Специалисты компании «Сименс» напечатали на 3D-принтере блок подготовки топливной смеси для газовой турбины SGT-A05 (DLE), выполненной на базе авиационного двигателя. Полученные результаты позволяют говорить о большом потенциале данной установки для подавления выбросов CO. «Сименс» является одним из мировых лидеров по разработке инновационных методик аддитивного производства и его использования в энергетическом секторе.
«Это еще один отличный пример того, как аддитивные технологии кардинально меняют отрасль, привнося ощутимые преимущества и выгоду, особенно когда это касается снижения вредных выбросов, — говорит Владимир Навроцкий, технический директор департамента „Сервис в области производства энергии“ компании „Сименс“. — Наши достижения в области аддитивного производства открывают новые возможности в сфере конструирования, производства и обслуживания генерирующих установок».
Использование технологии аддитивного производства (AM) при создании конкретного компонента газовой турбины оказалось эффективным. Весь процесс разработки, от создания концепции до испытаний в составе двигателя, занял всего семь месяцев. При изготовлении смесителя системы сухого подавления вредных выбросов (DLE) традиционным методом, необходимо было отлить и собрать сложную конструкцию, которая состоит из более чем 20 компонентов. 3D-печать детали с использованием прочных никелевых сплавов, сертифицированных «Сименс», подразумевает изготовление всего двух компонентов. Благодаря этому срок выпуска продукции сократился примерно на 70%. Создание блока подготовки топливной смеси (DLE) путем 3D-печати позволило «Сименс» упростить производственный процесс, сократить влияние внешних факторов в цепи поставок и улучшить геометрию компонента, добившись получения более качественной топливо-воздушной смеси.
Первые испытания смесителя топлива и воздуха для газовой турбины были проведены в экспертном центре аддитивного производства (AM) «Сименс» в Финспонге (Швеция). Пуск прошел успешно, перенос топлива осуществлялся без проблем и без необходимости вмешательства с использованием средств управления. Динамических процессов или шумов при сгорании не наблюдалось, объем выбросов CO, согласно замерам, уменьшился, и вывод на режим полной мощности состоялся. Полученные положительные результаты укрепили намерения «Сименс» продолжать исследования в этом направлении для перехода к серийному производству других сложных компонентов с использованием технологий AM.
Решение DLE «Сименс» для газовой турбины SGT-A05 позволяет уменьшить выбросы загрязняющих веществ за счет усовершенствованной технологии сжигания топливной смеси, что исключает необходимость впрыска воды. Преобразование DLE снижает эксплуатационные затраты заказчиков на очистку воды. Система DLE не влияет на показатели работы турбин на базе авиационных двигателей в условиях высокой динамической нагрузки. Технология DLE успешно используется в более чем 120 двигателях для снижения объема выбросов NOx и CO, а количество часов эксплуатации составляет 3,9 миллиона (по данным на февраль 2018 года).
«Теперь, благодаря аддитивному производству, у нас есть возможность еще больше снизить количество выбросов за счет систем сжигания DLE», — полагает Дуглас Уиллем, технический директор по разработке SGT-A05 «Сименс».
В прошлом году компания «Сименс» завершила первые испытания двигателя при полной нагрузке, лопатки газовой турбины которого были спроектированы и изготовлены при помощи технологий AM. Несколько месяцев назад концерн впервые заменил деталь в промышленной паровой турбине заказчика запасной частью, смоделированной посредством 3D-печати. В начале 2017 года «Сименс» впервые осуществил коммерчески успешную установку и бесперебойную, безопасную эксплуатацию компонента для АЭС, произведенного на 3D-принтере, — насосное колесо для пожарного насоса, находящегося в коммерческой эксплуатации. В активе «Сименс» более 30,000 часов успешной коммерческой эксплуатации устройств, ремонтируемых и изготавливаемых с применением технологий AM. Это горелки SGT-800 (их ремонт) и устройства для закрутки воздуха в горелках SGT-750 (их производство). Все эти элементы камер сгорания работают в условиях очень высоких нагрузок и температур.
