Test & Measurement, Education & Training & 3D Printers

In 3D mở ra cơ hội mới cho ngành tua bin khí

Năm 1852, James Prescott Joule đã mô tả nguyên lý vật lý của tuabin khí – chu trình nhiệt động lực học, còn được gọi là chu trình Joule lần đầu tiên. Những ý tưởng và khái niệm ban đầu đằng sau phát minh này có từ năm 1791.

Công ty máy nén khí công nghiệp Siemens (SIT) – Trụ sở tại Thụy Điển, sản xuất tua bin khí để phát điện trong các ứng dụng công nghiệp và dầu khí. Phổ hiệu suất của các tua bin công nghiệp Siemens này nằm trong khoảng từ 15 đến 60 MW. Bên cạnh việc xây dựng, công ty con của Siemens cũng cung cấp dịch vụ và bảo trì dài hạn cho những kiệt tác kỹ thuật này. Trong nỗ lực giúp giảm chi phí bảo trì, Siemens hiện đang hợp tác với việc phát triển và triển khai công nghệ sản xuất bồi đắp, sử dụng công nghệ và thiết bị của EOS.

Đây vừa là cơ hội cũng vừa là thách thức đối với nhà sản xuất, vì việc bảo trì tua bin không phải là điều dễ dàng. Vậy thách thức đặt ra đối với Siemens là gì?

Tua bin khí bao gồm một cửa hút khí, máy nén, buồng đốt, tua bin và cửa thoát khí nóng. Không khí đi qua động cơ được nén bởi máy nén. Trong buồng đốt, khí nén được trộn với nhiên liệu và được đốt để tăng động năng của dòng chảy. Trong tua bin, động năng của dòng chảy được chuyển thành năng lượng cơ học.

Năng lượng cơ học này được sử dụng để biến máy nén và máy phát tua bin khí để tạo ra điện hoặc các thiết bị điều khiển khác (ví dụ: máy bơm để bơm khí / dầu qua đường ống). Trong quá trình vận hành, các bộ phận trong đường dẫn khí nóng của động cơ được tiếp xúc với nhiệt độ cao, có lúc vượt quá 1.000 ° C (ví dụ: cánh quạt và van). Điều này dẫn đến mức độ hao mòn cao của các thành phần đường dẫn khí nóng.

Điều này cũng đúng với đầu đốt – điểm mà tại đó sự đánh lửa của hỗn hợp nhiên liệu – không khí diễn ra. Ở đây, những tác động của hao mòn có thể được nhìn thấy và đo lường rõ ràng. Nhà sản xuất đã tiến hành kiểm tra nghiêm ngặt để thiết lập một khoảng thời gian hoạt động theo quy định mà sau đó các đầu đốt thường cần phải được sửa chữa.

Quy trình sửa chữa thông thường yêu cầu đúc sẵn các phần lớn của đầu đốt. Bộ phận đúc sẵn này được sử dụng để thay thế đầu đốt sau thời gian hoạt động được chỉ định (cắt bỏ bộ cũ và hàn trên bộ đúc sẵn). Quy trình sửa chữa thông thường có thể tốn thời gian liên quan đến một số lượng đáng kể các quy trình và kiểm tra. Để giúp đơn giản hóa và tăng tốc quy trình sửa chữa, công nghệ sản xuất bồi đắp đã được triển khai tại Siemens.

Giải pháp in 3D giúp Siemens giải quyết vấn đề trên là gì?

Để đáp ứng được yêu cầu cao cho các bộ phận cần in trong tua bin khí đòi hỏi phải có sự sáng tạo trong nhà sản xuất máy in 3D. Siemens đã nhận ra rằng, với EOS không những có công nghệ sản xuất bồi đắp phù hợp mà nó còn rút ngắn thời gian sản xuất, có thể điều chỉnh để phù hợp với 1 trong các nhà máy của Siemens. Với hệ thống in 3D cho kim loại EOSINT M 290  hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu đòi hỏi của Siemens.

Các thay đổi liên quan, đặc biệt là quy mô bên trong của máy, phải được mở rộng để phù hợp với đầu đốt 800 mm. Nhà sản xuất cũng sửa đổi thêm các thành phần phần cứng như hệ thống camera, hệ thống đo quang và thực hiện các điều chỉnh tương ứng cho phần mềm. EOS đã tiến hành hoạt động lại rộng rãi hệ thống EOSINT trong vòng một năm.

Ngay từ đầu, rõ ràng là cách tiếp cận đã gặt hái được lợi ích. Thay vì chỉ thay thế một phần lớn của đầu đốt, Siemens đã bắt đầu bằng cách chỉ loại bỏ vật liệu bị hỏng. Ngoài ra, trong quá trình sửa chữa, các phiên bản cũ của đầu đốt có thể được chế tạo lại theo thiết kế mới nhất. Điều này có nghĩa là các phiên bản đầu đốt cũ không chỉ có thể được sửa chữa mà còn được cải thiện – do đó mang lại ý nghĩa mới cho thuật ngữ Sản xuất bồi đắp”.

Kết quả

Những số liệu, dữ liệu và thực tế đã chứng minh rõ ràng thành công của việc ứng dụng in 3D vào việc sửa chữa này. Nhà máy của Siemens đã thành công trong việc giảm thời gian sửa chữa đáng kể, và việc hoạt động bình thường trở lại nhanh chóng. Điều này đồng nghĩa trong việc giảm chi phí trong nhà máy liên quan đến quá trình sửa chữa cũng như bảo trì.

Ngoài việc cải thiện quy trình sửa chữa của riêng mình, giờ đây, Siemens có thể mang đến cho khách hàng những lợi thế chiến lược. Nhờ quy trình mới này, các chuyên gia có thể cải tiến công nghệ tua bin bằng cách tích hợp các bộ phận vào quy trình sửa chữa. Theo cách này, các nhà khai thác có thể sử dụng công nghệ mới nhất, ngay cả khi tua-bin của họ đã thấy nhiều năm phục vụ. Tiến sĩ Vladimir Navrotsky, Trưởng phòng Công nghệ và Đổi mới tại Dịch vụ Năng lượng, Dầu khí và Ứng dụng Công nghiệp của Siemens, tóm tắt: Với công nghệ sửa chữa mới này, chúng tôi đang tìm cách thực hiện những công việc có độ chính xác cao này nhanh hơn nhiều”.

This post is also available in: enEnglish

Chia sẻ bài đăng này
  , ,