะถูกส่งผ่านความแข็งแงของแรงดึงและแรงอัดในระนาบของชุดแผ่นดิสก์ ในขณะที่การเยื้องศูนย์เชิงมุมและตามแนวแกนจะถูกรองรับโดยการดัดงอแบบยืดหยุ่นของแผ่นดิสก์ เนื่องจากไม่มีพื้นผิวที่เลื่อนได้ ข้อต่อแบบแผ่นดิสก์จึงไม่ต้องบำรุงรักษาและไม่จำเป็นต้องใช้สารหล่อลื่น ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในการผลิตไฟฟ้าที่มีความพร้อมใช้งานสูง เนื่องจากหากเกิดการหยุดทำงานโดยไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า จะส่งผลให้เกิดค่าใช้จ่ายมหาศาล
วัสดุหลัก: เหล็กอัลลอยและโลหะประสิทธิภาพสูง
ตัวเรือนและปลอกของข้อต่อแบบเฟืองที่ใช้ในงานด้านพลังงานความร้อนนั้น โดยทั่วไปแล้วจะผลิตจากเหล็กโครงสร้างอัลลอยต่ำ เช่น 42CrMo4 หรือ 34CrNiMo6 ซึ่งได้รับการคัดเลือกเนื่องจากมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมในด้านความแข็งแรงดึง ความเหนียว และความต้านทานต่อความล้า หลังจากขึ้นรูปหยาบแล้ว ตัวเรือนจะผ่านกระบวนการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งผิวเพื่อเพิ่มความแข็งของผิวฟันให้ได้ระดับ HRC 58–62 ซึ่งจะช่วยต้านทานการสึกหรอแบบไมโครพิทช์และการเสียดสีที่อาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลงในงานที่ใช้งานต่อเนื่อง
สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานด้วยความเร็วสูงเป็นพิเศษ หรือในสภาพแวดล้อมที่การลดน้ำหนักมีความสำคัญอย่างยิ่ง — ซึ่งพบได้บ่อยขึ้นในโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซแบบวงจรผสม (CCGT) — บางครั้งมีการระบุให้ใช้ดุมล้อที่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียมหรือเพลาส่งกำลังกลางที่ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียม วัสดุเหล่านี้มีค่าความแข็งแรงเฉพาะที่ช่วยให้นักออกแบบสามารถลดมวลของข้อต่อลงได้ ในขณะที่ยังคงรักษาขีดจำกัดความล้าที่มาตรฐานการผลิตไฟฟ้ากำหนดไว้
วัสดุที่ใช้ทำข้อต่อแบบจาน: สแตนเลสและโลหะผสมคอมโพสิต
โดยทั่วไปแล้ว ชุดแผ่นดิสก์ในข้อต่อแบบแผ่นดิสก์จะผลิตจากเหล็กกล้าไร้สนิมที่ผ่านกระบวนการชุบแข็งแบบตกตะกอน เช่น 17-4PH หรือ 15-5PH โลหะผสมเหล่านี้มีความแข็งแรงดึงเกิน 1,000 MPa ในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะทนต่อแรงดัดแบบวนซ้ำที่เกิดจากการเยื้องศูนย์เชิงมุม องค์ประกอบของสแตนเลสยังให้ความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติ ซึ่งเป็นประโยชน์ในโรงไฟฟ้าชายฝั่งหรือโรงงานที่น้ำควบแน่นจากท่อไอน้ำสร้างสภาพแวดล้อมขนาดเล็กที่มีความชื้นสูงรอบๆ ข้อต่อ
