用于高性能工业燃气轮机的 3D 打印技术

西门子 | 成功案例

总部位于瑞典的西门子能源公司生产用于工业和石油天然气应用领域的燃气轮机。这些西门子工业涡轮机的性能范围在 15 到 60 兆瓦之间。除了建造，西门子子公司还为这些工程杰作提供长期服务和维护。为了降低维护成本，西门子利用 EOS 技术和设备，致力于开发和实施增材制造技术。

"增材制造为我们的集成设计和生产开辟了新的领域。这项技术使我们能够比以前更快地制造和维修工业燃气轮机部件。同时，部件的功能和性能也得到了提高"。
Vladimir Navrotsky 博士 | 技术与创新负责人，西门子能源服务部 | 石油天然气与工业应用领域

挑战

定制 EOS 解决方案，以精确、经济、快速地修复暴露在极端温度下的燃气轮机部件

燃气轮机由进气口、压缩机、燃烧器、涡轮和热气出口组成。通过发动机的空气由压缩机压缩。在燃烧室中，压缩空气与燃料混合并燃烧，以增加气流的动能。在涡轮机中，气流的动能被转化为机械能。机械能用于驱动燃气涡轮压缩机和发电机（发电）或其他驱动设备（例如，通过管道泵送天然气/石油的压缩机）。在运行过程中，发动机热气通道中的部件会暴露在高温下，有时甚至超过 1000°C（如叶片和叶片）。这反过来又导致热气通道部件的高度磨损。

燃烧器喷嘴也是如此，它是燃料-空气混合物的点火点。在这里，可以清楚地看到和测量磨损的影响。制造商进行了严格的测试，确定了燃烧器通常需要维修的规定运行期。

传统的维修程序需要预制大块的燃烧器喷嘴。

这种预制装置用于在规定的操作时间后更换燃烧器喷嘴（切割旧喷嘴并焊接上预制喷嘴）。传统的维修程序可能会耗费大量时间，涉及大量的子过程和检查。为了简化和加快维修程序，西门子公司采用了增材制造技术。

解决方案

通过在燃气轮机磨损的燃烧器顶端重新涂抹材料，扩大施工能力，以满足个别定制维修的需要

进行这样的操作需要一个创新的合作伙伴。西门子在 EOS 找到了这样的合作伙伴：除了拥有合适的增材制造技术外，EOS 还能在很短的时间内对其内部的一台 EOSINT M 280 机床进行个性化改造，使其适用于金属加工。

改动主要涉及机器内部的比例，必须扩大内部空间以容纳 800 毫米的燃烧器。制造商还进一步修改了硬件组件，如摄像系统和光学测量系统，并对软件进行了相应的调整。EOS 在不到一年的时间内完成了对 EOSINT 系统的全面改造。

从一开始，这种方法就明显取得了成效。西门子公司没有更换大部分燃烧器喷嘴，而是从清除受损材料开始。此外，在维修过程中，还可以根据最新设计重新制造以前型号的燃烧器。这意味着旧版本的燃烧器不仅可以维修，还可以改进，从而为 "增材制造"一词赋予了新的含义。

成果

数字、数据和事实清楚地表明了新维修流程的成功。西门子能源公司将能够对核心问题--缩短维修时间--产生重大影响：对于运营商来说，风机能够迅速恢复运行同样重要。这也为降低维修过程和维护成本提供了更多机会。

除了改进自身的维修流程，西门子现在还能为客户提供战略优势：由于采用了这种新工艺，专家们可以通过将组件集成到维修流程中来改进涡轮机技术。这样，即使风机已使用多年，运营商也能使用最新技术。

西门子能源服务、石油天然气和工业应用技术与创新主管 Vladimir Navrotsky 博士总结道："有了这项新的维修技术，我们可以更快地完成这些高精度的工作"。

不仅瑞典西门子子公司将该项目视为一项重大成就。"我们成功地将我们的技术推向了维修领域。我们已经证明，我们有能力快速修改我们的系统，以满足客户的特定要求。在这个项目中，对硬件和软件的修改都非常大。EOS 公司的 Stefan Oswald 说："回首往事，每个人都会感到满意，不仅是最终的结果，还有实现目标的过程。