基于產品生產性的產品優化設計

1測試的影響在設計產品時，應考慮該產品的制造成本、目標市場和用途。對技術復雜程度較高的產品其可制造性是設計的關鍵因素,產品制造時的難易程度,對產品成本和產品質量的影響非常大。電站輔機設備中較常規的產品有加熱器、凝汽器、除氧器等,這些產品常需根據客戶要求的技術參數進行設計和制造。因此,從生產方法和工藝流程的性質進行分析,屬于“離散型生產”,從產品需求特性來看,屬于“訂貨工程生產”,從生產的穩定性和重復性程度來看,屬于“單件小批生產”。2標準化是中小企業發展的內在要求近年來,受全球經濟形勢波動的影響,從表面上看企業已中標的項目較多,但在實際投產時,項目因受影響而會有較大的調整。常有項目被提前或暫停制造、甚至有項目被緊急啟動或取消的情況發生,對設備制造廠的生產影響頗大。目前,制造廠普遍存在的突出矛盾,是產品的交貨周期被大大縮短,但受技術、資源、產能等因素的困擾,迫使項目執行的間隔被拉長。如何在市場風險加劇、項目多變的情況下,滿足項目執行和生產的需求,對企業經營是一個嚴峻的挑戰。在產品設計及流程設計中,經常提及的一個重點是標準化程度。標準化指同一種產品、服務或流程下的不同個體之間是沒有差異的。標準化產品意味著相同產品零件之間是可替換的,采用這種標準化的產品,可在提高生產力的同時,極大地降低產品的生產成本;而且與定制的零件相比,標準化零件的更換或維修會更加方便。通常其設計成本也更低。將此理念引入到低壓加熱器(簡稱低加)的設計中,通過一系列分析研究,對設計上的通用化、精確化、合理化等方面進行融合,可帶動整體設計能力的提升。3實際生產過程現對低加的標準化設計流程進行討論和分析。低加是電站機組回熱系統中重要的輔機設備之一。低加的正常運行,對機組的安全性和經濟性有著重要影響。由于機組中汽輪機型號的不同,且各等級的機組類型眾多,從而導致加熱器計算所需的換熱面積各不相同。設備(低加)從招標、投標、中標到實際生產的過程,見圖1所示。低加的換熱管常為U形管、雙流程,水室采用大法蘭密封或人孔型式。低加的基本結構,見圖2所示。低加主要由水室,水室分隔板,管束(管板,U形管,導流板,支撐板等)、殼體、固定支座和滑動支座等零件組成。加熱器的管板和U形管是關鍵受壓部件,占據設備制造的主要采購成本,管板布孔與U形管長度決定該臺設備的換熱面積。以300MW機組已有型號的低加參數為例,見表1所示。從表1可知,現有300MW低加圖紙的U形管數量與水室直徑可分為2種情況,而第一排U形管直段的長度變化較多。在報價階段,根據用戶提供的熱平衡圖,計算低加所需的換熱面積,選擇合適的設計方案,能迅速提供低加產品的報價。若中標,即可按現有圖紙和設計院確定的參數,進行適當修改后投料生產。火電機組低加管程的設計參數區別不大,因此,U形管可采用相同材質和規格。3.1采用標準化的設計方案管板零件在整個低加成本中占據較大份額,若將300MW、600MW低加管板的布孔進行統一設計,通過調整U形管的直段長,滿足用戶對加熱器面積的不同要求。標準化的布管設計,有利于產品制造及質量控制,已鉆孔管板也可在300MW或600MW機組的低加設備中互換。這種標準化設計方案,相對而言降低了設計工作量,只需將管束加長或縮短即可;對U形管的采購有一定的要求(U形管直段長各不相同);對質保部門(質保文件)的要求相同。實行標準化設計的具體方案,見圖3所示。這種設計方案雖然解決了管板間的通用性,但因各種低加的加熱面積不同,導致所需采購U形管長度的不同,使各項目之間的互換性降低。一旦項目變動,可能導致庫存量的增加,占用企業的流動資金。若在U形管采購進廠后,按實際所需長度減短U形管直段,可通過切割等方法來調整長度;但如需增加U形管直段長度,就無法利用此方法。