โดยทั่วไปแล้ว ตัวยึดและหน้าแปลนจะผลิตจากเหล็กอัลลอยที่ผ่านการอบชุบความร้อน และพื้นผิวสัมผัสทั้งหมดจะถูกตกแต่งให้มีความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ เพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีการกระจายแรงอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งชุดแผ่นดิสก์ ผู้ผลิตบางรายใช้สารเคลือบเซรามิกกับบริเวณที่มีการสัมผัสสูงเพื่อลดความล้าจากการเสียดสีที่บริเวณรอยต่อระหว่างแผ่นดิสก์กับหน้าแปลน ซึ่งเป็นรายละเอียดที่ช่วยยืดอายุการใช้งานในงานที่มีการใช้งานหนักได้อย่างมาก
ข้อได้เปรียบทางเทคนิคหลักสำหรับการใช้งานระบบขับเคลื่อนพลังงานความร้อน
ข้อต่อแบบเฟืองที่ออกแบบมาสำหรับชุดกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ สามารถรับแรงบิดได้เกิน 500 กิโลนิวตันเมตรเป็นประจำ โดยมีพิกัดรับน้ำหนักเกินสูงสุดที่ให้ความปลอดภัยในกรณีเกิดความผิดพลาดในระบบไฟฟ้า เช่น แรงบิดกระชากจากการลัดวงจร
เมื่อกังหันร้อนขึ้นจากอุณหภูมิขณะสตาร์ทเย็นจนถึงอุณหภูมิการทำงานเต็มที่ เพลาอาจขยายตัวในแนวแกนได้หลายมิลลิเมตร และเลื่อนในแนวรัศมีได้เพียงเศษเสี้ยวของมิลลิเมตร ข้อต่อแบบเฟืองและแผ่นดิสก์จะดูดซับการเคลื่อนไหวนี้โดยไม่ส่งแรงดัดงอที่ก่อให้เกิดความเสียหายไปยังแบริ่งของกังหันหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ด้วยรูปทรงฟันเฟืองที่ได้รับการปรับให้เหมาะสม การชุบแข็งผิว และการปรับสมดุลไดนามิกอย่างแม่นยำในระดับ G2.5 ทำให้ข้อต่อสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีอายุการใช้งานสะสมเกิน 100,000 ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่าหรือเกินกว่าช่วงเวลาการซ่อมบำรุงครั้งใหญ่ของเครื่องจักรที่เชื่อมต่ออยู่
ชุดข้อต่อหมุนทั้งหมดได้รับการปรับสมดุลให้ได้เกรด G2.5 หรือดีกว่าตามมาตรฐาน ISO 1940-1 เกรดการปรับสมดุลที่สูงกว่า เช่น G1.0 มีให้เลือกใช้สำหรับการใช้งานในกังหันความเร็วสูงพิเศษ ซึ่งหากยังคงมีความไม่สมดุลอยู่ จะทำให้เกิดระดับการสั่นสะเทือนที่ไม่สามารถยอมรับได้กับแบริ่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความไวต่อการสั่นสะเทือน
ข้อต่อแบบจานไม่ต้องใช้สารหล่อลื่นใดๆ เลย ในขณะที่ข้อต่อแบบเฟือง เมื่อใช้จาระบีสังเคราะห์ทนความร้อนสูงที่ทันสมัยและมีตัวยึดแบบปิดผนึก จะสามารถยืดระยะเวลาการหล่อลื่นได้ถึง 25,000 ชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ซึ่งช่วยลดภาระการบำรุงรักษาของทีมวิศวกรโรงไฟฟ้าได้อย่างมาก
ในระหว่างที่ระบบไฟฟ้าเกิดความปั่นป่วน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครไนซ์อาจประสบกับการเปลี่ยนแปลงแรงบิดอย่างฉับพลันหลายเท่าของภาระพิกัด ความยืดหยุ่นของชุดจานและระยะห่างของฟันเฟืองจะช่วยดูดซับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ก่อนที่จะลุกลามไปยังใบพัดขั้นสุดท้ายของกังหันหรือวงแหวนปลายเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ตารางพารามิเตอร์ทางเทคนิคและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์
| พารามิเตอร์ | ข้อต่อแบบเฟือง | ข้อต่อดิสก์ |
