3D打印讓中國的燃氣輪機制造技術騰飛

魔猴君  行業資訊   2853天前

3D打印技術由于其獨特的分層成形原理，簡單的形態和復雜的形態幾乎可以一視同仁。只需有3D建模方案、合適的原料和3D增材制造儀器，就可以立刻打印部件;因為甩掉了模具，所以可以用較便宜的價格，制造出傳統模具工廠無法制造出的設計;如果設計后續發生修改，只需修改設計3D建模方案，再次打印;3D打印的零部件出現損壞，甚至可以在破損處直接打印修補。因此3D打印對工業制造的顛覆性可見一斑。經過三十余年的發展，3D打印早已走出象牙塔并脫離了極客的自娛自樂。

但工業制造真正追求的，應該是所謂的“大音希聲，大象無形”。俠之大者，為國為民，縱有千鈞之力，隱忍而不發。真正值得贊頌千篇的3D打印，還當屬鏗鏘的金屬3D打印。主流的激光燒結技術下，零件在萬千遍的燒結后打印成型，千錘百煉磨成一劍。

被譽為“制造業皇冠上明珠”的燃氣輪機到今天已經發展了大半個世紀，想要繼續進步，需要近乎登峰造極的技術能力與想象力。在不斷攀登巔峰的過程中，3D打印技術可謂橫空出世，彌補了傳統制造方法的局限。舉個例子，燃機界的翹楚——H級燃機，透平初溫1500攝氏度，聯合循環效率高達62.22%，極高的靈活性，超低的排放，人類百年工業文明的巔峰之作，就采拮了3D增材制造的精髓。

GE 9HA燃氣輪機的核心部件之一——燃燒室燃料噴嘴和預混器就使用了3D增材制造工藝，微孔預混技術確保了GE低氮燃燒技術DLN2.6e的有效發揮，再結合眾多同樣尖端的技術，最終成就了法國布尚電廠9HA機組打破吉尼斯世界紀錄的聯合循環效率——62.22%。

3D打印究竟能成就多少的改變?我們以GE 9HA燃機中的燃料噴嘴為例，密集的進氣孔，讓9HA在低氮燃燒技術DLN2.6E中實現了微孔預混和全預混燃燒，保證燃料與空氣以更好的比例混合，實現啟停過程全預混燃燒模式，不存在擴散火焰，滿足超低氮氧化物排放(在最低負荷至30%的工況下僅有25ppm氮氧化物排放)，支持燃機快速增減負荷。

H級燃機體積龐大，GE的9HA燃機有約12米高(大概四層樓)，重約400噸(約兩頭藍鯨)，在實際使用中，燃機本身還會有諸多“輔機”，以幫助充分回收廢氣余熱等。除了體型龐大，零件眾多，還需“輔機”兼容之外，發電行業還希望燃機24x7不間斷工作，同時符合越發嚴苛的環保法規要求。這一切都需要H級燃機的設計與制造無限趨近完美——燃氣輪機核心部件的精度誤差最多幾十微米。

GE 9HA燃機成為全世界效率最高的燃氣輪機(沒有之一)，其幕后功臣之一就是3D增材制造。

具體而言，3D打印技術在關鍵零部件上的充分應用，能夠幫助GE 9HA燃氣輪機的出力較傳統制造方法增加了1%。不要小看這1%。GE在法國布尚電廠的9HA機組可以供給大約68萬個法國家庭的用電需求，也就是說，在原有能耗不變的情況下，這兩個部件將會把光明帶給額外6800個家庭。

如今，法國、俄羅斯、巴基斯坦、日本等多國電廠已經開始部署9HA燃機。今年3月，哈電集團與GE簽署了重型燃機合資協議，重點落實適合中國市場的9F級和9H級燃機的本地化制造;同月，哈電集團還將華電天津軍糧城項目的9HA燃機合同授予了GE。預計到2018年二季度，該9HA機組就將交付，屆時中國的電力用戶也將有機會直接體驗到3D打印技術為尖端發電設備帶來的性能提升。

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來源：中國3D打印網