Optimalizace tepelné úpravy plynovoturbinních listů: aplikace termální difúzní technologie a vysokoteplotného izolačního jílu

Jako současná klíčová energetická mechanická zařízení je zlepšení účinnosti plynového turbíny kritické pro využití energie a průmyslový rozvoj. Aby bylo možné zvýšit výkon plynových turbín, badatelé přijali různá opatření v oblasti návrhu a výběru materiálů pro turbínové listy. Optimalizací návrhu lopatek, výběrem nových materiálů odolných vysokým teplotám a potažením povrchu lopatek vysokoteplotními ochrannými nátěry (jako například nátěr NiCoCrAlY) lze účinnost plynových turbín významně zvýšit. Tyto nátěry jsou oblíbené u odborníků na materiály, protože jsou snadno implementovatelné, jednoduché v principu a efektivní.

Všakživou výzvou jsou čepele plynového turbíny, které dlouhodobě pracují v vysokoteplotních prostředích. Ty čelí problému mezikapilární difuze prvků mezi nátěrem a podkladem, což vážně ovlivní vlastnosti nátěru. Aby se tento problém vyřešil, může být použita technologie povrchového tepelného zpracování, jako je aplikace vysoko temperaturálních ochranných nátěrů a instalace difuzních bariér, které efektivně zlepší odolnost proti vysokým teplotám a životnost těchto čepelí, čímž se zvyšuje účinnost a spolehlivost celé plynové turbíny.

Výhody technologie tepelné difuze a štítového líthu

Technologie tepelné difuze se používá v úpravě povrchu vysokotemperaturálním způsobem od roku 1988. Tato technologie dokáže tvořit tenkou uhlovou vrstvu na povrchu uhlíkových materiálů, jako je ocel, niklová slitina, diamantová slitina a tvrdý slitina, což významně ztvrdí povrch zpracovávaného materiálu. Materiály zpracované pomocí tepelné difuze mají vyšší tvrdost a vynikající odolnost proti opěku a oxidaci, což může značně prodloužit životnost kovových štampů na rýžování, formovacích nástrojů, válcových formovacích nástrojů atd., až do 30krát.

V výrobě leteckých motorů je procesy tepelné úpravy vrtule turbiny klíčový pro zlepšení výkonu motoru. Nově představená maskovací past Dalian Yibang je speciálně navržena pro procesy vysokoteplotné difuzní nánosu a může poskytnout dobré ochrany v extrémních prostředích přesahujících 1000 ° °C, čímž významně zvyšuje produkční efektivitu a stabilitu procesu.

Vysoká teplotní stabilita: Maskovací blátěnka vyniká v procesech difuzního nanesení při vysokých teplotách přesahujících 1000 ° °C, čímž eliminuje riziko změkčení tradičních maskovacích materiálů při vysokých teplotách a zajišťuje spolehlivost nánosu.

Není vyžadováno niklové fóliové nanesení: Ve srovnání s tradičními metodami nemusí být maskovací blátěnko doplněno niklovým fóliovým nanesením, což zjednodušuje operační kroky a ušetří čas práce a náklady na materiály.

Rychlé ztvrdnutí: V místnosti při pokojové teplotě začíná maskovací blátěnko ztvrdávat již po 15 minutách a je úplně ztuhlé během 1 hodiny, což významně zkracuje produkční cyklus a zvyšuje efektivitu procesu namáčení a nanášení.

Jednoduchá operace a snadné odstranění: Operátoři mohou snadno odebrat ztvrdlé maskovací blátěnko pevným plastovým nožem, čímž snižují složitost procesu a požadavky na dovednosti při provozu.

Vysoká pracovní efektivita: Maskovací hlína používá řešení "suchý prášek + krabice". Jedna krabice dokáže dokončit maskovací práci asi 10 dílů, což významně zvyšuje efektivitu a spolehlivost procesu.

Aplikační scénáře těžkých plynových turbín se většinou týkají pozemního dodávání elektriny, průmyslového a bydlení topení, takže konečný účel turbíny je odrazován ve výstupním výkonu hřídele, který pohání generátor k výrobě elektřiny, a určitou teplotou výfukových plynů (pro dolní proud zbytných tepla kotlů a parních turbín). Při návrhu plynové turbíny je nutné brát v úvahu jak jednoduchý cyklus, tak kombinovaný cyklus. Plynové turbíny více zaměřují na účinnost převodu energie a cenu hotového produktu nebo jeho cenovou výhodu, a sledují trvanlivé a spolehlivé materiály, dlouhé cykly údržby a dlouhé intervaly. Návrh letadlových motorů se zaměřuje na poměr tah-hmotnost. Produkt by měl být navržen co nejlehčím a nejmenším způsobem, a tah vyvinutý by měl být co největší. Je to jednoduchý cyklus, takže materiály použité jsou častěji "vyšší kvality". Zároveň při návrhu více důraz klade na palivovou úspornost při malém zatížení. Koncem konců letadla stráví většinu času v stratosféře, nikoli při startu.

Ve skutečnosti jsou jak letadlové motory, tak i pozemní plynové turbíny díky náročnosti výroby, dlouhému cyklu výzkumu a vývoje a širokému spektru zapojených odvětví perly průmyslu. Nicméně mají různé zaměření a různé výzvy kvůli různým oblastem použití. Jen velmi málo společností nebo institucí na světě dokáže vyrobit těžké plynové turbíny a letadlové motory, jako například GE Pratt & Whitney ve Spojených státech, Siemens v Německu, Rolls-Royce ve Velké Británii, Mitsubishi v Japonsku atd., protože se jedná o překrývající se obory, systémový design, materiály, procesy a výrobu klíčových součástí, s velkými investicemi, dlouhým časem a pomalými výsledky. Uvedené společnosti také prošly dlouhou dobou vývoje, aby evoluovaly a zlepšily své produkty na současnou úroveň, s nižšími náklady, vyšší výkonností a spolehlivostí a nižšími emisemi.