|---|---|---|
| ช่วงแรงบิดที่กำหนด | 10 ถึง 2,000 กิโลนิวตันเมตร | 5 ถึง 800 กิโลนิวตันเมตร |
| ความเร็วสูงสุด | สูงสุด 5,000 รอบต่อนาที | สูงสุด 30,000 รอบต่อนาที |
| การเยื้องศูนย์เชิงมุม | สูงสุด 1.5° ต่อตาข่าย | สูงสุด 1.0° ต่อชิ้น |
| การเคลื่อนที่ตามแนวแกน | ±5 ถึง ±25 มม. | ±1 ถึง ±5 มม. |
| วัสดุศูนย์กลาง | 42CrMo4 / 34CrNiMo6 | โลหะผสม 42CrMo4 / Ti |
| วัสดุแผ่นดิสก์/ปลอกหุ้ม | เหล็กกล้าผสม ชุบแข็งผิว HRC 58–62 | 17-4PH / 15-5PH สแตนเลส |
| ระดับสมดุลไดนามิก | G2.5 มาตรฐาน / G1.0 ตัวเลือกเสริม | G2.5 มาตรฐาน / G1.0 ตัวเลือกเสริม |
| อุณหภูมิในการทำงาน | -20 °C ถึง +120 °C | -50 °C ถึง +300 °C |
| เป้าหมายอายุการใช้งาน | > 100,000 ชั่วโมง | > 100,000 ชั่วโมง |
| ข้อกำหนดการหล่อลื่น | จาระบี/น้ำมันทนความร้อนสูง; ระยะเวลาการเปลี่ยนถ่ายทุก 25,000 ชั่วโมง | ไม่มี (ไม่ต้องบำรุงรักษา) |
| ความสามารถในการรับน้ำหนักเกิน | แรงบิด 2.0 เท่าของแรงบิดที่กำหนด (ชั่วขณะ) | แรงบิดสูงสุด 3.0 เท่า (ชั่วขณะ) |
ตัวอย่างการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม: ระบบขับเคลื่อนสำหรับการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานความร้อน
การเชื่อมต่อกังหันไอน้ำกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า — โรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซขนาดใหญ่
ในโรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหินแบบดั้งเดิม ซึ่งรวมถึงโรงไฟฟ้าที่ยังคงใช้งานอยู่ทั่วภูมิภาคอีสต์มิดแลนด์และยอร์กเชียร์ของสหราชอาณาจักรนั้น กังหันไอน้ำหลักมักจะเป็นเครื่องจักรหลายขั้นตอน โดยมีขั้นตอนแรงดันปานกลางและแรงดันต่ำเรียงอยู่บนเพลาเดียวกัน เพลานี้จะขับเคลื่อนโดยตรงไปยังโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และข้อต่อระหว่างทั้งสองจะต้องส่งกำลังทั้งหมดของเครื่องจักร ซึ่งสามารถทำงานได้ถึง 660 เมกะวัตต์หรือมากกว่านั้นในหน่วยซูเปอร์คริติคอลที่ทันสมัย ข้อต่อแบบเฟืองที่ติดตั้งในตำแหน่งนี้ไม่เพียงแต่ต้องรับแรงบิดในสภาวะคงที่เท่านั้น แต่ยังต้องทนต่อภาระเกินชั่วคราวที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าใหม่หลังจากไฟฟ้าดับ เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกซิงโครไนซ์กับเครือข่ายไฟฟ้าที่มีกระแสไฟอย่างกะทันหัน แรงบิดที่พุ่งสูงขึ้นอาจสูงถึงสองถึงสามเท่าของภาระที่กำหนดและคงอยู่เป็นเวลาหลายวินาที ซึ่งเป็นเหตุการณ์ความล้าอย่างรุนแรงที่วิศวกรออกแบบต้องคำนึงถึงในการวิเคราะห์ความล้าของส่วนประกอบข้อต่อทุกชิ้น
