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熱噴涂技術在燃氣輪機維修上應用

熱噴涂技術在燃氣輪機維修上應用

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熱噴涂技術在燃氣輪機維修上應用

 

燃氣輪機維修

燃氣輪機發電正在成為中國發電行業的熱點。今天,燃氣輪機工業的發展水平已成為一個國家工業先進程度的重要標志。隨著燃氣輪機低污染排放技術不斷發展,采用燒天然氣的燃機及其聯合循環已成為21世紀發電設備的新寵兒,如何攀登能源領域發展的新高峰,成為中國動力人的追求。解 決重型燃機受制于人的問題,是國家的需要,也是所有中國動力人的夢想。長期以來西方發達國際嚴格控制對華的高技術出口,大功率燃機技術無疑是他們的重點保護對象,無論是新機組還是維修舊機,或是關鍵部件的制造與維修技術。

1 燃氣輪機維修技術

 

1.1主要維修技術

航空派生型燃氣輪機性能優異,技術先進,工藝結構復雜,對修理技術及工藝要求非常嚴格,返廠大修,其大修所使用的主要工藝技術包括7個方面:

1.1.1分解和裝配技術

燃氣輪機返廠維修首先要具備拆、裝能力,做到在有效的同時避免對燃氣輪機造成二次傷害,此項技術需要熟練的技術工人,并配備大量的專用工裝。

1.1.2零部件清洗技術

清洗主要用于去除零件表面的附著物,包括:銹蝕層、氧化皮、臟物、積碳、油污、漆料和硅膠等,清洗效果達到零件檢驗及探傷的要求,清洗方法包括:有機溶液清洗、化學溶液清洗、蒸汽清洗、高壓水清洗、吹砂清洗和振動光飾表面清理,經過清洗的零件需在烘干箱內干燥。

1.1.3檢測技術

檢測技術主要用于檢測零件表面及內部的裂紋,包括目視檢查、尺寸測量、熒光探傷、磁力探傷、渦流探傷和X光探傷等無損探傷技術。熒光探傷主要用于零件表面裂紋的檢測;磁力探傷用于鐵磁性零件表面及近表面裂紋檢測;渦流探傷用于零件螺紋孔裂紋檢測;X光探傷用于少量焊接維修件的缺陷檢測。信號和圖像處理技術的進展及系統的自動化,提高了檢測能力及可靠性,能夠估算零部件壽命,計算零部件檢驗間隔。近幾年,在探測頭微型化方面取得了巨大進步,大大提高了內窺監測技術的應用性。

1.1.4焊接技術

焊接技術主要有惰性氣體保護焊、電子焊、等離子焊、線性焊、真空焊、激光焊、釬焊等。其中等離子弧焊,可以使所修理零件具有新件的性能,主要用于修理封嚴裝置;鎢極惰性氣體焊用來堆焊刀刃型封嚴件,其熱影響區極小;高技術釬焊用來釬焊鎳鈀合金、鈷釬焊合金,使零件甚至比原來更耐磨;激光焊可以保證更高精度的測量,以便對連接區域的變形、直徑和尺寸進行嚴格的控制。

1.1.5涂層技術

燃氣輪機普遍使用高溫涂層技術以達到提高性能、提高可靠性和延長使用壽命的目的。熱端關鍵部件中,渦輪葉片表面使用熱障涂層;葉片內腔使用抗氧化、抗熱腐蝕涂層;渦輪環使用封嚴涂層;葉尖使用耐磨涂層。涂層的噴涂技術主要有真空、層流、超音速等離子噴涂和物理、化學氣相沉積等。由于高溫合金和葉片加工成本遠高于涂層成本,因此在維修過程中,通過局部或全部退除涂層并修復,在保證葉片基材原有性能的情況下使用具有重要意義。

GE航空將富鉻涂層在新加坡的維修廠使用后,葉片報廢率減少了2%,鉑鋁涂層能夠提高高溫惡劣條件下葉片的可靠性,陶瓷涂層能夠在高溫下防止融鹽浸蝕涂層基體。

1.1.6精加工技術

機械加工修理工藝包括:車削加工、鏜銑加工和磨削加工等。車削加工主要用于封嚴圈等零件噴涂前后直徑的加工和機匣殼體類零件法蘭更換后的精密加工;鏜銑加工主要用于零件孔、槽、凸臺及軸頸等的修復加工;磨削加工主要用于零件表面電鍍、噴涂等修復后的精密加工。

1.1.7試車技術

試車是燃氣輪機維修至關重要的環節,是對燃氣輪機修理效果的檢測,直接影響燃機的使用。燃氣輪機試車臺的空氣動力學設計能夠實地模擬現場工況,還需要具備嚴格的噪聲控制。

 

1.2 維修技術研發

研發維修技術的主要目的是不斷降低燃氣輪機壽命期費用,并能夠恢復甚至提高燃氣輪機的性能。鑒于此,OEM和維修企業對維修技術的研發非常重視,如GE航空每年在維修技術研發方面投入14000萬美元,己經研發出的維修技術和方法多達15000多種,甚至一些零部件維修后的保修期提高了1倍,其主要專注于7個維修技術領域的研發,包括:發動機清洗、化學處理、檢測方法、加工技術、焊接技術、采用冷金屬氣噴堆積技術進行材料修理和其他相關先進技術。

作為用戶的漢莎航空公司開發維修技術的目的是處理頻發故障、節約成本和提有效率。目前,在燃氣輪機維修方面發展較快的還有3D打印技術和綜合故障診斷技術等,而隨著燃氣輪機幾何形狀越來越復雜,將更多依靠機器人開展重復性的監測和修理工作。

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