3.2不同等級機組的u形管熱設計如要保證低加的性能(換熱面積),滿足用戶需要,而U形管直段長保持不變,則可以通過加減外排管數來調整加熱面積。首先考慮300MW低加,假設采用1種直段長,計算分析是否能通過加減外排管數,以解決加熱器面積的大小問題。整理300MW低加的熱平衡圖,進行熱力計算,對不同工況做了分析比較后,得出:(1)在?1000水室中,最多可布置U形管數量約為720根。(2)當單根300MW低加U形管展開后,直段長由8650mm增至12000mm時,經核算,U型管的平均換熱面積約為1m2。(3)以720根U形管、850m2的布管為基準(U形管直段長約11500mm)。在這種情況下,單根U形管的平均面積約1m2。如需減少加熱器的換熱面積而U形管直段長度不變的情況下,在減少200m2面積時(加熱器面積為650m2),需減少約200根U形管,所需U形管數為520根。采用560根U形管時,低加管內流速2.7m/s(考慮給水流量790t/h),管程壓降0.095MPa。空冷機組及350MW機組的給水流量一般在920t/h,管內流速將大于3m/s,超過標準允許范圍。因此,無法采用1種直段長,通過加減外排管數的方法,達到所要求的換熱面積。結論:無法采用1種直段長,通過加減外排管束來達到所有面積要求。基于上述原因,只能采用多種直段長,通過加減外排管束,來解決加熱器面積問題。經計算,300MW低加的常用換熱面積,如表2所列。對1000MW低加,同樣采用調整U形管直段長度和增減管孔排數的方法,對不同的加熱面積進行計算處理。將300MW、600MW低加的優化設計方案匯總后,列于表3中。相同等級機組的低加設計實施方案,見圖4所示。假設有3個300MW低加項目,同時處于設計配合階段,交貨期相差不大。3個工程中加熱器的換熱面積分別為530m2、580m2和620m2。如果530m2的低加項目由于各種原因推遲交貨,而U形管已采購進廠時,可將其用于580m2或620m2低加上,同時,僅采購外圍部分的U形管,就可滿足其它2個工程變動的需要。如果620m2的低加項目因故推遲交貨,而U形管已采購進廠時,則可將內部的U形管用在530m2或580m2低加上,這樣,該批次的管子訂貨,就可滿足另兩個工程項目的需要。當然,多余的U形管入庫后妥善保存,以待后續項目利用。從長遠考慮,剩余的部分U形管,也可用于600MW、1000MW低加。不同等級機組低加設計采用的具體實施方案,見圖5所示。同樣假設有3個300MW、600MW、1000MW低加項目,同時處于設計配合階段,交貨期相差不大。如果某300MW的低加項目由于各種原因推遲交貨,而U形管已采購入庫,可將其用在于600MW或1000MW低加上,同時僅采購外圍一部分的U形管,就可滿足另2個工程項目的需要。如果1000MW的低加項目因故需推遲交貨,而U形管已采購進廠時,可將內部的U形管用在300MW或600MW低加上,以滿足工程項目變動的需要。多余的U形管需返交倉庫妥善保存。待有用戶定購1000MW低加時,只需采購內部U形管,就可完成新的項目。采用這類設計方案,為小機組低加所訂制的U形管,也可用于大機組的低加設備,但大機組低加外圍的U形管,不可用于小機組低加。通過技術分析,確定各種設計方案的優劣。對標準化設計方案的總結情況,見表4所示。4標準化設計應用綜上所述,面向通用產品的設計,盡量采用共性條件。結合企業自身和市場實際需求,制定合適的標準化設計方案是很有必要的。標準化設計可減少重復勞動,加快設計速度,并能降低設計成本,縮短產品的交貨周期,提升企業的經濟效益。標準化設計時,需分析產品的結構形式,確定核心零部