นอกเหนือจากความแข็งแรงของโครงสร้างแล้ว การเชื่อมต่อในชุดกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ยังมีบทบาทสำคัญต่อพลวัตการบิดตัวของเพลาทั้งหมด ความถี่การบิดตัวตามธรรมชาติใดๆ ที่อยู่ในช่วงความถี่การกระตุ้นที่เกิดจากเครือข่ายไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปคือ 0–50 เฮิรตซ์และฮาร์โมนิกของมัน อาจนำไปสู่การสั่นพ้องแบบซับซิงโครนัส ซึ่งเป็นสาเหตุของการเสียหายของเพลาอย่างร้ายแรงในหน่วยผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ทั่วโลก การเชื่อมต่อที่ได้รับการออกแบบอย่างแม่นยำด้วยค่าความแข็งแกร่งในการบิดที่คำนวณอย่างรอบคอบ ช่วยให้วิศวกรอุปกรณ์หมุนสามารถปรับความถี่ตามธรรมชาติของเพลาให้ห่างจากย่านความถี่การกระตุ้นที่เป็นอันตรายได้
โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซแบบวงจรผสม (CCGT) — การใช้งานข้อต่อจานความเร็วสูง
โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซแบบวงจรผสม (CCGT) ได้กลายเป็นหัวใจหลักของการผลิตไฟฟ้าจากก๊าซในสหราชอาณาจักร โดยมีการติดตั้งขนาดใหญ่ในหลายพื้นที่ ตั้งแต่เพมโบรกในเวลส์ ไปจนถึงซีแบงก์ในเซาท์กลอสเตอร์เชอร์ และคีดบีในนอร์ทลินคอล์นเชอร์ ในโรงไฟฟ้า CCGT นั้น กังหันก๊าซมักจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยความเร็วระหว่าง 3,000 ถึง 3,600 รอบต่อนาที แต่ก๊าซไอเสียร้อนจะผ่านไปยังเครื่องกำเนิดไอน้ำแบบดึงความร้อนกลับ (HRSG) เพื่อขับเคลื่อนกังหันไอน้ำบนชุดเพลาแบบแยกส่วน ข้อต่อแบบจานเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้ในโรงไฟฟ้า CCGT เนื่องจากช่วยลดความต้องการการหล่อลื่นของข้อต่อแบบเฟือง ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการใช้งานที่สำคัญเมื่อข้อต่อตั้งอยู่ในส่วนทางเดินของก๊าซร้อนซึ่งการเข้าถึงเพื่อการบำรุงรักษาถูกจำกัดอย่างมากโดยฉนวนกันความร้อนและโครงสร้างเหล็กโดยรอบ
ขนาดที่ค่อนข้างกะทัดรัดของชุดประกอบข้อต่อแบบจานยังทำให้ง่ายต่อการติดตั้งในพื้นที่จำกัดของห้องกังหัน CCGT สมัยใหม่ ซึ่งความต้องการเพิ่มความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าในพื้นที่ที่กำหนดได้ลดระยะห่างทางกายภาพระหว่างเครื่องจักรลงเรื่อยๆ ชุดจานที่ผลิตจากสแตนเลส 17-4PH สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นในบริเวณไอเสียของกังหันก๊าซโดยไม่ทำให้คุณสมบัติทางกลเสื่อมลง และการสูญเสียแรงต้านอากาศต่ำโดยธรรมชาติที่ความเร็วสูงมีส่วนช่วยในการปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของโรงไฟฟ้า ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้ผลิตไฟฟ้าพยายามอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มความสามารถในการแข่งขันในตลาดกำลังการผลิต
ระบบขับเคลื่อนปั๊มป้อนน้ำหม้อไอน้ำ — การใช้งานข้อต่อเสริม
