两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编
48、杭州汽轮动力集团有限公司
两化融合促进节能减排经验交流材料
一、企业概况及对两化融合促进节能减排的认识
杭州汽轮动力集团有限公司是国务院100家建立现代企业制度试点、首批改制为政府授权经营的国有独资企业，是国家520家重点国有企业、中国最大企业500强之一（列2010年度第294位），中国制造业企业500强第152位。集团产品门类有工业汽轮机、燃气轮机、发电机、船舶、齿轮箱、医用电子真空管等。目前，集团工业汽轮机的制造能力和产量已居世界第一位，水泥、冶金行业余热利用产品居国内第一位。“工”字牌工业汽轮机是中国名牌产品，曾2次获国家科技进步一等奖、1次获国家科技进步二等奖。我公司申报的“工业汽轮机”项目目前已入围中国工业领域最高政府奖项“中国工业大奖”。
最近，张德江副总理对《杭汽轮依靠技术创新踏上高端“创造”之路》的调查报告作了重要批示：“杭州汽轮动力集团经过引进、消化、吸收、创新，实现了后来居上，从卖产品到提供全方位系统解决服务方案，实现了新的飞跃。其宝贵经验，值得工业系统特别是机械制造业学习借鉴。”
信息化、工业化高层次的深度结合，走可持续发展的新型工业化道路，正是杭汽轮集团的经营理念和不懈追求，竭尽全力实现温家宝总理在我公司视察时对公司提出“要争创第一”的鼓励和要求。公司在实现经济指标连续“翻番”得到同时，从两方面着手，促进并实现了节能减排的企业经营战略：一方面狠抓“万元产值综合能耗”并实现连年下降（其中09年为0.0078吨标煤/万元，比08年下降14.3%）；另一方面努力开发并推广应用节能减排的汽轮机新产品及其成套工程、中小型燃气轮机，利用工艺流程的副汽（气）和余热配备汽轮机进行驱动或发电—目前公司绝大部分产品都属于此类。
二、企业两化融合促进节能减排的实际应用情况、效果和经验
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1、我公司的主要产品--工业汽轮机属技术密集型产品，产品结构比较复杂，可靠性要求很高，其主要零部件要求耐高温、耐冲击和高精度，平均每台工业汽轮机有近万个零部件。我公司的产品特点是根据不同用户进行量体裁衣式的个性化设计，是典型的单件小批量生产经营模式。而采用传统的设计制造方式，势必是费时费力又造成极大的资源浪费。公司引进西门子“积木块式”的设计理念，并在这基础上不断进行自主创新，逐步形成具有自主知识产权的核心技术。目前已开发研制了100MW等级工业汽轮机系列技术，保持了与世界先进水平同步。
我公司非常重视技术开发能力的提升。通过气动分析程序FLUENT、CFX、强度振动分析程序ANSYS的应用，结合SIEMENS设计计算程序和autocad及solidwork程序，形成了有效的技术开发平台，在提高汽轮机效率、开发新型扭叶片、汽轮机本体新结构及新产品等方面，发挥了关键性作用，使”杭汽轮”的技术水平逐步提高，汽轮机性能进一步改进，大大拓展了原来的技术体系适用范围。我公司人员应用CFX-Turbosystem软件对原工业汽轮机低压叶片级组进行了三维气动分析得出了级组的轮周效率、内效率以及功率等性能参数，针对性地进行了三维气动优化，同时应用Ansys软件进行强度振动分析，这样在保证强度、振动等安全性指标的情况下使低压叶片级组内效率提高3-5个百分点。目前，我公司人员正在试用商业软件AxSTREAM和Numeca进行一维热力设计和低压叶片级组性能优化的工作。
2、在2005年我公司成功上线应用CAD/CAPP/PDM制造信息系统数字集成平台。通过CAD/CAPP/PDM集成,实现设计信息和文档的共享，对产品开发过程和产品结构信息进行管理，最大限度地利用以往形成的资源，使分布在企业各个部门、在各个应用中使用（运行）的所有产品数据得以高度集成、协调、共享，所有产品研发过程得以高度优化或重组，提高了产品开发效率和质量。通过CAD/CAPP/PDM集成，使设计工作量减少1/3，技术准备周期从7个月缩短到4个半月，新产品开发周期减少40%以上，产品的平均技术准备周期从以前占生产周期的70%缩短到50%；产品图纸100%由CAD出图、用CAPP系统生成的零件工艺卡达到100%、CAD图纸与CAPP工艺卡以及有关技术文档资料纳入PDM管理，节约了大量纸张与管理人工，大大减少了重复设计、重复下料造成的工期延误和成本浪费；图纸的查找效率提高了10倍以上；对设计、工艺等技术活动过程进 2 两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编
