Optimizacija toplotne obdelave lopatic plinske turbine: uporaba tehnologije toplotne difuzije in visokotemperaturnega zaščitnega blata Slovenija

Kot sodobna ključna energetska mehanska oprema je izboljšanje učinkovitosti plinske turbine ključnega pomena za izrabo energije in industrijski razvoj. Da bi povečali učinkovitost plinskih turbin, so raziskovalci sprejeli različne ukrepe pri oblikovanju in izbiri materiala turbinskih lopatic. Z optimizacijo zasnove lopatic, izbiro novih visokotemperaturno odpornih materialov in prevleko površine lopatic z visokotemperaturnimi zaščitnimi premazi (kot je prevleka NiCoCrAlY) je mogoče bistveno izboljšati delovno učinkovitost plinskih turbin. Znanstveniki za materiale dajejo prednost tem premazom, ker so preprosti za uporabo, načeloma preprosti in učinkoviti.

Vendar pa se lopatice plinske turbine, ki delujejo dolgo časa v okoljih z visoko temperaturo, soočajo s problemom medsebojne difuzije elementov med prevleko in substratom, kar bo resno vplivalo na učinkovitost prevleke. Da bi rešili to težavo, lahko tehnologija površinske toplotne obdelave, kot je nanašanje visokotemperaturnih zaščitnih premazov in nastavitev difuzijskih pregradnih slojev, učinkovito izboljša visokotemperaturno odpornost in življenjsko dobo rezil, s čimer izboljša učinkovitost delovanja in zanesljivost celotno plinsko turbino.

Prednosti tehnologije toplotne difuzije in zaščitne brozge

Tehnologija toplotne difuzije se uporablja pri obdelavi modifikacije površine pri visokih temperaturah od leta 1988. Ta tehnologija lahko oblikuje tanko karbonizirano plast na površini materialov, ki vsebujejo ogljik, kot so jeklo, nikljeve zlitine, diamantne zlitine in cementni karbid, kar znatno utrdi površino material, ki se obdeluje. Materiali, obdelani s toplotno difuzijo, imajo višjo trdoto ter odlično odpornost proti obrabi in odpornost proti oksidaciji, kar lahko močno podaljša življenjsko dobo matric za vtiskovanje riževe kovine, orodij za preoblikovanje, orodij za valjanje itd., do 30-krat.

V proizvodnji letalskih motorjev je postopek toplotne obdelave turbinskih lopatic ključnega pomena za izboljšanje zmogljivosti motorja. Na novo predstavljena maskirna brozga družbe Dalian Yibang je posebej zasnovana za postopke visokotemperaturnega difuzijskega premazovanja in lahko zagotovi dobro zaščito v ekstremnih okoljih nad 1000°C, s čimer se bistveno izboljša učinkovitost proizvodnje in stabilnost procesa.

Visokotemperaturna stabilnost: maskirno blato se dobro obnese pri visokotemperaturnih difuzijskih postopkih nanosa nad 1000°C, s čimer se izognete tveganju, da bi se tradicionalni maskirni materiali zmehčali pri visokih temperaturah, in zagotovite zanesljivost prevleke.

Prevleka z nikljevo folijo ni potrebna: V primerjavi s tradicionalnimi metodami maskirno blato ne zahteva dodatne prevleke z nikljevo folijo, kar poenostavi korake delovanja in prihrani delovni čas in materialne stroške.

Hitro utrjevanje: pri sobni temperaturi se maskirno blato začne strjevati v samo 15 minutah in se popolnoma strdi v 1 uri, kar znatno skrajša proizvodni cikel in naredi postopek namakanja in ščetkanja učinkovitejši.

Enostavno upravljanje in enostavno odstranjevanje: Operaterji lahko strjeno maskirno blato enostavno odstranijo s trdim plastičnim nožem, kar zmanjša zapletenost postopka in zahteve po spretnostih upravljanja.

Visoka delovna učinkovitost: maskirno blato uporablja rešitev "suh prah + škatla". Ena škatla lahko dokonča delo maskiranja približno 10 delov, kar bistveno izboljša učinkovitost in zanesljivost postopka.

Scenariji uporabe težkih plinskih turbin so predvsem oskrba z električno energijo iz tal, industrijsko in stanovanjsko ogrevanje, zato se končni namen turbine odraža v izhodni moči gredi, ki poganja generator za proizvodnjo električne energije in določeni količini izpušnih plinov. temperaturo (za kotle na odpadno toploto in parne turbine). Pri načrtovanju plinske turbine je treba upoštevati tako enociklični kot kombinirani cikel. Plinske turbine se bolj osredotočajo na učinkovitost proizvodnje električne energije in končni izdelek ali stroškovno učinkovitost izdelka ter si prizadevajo za vzdržljive in zanesljive materiale, dolge cikle vzdrževanja in dolge intervale. Zasnova letalskih motorjev se osredotoča na razmerje med potiskom in težo. Izdelek mora biti zasnovan tako, da bo čim lažji in manjši, ustvarjeni potisk pa mora biti čim večji. Gre za en cikel, zato so uporabljeni materiali bolj »high-end«. Hkrati je pri načrtovanju večji poudarek na varčevanju z gorivom pri nizkih obremenitvah. Navsezadnje letala večino svojega časa preživijo v stratosferi in ne vzletajo.

Pravzaprav so tako letalski motorji kot zemeljske plinske turbine dragulji v kroni industrije zaradi težavnosti izdelave, dolgega cikla raziskav in razvoja ter širokega nabora vključenih industrij. Vendar pa imajo različne fokuse in različne izzive zaradi različnih področij uporabe. Na svetu je zelo malo podjetij ali ustanov, ki lahko proizvajajo težke plinske turbine in letalske motorje, kot so GE Pratt & Whitney v ZDA, Siemens v Nemčiji, Rolls-Royce v Veliki Britaniji, Mitsubishi na Japonskem itd. ., ker vključuje presečišče številnih disciplin, načrtovanja sistemov, materialov, procesov in proizvodnje ključnih komponent itd., z velikimi naložbami, dolgim ​​časom in počasnimi rezultati. Zgoraj omenjena podjetja so prav tako doživela dolgo obdobje razvoja, da bi razvila in izboljšala svoje izdelke na trenutno raven, z nižjimi stroški, večjo zmogljivostjo in zanesljivostjo ter nižjimi emisijami.