ปั๊มป้อนน้ำหม้อไอน้ำอาจกล่าวได้ว่าเป็นเครื่องจักรเสริมที่สำคัญที่สุดในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกแห่ง ปั๊มเหล่านี้ทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาระดับการไหลของน้ำป้อนแรงดันสูงเข้าสู่หม้อไอน้ำอย่างแม่นยำ โดยทั่วไปแล้วปั๊มเหล่านี้จะถูกขับเคลื่อนโดยตรงจากกังหันไอน้ำหรือผ่านระบบข้อต่อของเหลวและเกียร์ที่เชื่อมต่อกับมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ ในทั้งสองกรณี ข้อต่อระหว่างตัวขับและปั๊มจะต้องรองรับการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่เกิดขึ้นเมื่อความต้องการการไหลผันผวนตามการจ่ายโหลด และต้องดูดซับแรงกระแทกทางไฮดรอลิกที่เกิดขึ้นเมื่อปั๊มหยุดทำงานและวาล์วปิดลงอย่างกะทันหัน ข้อต่อแบบเกียร์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบขับเคลื่อนปั๊มป้อนน้ำหม้อไอน้ำในโรงไฟฟ้าทั่วสหราชอาณาจักร เนื่องจากความสามารถที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในการรับมือกับสภาวะเหล่านี้ในช่วงเวลาการใช้งานที่ยาวนานมากโดยไม่ต้องมีการตรวจสอบสภาพอย่างละเอียด
ช่วงเวลาการบำรุงรักษาตามแผนในโรงไฟฟ้าของสหราชอาณาจักรนั้นโดยทั่วไปสั้นและไม่บ่อยนัก ซึ่งนับวันยิ่งน้อยลงไปอีกเนื่องจากระบบไฟฟ้าต้องพึ่งพาโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่สามารถควบคุมได้เพื่อรักษาสมดุลของผลผลิตพลังงานหมุนเวียนที่ไม่สม่ำเสมอ ข้อต่อปั๊มป้อนหม้อไอน้ำที่ต้องเติมจาระบีหรือตรวจสอบทุกๆ สองสามพันชั่วโมงนั้นถือเป็นภาระในการปฏิบัติงานที่สำคัญ ดังนั้น ข้อต่อเกียร์แบบปิดผนึกที่ทันสมัยซึ่งบรรจุด้วยจาระบีสังเคราะห์ทนแรงดันสูง หรือข้อต่อแบบจานที่ไม่ต้องบำรุงรักษา จึงเป็นที่นิยมอย่างมากในหมู่วิศวกรซ่อมบำรุงที่ต้องการยืดช่วงเวลาระหว่างการหยุดซ่อมบำรุงตามแผนและลดปริมาณงานที่กำหนดไว้ในแต่ละช่วงการหยุดซ่อมบำรุง
พัดลมดูดอากาศและระบบขับเคลื่อนหอระบายความร้อน — ข้อต่อแบบยืดหยุ่นสำหรับการใช้งานต่อเนื่อง
พัดลมดูดอากาศและพัดลมระบายความร้อนในหอระบายความร้อนเป็นเครื่องจักรหมุนขนาดใหญ่ที่สุดที่ทำงานต่อเนื่องในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทุกแห่ง ในโรงไฟฟ้าทั่วไปของสหราชอาณาจักร พัดลมดูดอากาศสามารถใช้กำลังไฟฟ้าติดตั้งได้มากถึง 5 เมกะวัตต์ โดยทำงานตลอด 24 ชั่วโมงตลอดฤดูกาลผลิตไฟฟ้า พัดลมเหล่านี้ขับเคลื่อนผ่านเกียร์บ็อกซ์ที่เชื่อมต่อกับมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยมีข้อต่อทั้งด้านขาเข้าและขาออกของเกียร์บ็อกซ์ ข้อต่อด้านขาเข้าของมอเตอร์ต้องทนต่อแรงบิดเริ่มต้นสูงที่เกิดจากมอเตอร์ก่อนที่จะถึงความเร็วซิงโครนัส ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่สร้างความต้องการที่แตกต่างกันอย่างมากต่อข้อต่อเมื่อเทียบกับสภาวะการทำงานที่คงที่
