Optimizavimas naudojant šiluminę apdorą turbininiams lopams: termalios difuzijos technologijos ir aukštos temperatūros užsklandos barėlio taikymas

Kaip šiuolaikiniam raktiniam jėgos mechaniniam įrenginiui, dujų turbinės efektyvumo patobulinimas yra svarbus energijos naudojimui ir pramonės vystymuisi. Norint pagerinti dujų turbinių našumą, tyrėjai priima įvairias priemones projektuojant ir renkantis medžiagas turbinės lankeliams. Optimalizuojant lankelių dizainą, renkantis naujas aukšt temperatūros varomąsias medžiagas ir apdengiant lankelių paviršių aukšt temperatūros apsauginiais sluoksniais (pvz., NiCoCrAlY sluoksnis), gali būti esminiai patobulinti dujų turbinių darbo rodikliai. Šie sluoksniai yra vertinami medžiagotyčiais dėl to, kad jie lengvai įgyvendinami, paprasti pagal principą ir veiksmingi.

Tačiau dujų turbinės lopelės, dirbančios ilgą laiką aukšt temperatūros aplinkoje, susiduria su problema, susijusia su elementų tarpusavyje difuzija apdorojimo ir pagrindo sluoksniais, kas rimtai paveiks apdorojimo veikimą. Norint išspręsti šią problemą, paviršiaus šiluminės apdorojimo technologijos, tokios kaip aukšt temperatūros apsauginių sluoksnių pritaikymas ir skirstomųjų sluoksnių įdiegimas, gali efektyviai pagerinti lopelių aukšt temperatūros varžymo gebėjimus ir jų našumą, taip pat pagerinti visos dujų turbinės veikimo efektyvumą ir patikimumą.

Šiluminės difuzijos technologijos ir skydelio masės privalumai

Termo difuzijos technologija buvo pradėta naudoti aukštos temperatūros paviršiaus modifikavimo apdorojime nuo 1988 m. Ši technologija gali sukurti ploną angliesinių medžiagų, tokio kaip geležis, nikalo aljusas, diamanto aljusas ir cementinis karbidas, angliesinę sluoksnį jų paviršiuje, kuris gana stipriai skardina apdorojamų medžiagų paviršių. Termo difuzija apdorotoms medžiagoms būna didesnis skardumas bei puikus izlaidų varžymo ir oksidacijos varžymo charakteristika, kas gali padidinti rizinių metalių kalibavimo formų, formavimo įrankių, valtis formavimo įrankių ir pan. naudingumo laiką iki 30 kartų.

Aviacinės varomosios įrengtinės gamyboje turbinos lapelių šiluminis apdorojimas yra svarbus siekiant pagerinti varomoji įrengtinės našumą. Dalian Yibang neseniai pateiktas maskavimo drabužis yra specialiai sukurta aukštai temperatūros difuzijos slėptuvams procesui ir gali teikti gera apsaugą ekstremaliose aplinkose virš 1000 ° C, taip pat gana dideliai padidindama gamybos efektyvumą ir proceso stabilumą.

Aukšta temperatūros stabilumas: Maskavimo dėžė gerai veikia aukštos temperatūros difuzijos ir uždengimo procesuose, viršijančiuose 1000 ° C, vengiant tradicinių maskavimo medžiagų rizikos minkšti aukštose temperatūrose ir užtikrinant uždangos patikimumą.

Nereikalingas nikalo plieno uždangos: Palyginti su tradiciniais metodais, maskavimo dėžė nereikalauja papildomo nikalo plieno uždangos, kas supaprastina operacijų žingsnius ir užtveria darbo laiko bei medžiagų išlaidas.

Greitas šlapinimas: Kambario temperatūroje maskavimo dėžė pradedama šlapinti jau per 15 minučių ir pilnai išsilaipina per valandą, didžiai sutrumpindama gamybos ciklą ir padarant nuraudymo ir piešimo procesą efektyvesniu.

Paprasta operacija ir lengvas nuimimas: Operatoriai gali lengvai nuimti išsilaipinusią maskavimo dėžę kartu su kietuoju plastikiniu kačiu, sumažindami proceso sudėtingumą ir reikalavimus operacijų įgūdžiams.

Aukšta darbo efektyvumas: Maskavimo dirvo medžiaga naudoja "sausą smėlį + dėžutę" sprendimą. Viena dėžutė gali atlikti maskavimo darbą apie 10 dalies, kas esminiose padidina proceso efektyvumą ir patikimumą.

Svarbių dujų turbinų taikymo scenarijai yra pagrindinės elektros tiekimo, pramones ir gyventojų šildymo srityse, todėl turbinos galia išreiškiama varžos išvestiniu jėgomis, generatoriaus elektros gamyba ir tam tikru išmetamų dūmų temperatūra (naudojama toliau esančiems atliekų šilumos generatoriams ir dujoturbinoms). Dujų turbinais projektuojant reikia atsižvelgti ir į vieną ciklą, ir į jungtinį ciklą. Dujų turbinos daugiau dėmesio skiria elektros gamybos efektyvumui bei produkto arba kainodaros produkto užbaigimui, siekdamos ilgalaikių ir patikimų medžiagų, ilgų priežiūros ciklų ir intervalų. Lėktuvų variklių projektavimas koncentruojasi į traukimo masės santykį. Produktas turi būti sukurtas kaip galima lengvesnis ir mažesnis, o sukuriamas traukinys – kaip galima didesnis. Tai yra vienas ciklas, todėl naudojamos medžiagos yra daugiau „aukštos klasės“. Be to, projektuojant daugiau dėmesio skiriama kuro ekonominei naudojimo efektyvumui mažo krūvio veikimo metu. Tiksliau sakant, lėktuvai daugiau laiko praleidžia stratosferoje nei skrydžio metu.

Iš tiesų, tiek oro laivų varikliai, tiek ir žemės pagrindu veikiančios dujų dūdeliai yra pramonės krovinio rūkytys dėl gamybos sudėtingumo, ilgo tyrimo ir plėtros ciklo bei dėl to, kad jie siejasi su daugybe pramoninių sričių. Tačiau jie turi skirtingus prioritetus ir iššūkius dėl skirtingų panaudojimo sritybių. Visame pasaulyje labai mažai įmonių ar institucijų gali gaminti sunkias dujų dūdelius ir oro laivų variklius, pvz., JAV GE Pratt & Whitney, Vokietijos Siemens, Jungtinė Karalystės Rolls-Royce, Japonijos Mitsubishi ir kt., nes tai susiję su daugeliu mokslo šakų sankryža, sistemos dizainu, medžiagomis, procesais ir pagrindinių komponentų gamyba, reikalaujančiomis didelių investicijų, ilgų laikotarpių ir lėtų rezultatų. Minėtos įmonės taip pat pergyveno ilgą vystymosi periodą, kad savo produktus pagerintų ir patobulintų iki dabartinio lygio, pasiekdamos mažesnius išlaidas, aukštesnę našumą ir patikimumą bei mažesnius teršalus.