行了有效管理，工艺设计数据的正确率从以前的90％提高到100％；PDM按照企业ISO9001的规定制定了严格的工作流程，从开发过程上保证了产品数据产生的合法性和正确性，建立了以项目管理和产品数据管理为核心的产品开发机制，减少了不必要的工作接口，从整体上提高了产品开发的综合效率和水平。从根本上降低了企业技术准备成本和资源消耗。
3、在生产过程中大量采用计算机辅助制造（CAM）软件，比如采用了Topsolid 五轴CAM编程系统、派生式CAPP系统、叶片加工创成式CAPP系统、数控DNC系统和以工业汽轮机关键零部件为对象的CAD / NC一体化软件等辅助制造平台，可使汽轮机汽缸、转子、导叶持环、叶片等关键零件在软件里自动产生数控加工程序，还可以通过事先的程序模拟仿真，使数控程序无需在机床上进行验证，不仅保证了这些关键零件的质量，也节约了能源消耗，同时也大大缩短了加工周期；
4、我公司的汽轮机产品，因构成的零部件数量多、生产制造周期长，又按用户需要的技术参数单独设计，是典型的多品种、单件、小批量生产，组织类型、生产组织复杂，难度大。我公司一般采用生产周期法的手段来控制生产组织的实施。主要体现在公司的三个计划环节上，即：生产技术准备计划（设计、工艺）、生产准备计划（备料）、生产制造（加工及装配成台）。针对公司生产制造的“杭汽轮”生产管理信息化平台(HTC-CIMS)于99年初步完成，实现了 CAO（计算机辅助事务处理）、CAP（计算机辅助生产准备）、PPC（计算机辅助生产计划与控制）、CAQ（计算机辅助质量管理）等一整套计算机信息系统，圆满的解决了三个计划环节的需求，并逐年进行优化、细化，提高应用深度与广度。
比如《技术准备计划管理系统》把技术准备工作分成几十个节点，系统对这些节点进行计划编制、计划追踪、量化考核，为技术准备阶段的计划管理提供了正确、快捷、灵活、透明的工具。《生产计划管理系统》主要功能包含了生产计划管理、产品需求管理、生产调度管理、库存管理、数据管理和成台配套管理等多方面的功能。它采用滚动计划的方式，根据各产品（生产指令）的交货期和制造BOM将计划分解到零部件并进行归并，然后扣除库存零件得出净需求量，计划员根据净需求量、合理的经济批量和安全量来修正投料数，最终编制出生产计划。计划调度人员可随时对投料和加工过程进行跟踪，以确定零件的目前状况。此系统根据大批量定制原理，使得单件生产企业在部分零部件上实现了一定程度的批 3 两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编
量生产，加快了生产的节奏。它的使用，使生产管理部门摆脱了计划周期长、计划人员工作强度大、计划差错率高、库存积压多、计划灵活性差的困境。《车间作业计划》使车间计划调度人员按照生产管理处的生产计划全面调节和控制车间在制零部件的生产进度，使得控制精度达到工序一级；通过它及时了解各零件加工状态、设备负荷情况、操作工工作完成情况、零部件质量情况等信息，实现了与生产计划系统的集成。
以上信息系统的应用，使我们的平均产品交货期从15个月缩短到10个月（缩短30%）；降低在制品库存20%。我公司近几年销售收入连年翻番，年生产工业汽轮机数量已经达到全球第一，却从没有出现设计上和生产管理上的瓶颈。
5、我公司采用最新的激光修复技术,对汽轮机易汽蚀叶片全部进行表面激光硬化处理,大大提高了叶片的使用寿命;对经过多年运行的汽轮机转子和叶片,原来都是采取重新制造更换的办法,目前我们通过使用激光再造技术,对受损部分进行修补,大大减少了零件的更换量,从而也减少了材料和能源的消耗。
6、公司的发展战略以“节能减排”为重要引领，现有的主导产品就是典型的“节能减排”产品。工业汽轮机、燃气轮机的能量转换和能源综合利用的特有技术，可以回收、利用冶炼过程中产生的各类低温、低压、低值的余热和废气，既实现了“富能冶炼”，又达到了净化环境的目的。
典型的部分“节能减排”产品简介：