ในโรงไฟฟ้าที่ตั้งอยู่ตามชายฝั่งหรือใกล้แม่น้ำ ซึ่งเป็นเรื่องปกติในสหราชอาณาจักร ที่ความพร้อมของน้ำหล่อเย็นเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดที่ตั้งของโรงไฟฟ้ามาโดยตลอด ชุดขับเคลื่อนพัดลมดูดอากาศจะทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นและปริมาณเกลือในอากาศสูง ข้อต่อในสถานที่เหล่านี้จะได้รับประโยชน์จากชุดการเคลือบผิวที่ประกอบด้วยการเคลือบฟอสเฟต การทาสีอีพ็อกซี และการใช้สลักเกลียวสแตนเลส เพื่อป้องกันการกัดกร่อนระหว่างการบำรุงรักษาตามกำหนด
ผลิตภัณฑ์ข้อต่อเด่นสำหรับการผลิตไฟฟ้า
ข้อต่อคานแบบยืดหยุ่น
ข้อต่อคานยืดหยุ่น (Flexible Beam Coupling) จาก Ever Power เป็นข้อต่อแบบชิ้นเดียวที่ตัดเป็นเกลียว ผลิตจากโลหะผสมอลูมิเนียมเกรดเดียวกับที่ใช้ในเครื่องบิน ร่องเกลียวในตัวข้อต่อสร้างองค์ประกอบที่ยืดหยุ่นคล้ายสปริง ซึ่งรองรับการเยื้องศูนย์ทั้งในแนวมุมและแนวขนานโดยไม่มีการคลายตัว ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับไดรฟ์เสริมในระบบควบคุมโรงไฟฟ้า การใช้งานไดรฟ์เครื่องมือวัด และการเชื่อมต่อแอคทูเอเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งและการตอบสนองต่อแรงบิดมีความสำคัญทั้งคู่ ด้วยความเร็วในการทำงานสูงสุดถึง 10,000 รอบต่อนาที และช่วงแรงบิดตั้งแต่ 0.2 ถึง 12 นิวตันเมตร ข้อต่อคานยืดหยุ่นจึงเหมาะสำหรับการใช้งานด้านเครื่องมือวัดและเซอร์โวในสภาพแวดล้อมการผลิตพลังงานทั้งหมด
ข้อต่อดิสก์
ชุดข้อต่อแบบจาน (Disc Coupling) ของ Ever Power ได้รับการออกแบบมาเพื่อสภาพแวดล้อมการส่งกำลังความเร็วสูงและแรงบิดสูงที่ต้องการความแม่นยำสูง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนร่วม (CCGT) และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันไอน้ำทั่วภาคพลังงานของสหราชอาณาจักร ผลิตจากชุดจานสแตนเลสที่จัดเรียงในชุดตัวเว้นระยะและหน้าแปลนเหล็กอัลลอยด์ที่ผ่านการเจียระไนอย่างแม่นยำ ข้อต่อแบบจานจะส่งแรงบิดผ่านแรงดึงในระนาบของชิ้นส่วนจาน ในขณะที่ดูดซับการเยื้องศูนย์เชิงมุมและแนวแกนผ่านการดัดงอของจานแบบยืดหยุ่น โดยไม่ต้องใช้สารหล่อลื่นใดๆ ด้วยการทำงานที่ไม่ต้องบำรุงรักษา ความเข้ากันได้กับอุณหภูมิที่กว้าง และความสมดุลแบบไดนามิกถึง G2.5 หรือดีกว่า ข้อต่อแบบจานจึงเป็นตัวเลือกแรกสำหรับวิศวกรโรงไฟฟ้าที่ต้องการขยายช่วงเวลาการหยุดทำงานตามแผนและลดต้นทุนการบำรุงรักษาตลอดอายุการใช้งานของระบบขับเคลื่อนกังหัน-เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เอเวอร์ พาวเวอร์: การผลิตและการปรับแต่งข้อต่อความแม่นยำสูงสำหรับโครงการด้านพลังงานในสหราชอาณาจักร
บริษัท Ever Power ได้ใช้เวลาหลายทศวรรษในการปรับปรุงกระบวนการผลิตข้อต่อสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยสร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมตั้งแต่ข้อต่อคานขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์วัด ไปจนถึงชุดประกอบแบบเฟืองขนาดใหญ่ที่สามารถส่งกำลังไฟฟ้าจากกังหันหลายเมกะวัตต์ได้ โรงงานผลิตใช้เครื่องกลึง CNC ที่มีความแม่นยำสูง