Tối ưu hóa xử lý nhiệt cánh tua bin khí: ứng dụng công nghệ khuếch tán nhiệt và bùn chắn nhiệt độ cao Việt Nam

Là một thiết bị cơ khí điện quan trọng hiện đại, việc cải thiện hiệu suất tua bin khí là rất quan trọng đối với việc sử dụng năng lượng và phát triển công nghiệp. Để nâng cao hiệu suất của tua bin khí, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều biện pháp khác nhau trong thiết kế và lựa chọn vật liệu của cánh tua bin. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế cánh, lựa chọn vật liệu mới chịu nhiệt độ cao và phủ bề mặt cánh bằng lớp phủ bảo vệ nhiệt độ cao (như lớp phủ NiCoCrAlY), hiệu suất làm việc của tua bin khí có thể được cải thiện đáng kể. Các lớp phủ này được các nhà khoa học vật liệu ưa chuộng vì chúng dễ triển khai, nguyên lý đơn giản và hiệu quả.

Tuy nhiên, cánh tua bin khí hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ gặp phải vấn đề khuếch tán các thành phần giữa lớp phủ và lớp nền, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất lớp phủ. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ xử lý nhiệt bề mặt, chẳng hạn như áp dụng lớp phủ bảo vệ nhiệt độ cao và thiết lập các lớp chắn khuếch tán, có thể cải thiện hiệu quả khả năng chịu nhiệt độ cao và tuổi thọ của cánh tua bin khí, do đó cải thiện hiệu suất vận hành và độ tin cậy của toàn bộ tua bin khí.

Ưu điểm của công nghệ khuếch tán nhiệt và bùn che chắn

Công nghệ khuếch tán nhiệt đã được sử dụng trong xử lý biến tính bề mặt nhiệt độ cao từ năm 1988. Công nghệ này có thể tạo thành một lớp cacbon hóa mỏng trên bề mặt vật liệu chứa cacbon như thép, hợp kim niken, hợp kim kim cương và cacbua xi măng, làm cứng đáng kể bề mặt vật liệu đang được xử lý. Vật liệu được xử lý bằng khuếch tán nhiệt có độ cứng cao hơn và khả năng chống mài mòn và chống oxy hóa tuyệt vời, có thể làm tăng đáng kể tuổi thọ của khuôn dập kim loại gạo, dụng cụ tạo hình, dụng cụ tạo hình cán, v.v. lên đến 30 lần.

Trong sản xuất động cơ máy bay, quy trình xử lý nhiệt của cánh tua bin đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất động cơ. Bùn che phủ mới được giới thiệu của Dalian Yibang được thiết kế đặc biệt cho các quy trình phủ khuếch tán nhiệt độ cao và có thể bảo vệ tốt trong môi trường khắc nghiệt vượt quá 1000°C, do đó cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và tính ổn định của quy trình.

Độ ổn định nhiệt độ cao: Bùn che phủ hoạt động tốt trong các quy trình phủ khuếch tán nhiệt độ cao vượt quá 1000°C, tránh nguy cơ vật liệu che phủ truyền thống bị mềm ở nhiệt độ cao và đảm bảo độ tin cậy của lớp phủ.

Không cần phủ lớp niken: So với các phương pháp truyền thống, bùn che chắn không yêu cầu phủ thêm lớp niken, giúp đơn giản hóa các bước vận hành, tiết kiệm thời gian lao động và chi phí vật liệu.

Đóng rắn nhanh: Ở nhiệt độ phòng, bùn che phủ bắt đầu đóng rắn chỉ trong 15 phút và đóng rắn hoàn toàn trong vòng 1 giờ, rút ​​ngắn đáng kể chu kỳ sản xuất và làm cho quá trình nhúng và quét hiệu quả hơn.

Vận hành đơn giản và dễ dàng loại bỏ: Người vận hành có thể dễ dàng loại bỏ lớp bùn che phủ đã đông cứng bằng dao nhựa cứng, giúp giảm độ phức tạp của quy trình và yêu cầu về kỹ năng vận hành.

Hiệu suất làm việc cao: Bùn che phủ sử dụng giải pháp "bột khô + hộp". Một hộp có thể hoàn thành công việc che phủ khoảng 10 bộ phận, cải thiện đáng kể hiệu quả và độ tin cậy của quy trình.

Các kịch bản ứng dụng của tua bin khí hạng nặng chủ yếu là cung cấp điện mặt đất, sưởi ấm công nghiệp và dân dụng, vì vậy mục đích cuối cùng của tua bin được phản ánh trong công suất đầu ra của trục, dẫn động máy phát điện để tạo ra điện và một lượng nhiệt khí thải nhất định (đối với lò hơi nhiệt thải hạ lưu và tua bin hơi). Khi thiết kế tua bin khí, cần phải tính đến cả chu trình đơn và chu trình kết hợp. Tua bin khí tập trung nhiều hơn vào hiệu quả phát điện và sản phẩm hoàn thiện hoặc hiệu quả về chi phí của sản phẩm, đồng thời theo đuổi các vật liệu bền và đáng tin cậy, chu kỳ bảo dưỡng dài và khoảng thời gian dài. Thiết kế động cơ máy bay tập trung vào tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng. Sản phẩm phải được thiết kế sao cho nhẹ và nhỏ nhất có thể, và lực đẩy tạo ra phải lớn nhất có thể. Đây là chu trình đơn, vì vậy các vật liệu được sử dụng "cao cấp" hơn. Đồng thời, khi thiết kế, cần chú trọng hơn đến khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành tải thấp. Xét cho cùng, máy bay dành phần lớn thời gian ở tầng bình lưu thay vì cất cánh.

Trên thực tế, cả động cơ máy bay và tua-bin khí trên mặt đất đều là những viên ngọc quý trong vương miện của ngành công nghiệp do khó khăn trong sản xuất, chu kỳ R&D dài và nhiều ngành công nghiệp liên quan. Tuy nhiên, chúng có trọng tâm khác nhau và những thách thức khác nhau do các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Có rất ít công ty hoặc tổ chức trên thế giới có thể sản xuất tua-bin khí hạng nặng và động cơ máy bay, chẳng hạn như GE Pratt & Whitney ở Hoa Kỳ, Siemens ở Đức, Rolls-Royce ở Vương quốc Anh, Mitsubishi ở Nhật Bản, v.v., vì nó liên quan đến sự giao thoa của nhiều ngành, thiết kế hệ thống, vật liệu, quy trình và sản xuất các thành phần chính, v.v., với khoản đầu tư lớn, thời gian dài và kết quả chậm. Các công ty được đề cập ở trên cũng đã trải qua một thời gian dài phát triển để phát triển và cải tiến sản phẩm của mình lên mức hiện tại, với chi phí thấp hơn, hiệu suất và độ tin cậy cao hơn và lượng khí thải thấp hơn.