●100万吨/年以上PTA装置工业汽轮机开发。该产品是大型PTA装置中驱动工艺空气压缩机的关键动力设备。在PTA装置的流程中，会产生大量难于利用的低压和超低压饱和富蒸汽，工业汽轮机能利用这些饱和蒸汽来驱动工艺空气压缩机，达到能量的回收和利用。该项目是领先于国际水平的创新技术。
●余热利用系列汽轮机。公司成功开发应用于水泥、钢铁、玻璃、石化等行业的高等级、大功率纯低温余热发电汽轮机，为高能耗行业提供了节能减排有效技术和产品保证。以浙江长兴水泥余热电站9MW纯低温余热发电项目为例，该余热电站年发电量为6578万kwh，每年可为企业节省标准煤约21906吨，可减少约56225吨ＣＯ２排放。
●BFG燃气轮机。高炉煤气BFG，是高炉炼铁过程中的大量副产，主要可燃成分是CO，热值低，燃烧条件苛刻，不能作为民用，直接排放会造成污染，放 4 两化融合促进节能减排试点示范企业经验交流材料汇编
空烧掉也是既浪费又污染。公司通过引进三菱公司燃气轮机的生产技术，成功生产销售了10余台套BFG燃气轮机。
●电站引风机驱动用汽轮机项目。在海门电厂采用汽动引风机以前，火力发电厂锅炉引风机均采用电动机驱动方式。随着近年来电力行业装机规模日益扩大，各大电力公司纷纷采取节能降耗措施。引风机采用汽轮机驱动，可以有效降低电站运营中的能耗，成为国内各大电力公司和设计院关注的焦点。引风机属于锅炉辅机，烟风系统在运行中存在很多不确定性。既要满足引风机最大工况的出力要求，又要保证正常运行工况下的经济性，汽轮机合理选型与设计非常重要。为此，杭汽轮对选型结果反复讨论，从汽轮机内效率、产品成本、机型今后的通用性、机型所需的最短制造周期多方考虑，力求机型最具市场竞争力。经过公司上下多方努力，不到半年时间，国内首开先河的三个汽轮机驱动引风机项目（共计12台套引风机汽轮机）全部花落杭汽。
三、两化融合促进节能减排下一步工作的重要技术创新点
●大功率、高效率的工业汽轮机新产品开发，满足我国经济发展和流程工业对“节能减排”的要求；
●百万千瓦等级压水堆核电站辅助应急给水泵组的研制与开发
该给水泵组是核电站最后一道安全防线设备，具有运行要求特殊和高可靠性等特点，一直来被国外少数设备供应商所垄断；目前我们已完成样机研制和样机各项性能试验，并通过由中国机械联合会和国家能源局主持的专家评审，正进入产品投标阶段；
●与浙江大学合作开发的课题《基于知识的复杂成套装备数字化设计共性关键技术在杭汽轮集团的应用》，主要内容是：
1、基于知识获取的复杂成套装备多领域统一建模技术的应用，如：汽轮机叶片设计优化主模型支持叶片多学科综合优化设计(布局、效率、质量、成本)；
2、基于知识融合的复杂成套装备多系统性能耦合技术的应用，如：通过多学科、多产品的知识集成，开发新型高效的汽轮机, 通过热力系统和结构的优化设计提高装置效率, 降低装置能耗。
●与浙江工业大学联合开发的“重大装备（透平机械）的激光绿色制造与再制造技术”。为实现可持续化制造，最大限度节能降耗。以激光技术为核心的先
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进制造技术和再制造技术将在本企业中进行研究开发、应用，并在国内起到示范作用。总体目标如下：
1、获得以激光制造和再制造为主的总体工艺技术
2、研制产业化专用装备
3、应用于本企业获得示范效应 具体研究方向和技术路线如下： ●轮机重要部件表面激光强化技术
发展方向：以增强轮机装备重要部件（如各类叶片、转子轴颈、阀杆、叶轮、阀门等）的耐磨、耐水(气)蚀能力为目标，研究高性能指标的激光表面合金化强化技术。
●轮机部件激光直接制造技术
发展方向：以提高轮机部件性能，降低新产品开发周期为目标，研究具有“梯度功能”特性的轮机部件激光直接制造技术。
●轮机重要部件激光再生技术研究
发展方向：以批量解决各类叶片、转子轴颈、阀杆、叶轮、阀门等易损易耗件的再生利用为目标，研究采用激光纳米复合强化覆层技术对轮机重要部件（以叶片为主）实施批量再生制造。
●面向现场服务的激光柔性再制造技术研究
发展方向：解决轮机行业大型电力机械设备部件不便于运往修复服务机构，以及设备停机周期长，经济损失大的问题。
杭汽轮集团的产品，已经渗透到了世界许多国家的工业企业、城市建设以及尖端科技领域，对世界经济、人类生活和自然环境，正在产生着日趋重要的影响力，并成为发展中国家以发展再生能源、环境保护为前提、以人类和自然和谐相处为信念，实现新的经济增长点的标杆企业。