เครื่องกัด และเครื่องกัดเฟือง โดยรักษาค่าความคลาดเคลื่อนไว้ที่ IT5 หรือดีกว่าในทุกมิติที่สำคัญ ข้อต่อทุกชิ้นที่ใช้สำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจะได้รับการตรวจสอบโดยใช้เครื่องวัดพิกัด (CMM) และผ่านการปรับสมดุลแบบไดนามิกอย่างเต็มรูปแบบบนเครื่องปรับสมดุลที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะ ซึ่งได้รับการสอบเทียบตามมาตรฐาน ISO 1940-1 เกรด G2.5 หรือดีกว่า
สิ่งที่ทำให้ Ever Power โดดเด่นอย่างแท้จริงในตลาดสหราชอาณาจักรคือความสามารถในการปรับแต่งที่ลึกซึ้งของเรา โครงการผลิตไฟฟ้าแต่ละโครงการไม่เหมือนกัน: ค่าความคลาดเคลื่อนของเส้นผ่านศูนย์กลางเพลา รูปแบบร่องลิ่ม ความยาวของตัวเว้นระยะข้อต่อเพื่อรองรับข้อกำหนดการเข้าถึงการบำรุงรักษา ข้อกำหนดการรักษาพื้นผิวพิเศษ และค่าความแข็งแกร่งในการบิดที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์พลศาสตร์ของระบบเพลา ล้วนแตกต่างกันไปในแต่ละโครงการ ทีมวิศวกรของ Ever Power ทำงานร่วมกับวิศวกรอุปกรณ์หมุนในโครงการผลิตไฟฟ้าในสหราชอาณาจักรโดยตรง โดยให้การสนับสนุนการวิเคราะห์การบิด แพ็คเกจการรับรองวัสดุเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ UKCA และเครื่องหมาย CE และโปรแกรมการจัดส่งด่วนสำหรับชิ้นส่วนอะไหล่ที่สำคัญของโรงงานที่ไม่สามารถรอหลายสัปดาห์ตามระยะเวลานำส่งมาตรฐานได้
โรงไฟฟ้า CCGT ในนอตติงแฮมเชียร์ขจัดปัญหาไฟฟ้าดับที่เกิดจากข้อต่อได้สำเร็จด้วยการติดตั้งข้อต่อแบบดิสก์ของ Ever Power
โรงไฟฟ้าพลังงานก๊าซแบบวงจรผสมขนาด 900 เมกะวัตต์ ในเขตเทรนต์วัลเลย์ของนอตติงแฮมเชียร์ ประสบปัญหาการหยุดทำงานโดยไม่คาดคิดซ้ำแล้วซ้ำเล่า อันเนื่องมาจากความล้มเหลวในการหล่อลื่นในข้อต่อแบบเฟืองที่ติดตั้งอยู่กับชุดขับเคลื่อนของกังหันก๊าซ ข้อต่อเหล่านี้ใช้งานมาตั้งแต่เริ่มเดินเครื่องโรงไฟฟ้า และกำลังจะหมดระยะเวลาการหล่อลื่นใหม่ตามที่ออกแบบไว้ แต่เนื่องจากจังหวะการทำงานของโรงไฟฟ้า ซึ่งอยู่ภายใต้แรงกดดันจากตลาดกำลังการผลิตของสหราชอาณาจักรให้เพิ่มความพร้อมใช้งานให้สูงสุดในช่วงฤดูหนาวที่มีความต้องการสูงสุด ทำให้มีเวลาหยุดทำงานตามกำหนดการไม่เพียงพอสำหรับการบำรุงรักษาที่จำเป็น ผลที่ตามมาคือความเสียหายของแบริ่งในส่วนขับเคลื่อนของกังหันก๊าซ ซึ่งถูกกระตุ้นโดยการทำงานแบบแห้งในฟันเฟืองของข้อต่อ ทำให้เกิดสัญญาณเตือนการสั่นสะเทือนสูงขึ้น และในที่สุดก็หยุดการทำงาน ทำให้หน่วยผลิตไฟฟ้าไม่สามารถใช้งานได้ในเวลาที่สร้างความเสียหายทางการค้าอย่างมาก
