探索3D打印在西門子燃氣輪機燃燒室中的奧秘
西門子Finspong工廠利用金屬3D打印技術直接制造燃燒室中的復雜燃燒器零部件，并利用3D打印技術對燃燒器進行快速修復。3D打印技術為西門子的燃燒器設計、制造及修復帶來哪些優勢？本期，小編就與大家一起來了解一下。
一切皆為燃氣輪機的性能服務
西門子位于Finspong的燃氣輪機工廠負責生產工業汽輪機，其中型號為SGT-800的燃氣輪機集可靠耐用的工業設計與高效率、低排放的特點于一身，應用用戶為工業發電客戶如能源公司、獨立發電商、公用事業公司和市政電力部門。
圖片來源：西門子
SGT-800燃汽輪機重達290噸，能夠產生54兆瓦的電力，30個雙燃料DLE燃燒器安裝在環形的燃燒室中。燃燒器本身的設計極為復雜，燃汽輪機整體的設計則采用了便于拆卸的模塊化設計，例如可拆卸的燃燒器，這樣的設計便于對燃燒器進行簡單快速檢查與維修。
提升燃燒器性能
工業流程中產生的氫氣或合成氣是潛在的燃氣輪機燃料，西門子Finspong工廠希望能夠利用這些氣體為汽輪機提供動力，但是由于在使用時這些氣體需要通過燃燒器進行均勻混合，而現有的燃燒器無法達到這樣的效果，所以西門子一直無法將這些氣體加以利用，而經過設計優化的3D打印燃燒器解決了氣體均勻混合的問題，讓西門子得以對這些氣體進行燃燒測試。
圖片來源：西門子
以往通過鑄造工藝制造的燃燒器由幾個拆分的部件焊接而成，通過這種燃燒器僅可在空氣中混入幾個百分點的氫氣。選擇性激光熔化3D打印技術則為燃燒器的設計優化提供了更廣闊的空間，經過優化后的燃燒器擁有一個外壁和一個框架結構的內壁， 這個復雜的雙壁結構零部件最終通過金屬3D打印設備一次性完成制造，不需要將幾個單獨的部件焊接在一起。Finspong工廠的測試表明，3D打印燃燒器可以均勻混入60%的氫氣，顯著高于傳統燃燒器。
燃燒器的快速修復
早在2008年西門子Finspong工廠的分布式發電服務部門就已開始使用3D打印技術，限于當時成本與技術的限制，3D打印技術僅被用于制造產品原型，在經過5年的發展和經驗積累之后，2013年分布式發電服務部門已將3D打印的應用拓展至燃燒器的修復中，如今這些應用已經融入到Finspong工廠的日常生產工藝中。
燃燒器工作在一個極端高溫的環境下，西門子的服務工程師會在燃燒器工作3萬小時之后將其拆除，然后送到Finsopong工廠進行修復。在這里，工程師將燃燒器頂部去除掉一部分，然后通過近凈形3D打印技術直接將需要修復和重建的部分打印在原有的零部件上，大約20小時之后，舊的燃燒器就修復完成了，隨后工程師就可以盡快將修復好的燃燒器安裝回去，盡可能降低因停機帶來的損失。通過這種方式，西門子不僅可以對燃燒器按照原有設計進行修復，還可以根據客戶要求按照最新優化的設計方案對燃燒器進行修復。
圖片：西門子Finspong工廠分布式發電服務技術總監Vladimir Navrotsky
分布式發電服務部門的技術總監表示，用3D打印技術進行燃燒器修復，不僅可以實現零件的現場快速修復，節省大量時間，減少停機帶來的損失，同時修復后的零件還使能源利用率得到提升。可用于燃燒器修復的3D打印材料包括耐高溫的鎳基合金材料。
除了將3D打印技術應用在復雜燃燒器的直接制造與修復中，西門子還將在燃氣輪機的備品備件的生產中應用3D打印技術，特別是對于設計圖紙缺失的停產零部件，西門子希望通過三維掃描、三維建模和3D打印這樣的數字化技術，為用戶制造出小批量的備件。小編認為，無論是哪一種應用，西門子都緊緊抓住了3D打印技術在制造復雜產品、小批量產品和無模具制造方面的優勢。
(責任編輯：admin)
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