探索3D打印在西门子燃气轮机燃烧室中的奥秘
西门子Finspong工厂利用金属3D打印技术直接制造燃烧室中的复杂燃烧器零部件，并利用3D打印技术对燃烧器进行快速修复。3D打印技术为西门子的燃烧器设计、制造及修复带来哪些优势？本期，小编就与大家一起来了解一下。
一切皆为燃气轮机的性能服务
西门子位于Finspong的燃气轮机工厂负责生产工业汽轮机，其中型号为SGT-800的燃气轮机集可靠耐用的工业设计与高效率、低排放的特点于一身，应用用户为工业发电客户如能源公司、独立发电商、公用事业公司和市政电力部门。
图片来源：西门子
SGT-800燃汽轮机重达290吨，能够产生54兆瓦的电力，30个双燃料DLE燃烧器安装在环形的燃烧室中。燃烧器本身的设计极为复杂，燃汽轮机整体的设计则采用了便于拆卸的模块化设计，例如可拆卸的燃烧器，这样的设计便于对燃烧器进行简单快速检查与维修。
提升燃烧器性能
工业流程中产生的氢气或合成气是潜在的燃气轮机燃料，西门子Finspong工厂希望能够利用这些气体为汽轮机提供动力，但是由于在使用时这些气体需要通过燃烧器进行均匀混合，而现有的燃烧器无法达到这样的效果，所以西门子一直无法将这些气体加以利用，而经过设计优化的3D打印燃烧器解决了气体均匀混合的问题，让西门子得以对这些气体进行燃烧测试。
图片来源：西门子
以往通过铸造工艺制造的燃烧器由几个拆分的部件焊接而成，通过这种燃烧器仅可在空气中混入几个百分点的氢气。选择性激光熔化3D打印技术则为燃烧器的设计优化提供了更广阔的空间，经过优化后的燃烧器拥有一个外壁和一个框架结构的内壁， 这个复杂的双壁结构零部件最终通过金属3D打印设备一次性完成制造，不需要将几个单独的部件焊接在一起。Finspong工厂的测试表明，3D打印燃烧器可以均匀混入60%的氢气，显著高于传统燃烧器。
燃烧器的快速修复
早在2008年西门子Finspong工厂的分布式发电服务部门就已开始使用3D打印技术，限于当时成本与技术的限制，3D打印技术仅被用于制造产品原型，在经过5年的发展和经验积累之后，2013年分布式发电服务部门已将3D打印的应用拓展至燃烧器的修复中，如今这些应用已经融入到Finspong工厂的日常生产工艺中。
燃烧器工作在一个极端高温的环境下，西门子的服务工程师会在燃烧器工作3万小时之后将其拆除，然后送到Finsopong工厂进行修复。在这里，工程师将燃烧器顶部去除掉一部分，然后通过近净形3D打印技术直接将需要修复和重建的部分打印在原有的零部件上，大约20小时之后，旧的燃烧器就修复完成了，随后工程师就可以尽快将修复好的燃烧器安装回去，尽可能降低因停机带来的损失。通过这种方式，西门子不仅可以对燃烧器按照原有设计进行修复，还可以根据客户要求按照最新优化的设计方案对燃烧器进行修复。
图片：西门子Finspong工厂分布式发电服务技术总监Vladimir Navrotsky
分布式发电服务部门的技术总监表示，用3D打印技术进行燃烧器修复，不仅可以实现零件的现场快速修复，节省大量时间，减少停机带来的损失，同时修复后的零件还使能源利用率得到提升。可用于燃烧器修复的3D打印材料包括耐高温的镍基合金材料。
除了将3D打印技术应用在复杂燃烧器的直接制造与修复中，西门子还将在燃气轮机的备品备件的生产中应用3D打印技术，特别是对于设计图纸缺失的停产零部件，西门子希望通过三维扫描、三维建模和3D打印这样的数字化技术，为用户制造出小批量的备件。小编认为，无论是哪一种应用，西门子都紧紧抓住了3D打印技术在制造复杂产品、小批量产品和无模具制造方面的优势。
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