ทีมงานอุปกรณ์หมุนของโรงงานได้ว่าจ้าง Ever Power เพื่อออกแบบโซลูชันข้อต่อดิสก์แบบติดตั้งเพิ่มเติมที่สามารถติดตั้งได้ในระหว่างช่วงการบำรุงรักษาตามแผนในฤดูร้อน วิศวกรของ Ever Power ได้ทำการวิเคราะห์แรงบิดของระบบขับเคลื่อนที่มีอยู่ ยืนยันว่าความถี่ธรรมชาติของแรงบิดของการกำหนดค่าข้อต่อดิสก์ที่เสนอได้รับการกำจัดออกจากความถี่การกระตุ้นของเครือข่ายอย่างปลอดภัย และได้ผลิตชุดประกอบข้อต่อดิสก์แบบกำหนดเองโดยมีระยะความยาวของตัวเว้นระยะที่ตรงกับการแยกเพลาของกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีอยู่ ดุมถูกผลิตจาก 42CrMo4 เพื่อให้เข้ากับวัสดุของเพลากังหัน และชุดดิสก์ถูกผลิตจากเหล็กกล้าไร้สนิม 17-4PH โดยการวิเคราะห์ความล้าได้ยืนยันอายุการใช้งานเกิน 120,000 ชั่วโมงที่ค่าแรงบิดและการเยื้องศูนย์ที่ออกแบบไว้
การปรับปรุงแก้ไขเสร็จสมบูรณ์ภายในกรอบเวลาห้าวันที่วางแผนไว้ โดยไม่จำเป็นต้องหยุดเดินเครื่องเพิ่มเติม ในช่วงสิบแปดเดือนหลังจากการติดตั้ง หน่วยดังกล่าวไม่มีการหยุดทำงานโดยไม่คาดคิดใดๆ ที่เกิดจากข้อต่อระบบขับเคลื่อน และทีมบำรุงรักษาของสถานีได้ยืนยันว่าช่วงเวลาการตรวจสอบตามแผนสำหรับชุดข้อต่อแบบจานได้ขยายตารางการบำรุงรักษาข้อต่อจากรอบการหล่อลื่นใหม่ 8,000 ชั่วโมงก่อนหน้านี้ เป็นตารางการตรวจสอบด้วยสายตา 40,000 ชั่วโมง ซึ่งช่วยลดทั้งภาระงานบำรุงรักษาและความเสี่ยงของการหยุดทำงานโดยไม่คาดคิดในช่วงเวลาที่มีการจ่ายกระแสไฟฟ้าในราคาสูงได้อย่างมาก
“การปรับปรุงระบบข้อต่อแบบจานของ Ever Power ทำให้สถิติความพร้อมใช้งานของเราเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก หลังจากประสบปัญหาเครื่องจักรขัดข้องมานานถึงสองปี เครื่องจักรก็ทำงานได้อย่างราบรื่นนานถึงสิบแปดเดือน คุณภาพของเอกสารทางวิศวกรรมที่พวกเขาจัดเตรียมไว้สำหรับระบบการจัดการบำรุงรักษาของเราก็ยอดเยี่ยมไม่แพ้กัน”
“หลังจากพิจารณาซัพพลายเออร์หลายราย เราได้เลือกใช้ข้อต่อแบบจานของ Ever Power สำหรับชุดขับปั๊มป้อนน้ำหม้อไอน้ำใหม่ของเรา สิ่งที่ทำให้พวกเขาโดดเด่นคือความเต็มใจที่จะทำการคำนวณความแข็งแกร่งในการบิดตามข้อมูลป้อนเข้าแบบจำลองเพลาของเรา แทนที่จะให้เพียงแค่เอกสารข้อมูลสำเร็จรูป ข้อต่อเหล่านี้ใช้งานต่อเนื่องมานานกว่าสองปีโดยไม่มีปัญหาใดๆ”
“ระยะเวลาในการส่งมอบข้อต่อเกียร์แบบสั่งทำพิเศษสำหรับชุดขับพัดลมดูดอากาศของเราใช้เวลาเพียงหกสัปดาห์นับตั้งแต่สอบถามจนถึงการส่งมอบ ซึ่งถือว่าเร็วมากสำหรับชิ้นส่วนที่ปรับแต่งได้อย่างเต็มที่ เอกสารรับรองวัสดุครบถ้วน และใบรับรองความสมดุลก็ถูกต้องแม่นยำ ทีมตรวจสอบของเราอนุมัติโดยไม่มีข้อสงสัยใดๆ Ever Power จะเป็นบริษัทแรกที่เราจะติดต่อหากต้องการข้อต่อเกียร์ในอนาคต”
คำถามที่พบบ่อย: ข้อต่อสำหรับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนในสหราชอาณาจักร
พร้อมเลือกข้อต่อที่เหมาะสมสำหรับโครงการผลิตไฟฟ้าของคุณแล้วหรือยัง?
ทีมวิศวกรของ Ever Power พร้อมให้การสนับสนุนด้านการเลือกข้อต่อกังหัน การตรวจสอบวิเคราะห์แรงบิด และความต้องการในการปรับแต่งตามความต้องการของคุณ ส่งข้อมูลโครงการของคุณมาให้เรา แล้วเราจะตอบกลับภายในหนึ่งวันทำการ