Optimalizácia tepelného spracovania lopatiek plynovej turbíny: aplikácia technológie tepelnej difúzie a vysokoteplotného ochranného bahna Slovensko

Zlepšenie účinnosti plynových turbín ako moderného kľúčového mechanického zariadenia je kľúčové pre využitie energie a priemyselný rozvoj. Aby sa zvýšil výkon plynových turbín, výskumníci prijali rôzne opatrenia pri konštrukcii a výbere materiálu turbínových lopatiek. Optimalizáciou konštrukcie lopatiek, výberom nových materiálov odolných voči vysokým teplotám a potiahnutím povrchu lopatky vysokoteplotnými ochrannými povlakmi (ako je povlak NiCoCrAlY) možno výrazne zlepšiť pracovnú účinnosť plynových turbín. Tieto nátery sú uprednostňované odborníkmi v oblasti materiálov, pretože sa dajú ľahko implementovať, sú v princípe jednoduché a efektívne.

Lopatky plynových turbín, ktoré pracujú dlhú dobu v prostredí s vysokou teplotou, však čelia problému vzájomnej difúzie prvkov medzi povlakom a substrátom, čo vážne ovplyvní výkon povlaku. Na vyriešenie tohto problému môže technológia povrchového tepelného spracovania, ako je nanášanie vysokoteplotných ochranných náterov a nastavenie vrstiev difúznej bariéry, účinne zlepšiť odolnosť voči vysokým teplotám a životnosť čepelí, čím sa zlepší prevádzková účinnosť a spoľahlivosť celú plynovú turbínu.

Výhody technológie difúzie tepla a tieniacej kaše

Technológia tepelnej difúzie sa používa pri vysokoteplotnej povrchovej úprave od roku 1988. Táto technológia dokáže vytvoriť tenkú karbonizovanú vrstvu na povrchu materiálov obsahujúcich uhlík, ako je oceľ, zliatina niklu, diamantová zliatina a slinutý karbid, čím sa výrazne spevní povrch spracovávaný materiál. Materiály ošetrené tepelnou difúziou majú vyššiu tvrdosť a vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu a odolnosť proti oxidácii, čo môže výrazne zvýšiť životnosť razidiel na ryžu, tvárniacich nástrojov, nástrojov na valcovanie atď., a to až 30-krát.

Pri výrobe leteckých motorov je proces tepelného spracovania lopatiek turbíny rozhodujúci pre zlepšenie výkonu motora. Novo predstavená maskovacia kaša Dalian Yibang je špeciálne navrhnutá pre procesy vysokoteplotného difúzneho náteru a môže poskytnúť dobrú ochranu v extrémnych prostrediach nad 1000°C, čím sa výrazne zlepšuje efektívnosť výroby a stabilita procesu.

Vysoká teplotná stabilita: Maskovacie bahno funguje dobre pri vysokoteplotných procesoch difúzneho nanášania nad 1000°C, čím sa zabráni riziku zmäknutia tradičných maskovacích materiálov pri vysokých teplotách a zabezpečí sa spoľahlivosť náteru.

Nevyžaduje sa žiadne potiahnutie niklovou fóliou: V porovnaní s tradičnými metódami si maskovacie bahno nevyžaduje dodatočné potiahnutie niklovou fóliou, čo zjednodušuje prevádzkové kroky a šetrí pracovný čas a náklady na materiál.

Rýchle vytvrdzovanie: Pri izbovej teplote sa maskovacie bahno začne vytvrdzovať už za 15 minút a úplne vytvrdne do 1 hodiny, čo výrazne skráti výrobný cyklus a zefektívni proces namáčania a kefovania.

Jednoduchá obsluha a ľahké odstraňovanie: Obsluha môže jednoducho odstrániť stuhnuté maskovacie bahno pomocou noža z tvrdého plastu, čím sa znižuje zložitosť procesu a požiadavky na obsluhu.

Vysoká efektivita práce: Maskovacie bahno využíva riešenie „suchý prášok + krabica“. Jedna krabica môže dokončiť maskovaciu prácu asi 10 častí, čo výrazne zlepšuje efektivitu a spoľahlivosť procesu.

Aplikačné scenáre vysokovýkonných plynových turbín sú hlavne pozemné napájanie, priemyselné a obytné vykurovanie, takže konečný účel turbíny sa odráža vo výstupnom výkone hriadeľa, poháňaní generátora na výrobu elektriny a v určitom množstve výfukových plynov. teplota (pre zaradené kotly na odpadové teplo a parné turbíny). Pri návrhu plynovej turbíny je potrebné brať do úvahy jednocyklový aj kombinovaný cyklus. Plynové turbíny sa viac zameriavajú na efektívnosť výroby energie a hotového produktu alebo nákladovú efektívnosť produktu a využívajú trvanlivé a spoľahlivé materiály, dlhé cykly údržby a dlhé intervaly. Konštrukcia leteckých motorov sa zameriava na pomer ťahu a hmotnosti. Výrobok by mal byť navrhnutý tak, aby bol čo najľahší a najmenší a vytvorený ťah by mal byť čo najväčší. Ide o jeden cyklus, takže použité materiály sú skôr „high-end“. Zároveň sa pri projektovaní kladie väčší dôraz na úsporu paliva pri nízkom zaťažení. Koniec koncov, lietadlá trávia väčšinu času v stratosfére a nie vzlietajú.

Letecké motory aj pozemné plynové turbíny sú v skutočnosti klenotmi v korune priemyslu kvôli obtiažnosti výroby, dlhému cyklu výskumu a vývoja a širokému spektru zapojených priemyselných odvetví. Majú však rôzne zamerania a rôzne výzvy v dôsledku rôznych oblastí použitia. Na svete je veľmi málo spoločností alebo inštitúcií, ktoré dokážu vyrábať vysokovýkonné plynové turbíny a letecké motory, ako napríklad GE Pratt & Whitney v Spojených štátoch, Siemens v Nemecku, Rolls-Royce v Spojenom kráľovstve, Mitsubishi v Japonsku atď. ., pretože ide o prienik mnohých disciplín, systémového dizajnu, materiálov, procesov a výroby kľúčových komponentov atď., s veľkými investíciami, dlhým časom a pomalými výsledkami. Vyššie uvedené spoločnosti tiež zažili dlhé obdobie vývoja, aby sa vyvíjali a zlepšovali svoje produkty na súčasnú úroveň, s nižšími nákladmi, vyšším výkonom a spoľahlivosťou a nižšími emisiami.