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西门子还用3D打印制造了涡轮叶片

更新时间:2018-09-03 10:12

  

  导读:近日,西门子表示,60赫兹的SGT6-9000HL级重型燃气轮机,将于2020年在美国杜克能源公司的林肯县燃机电厂进行测试和验证。

  之前,西门子已经宣布收到了50赫兹SGT-9000HL重型燃气轮机的首台订单,该新型燃气轮机将交付苏格兰能源公司SSE,用于英国林肯郡的新燃机电厂Keadby 2。

  自西门子2017年正式宣布推出HL级新一代重型燃气轮机以来,西门子研发的新型HL级燃气轮机组件和技术开始陆续在德国柏林的西门子测试电厂进行了大量测试,与此同时,西门子还在柏林附近的西门子清洁能源中心和世界其它地方进行台架试车。

  这些大量的试验测试将帮助西门子能够确认新型燃机的性能提升情况,西门子表示,目前50赫兹版本的SGT5-8000HL级重型燃机单机功率为481 MW(联合循环1×1输出功率为708 MW);50赫兹版本的SGT-9000HL级重型燃机单机功率为567 MW(联合循环1×1输出功率为841 MW);60赫兹版本的SGT-9000HL级重型燃机单机功率为388 MW(联合循环1×1输出功率为577 MW);

  目前,这些新型HL级重型燃气轮机的联合循环发电效率都大于63%,这也是新一代HL级重型燃机的重要标志,然而,西门子还坚持认为,这些风冷型的4级涡轮工业巨兽的联合循环发电效率门槛还有进一步的提升空间。

  西门子HL级重型燃机产品负责人Koljia Schwarz解释说,美国杜克能源公司的林肯县燃机电厂将使用西门子的首台60赫兹版本的SGT-9000HL级重型燃机,预计将在2020年开始进行广泛的测试和验证计划。

  该测试计划还包括根据客户在商业运营中的长期经验,成为西门子评估这种新型燃气轮机技术的主要平台,西门子暗示,该型燃气轮机的实际联合发电效率将有新的突破。

  Schwarz对HL级重型燃机市场前景非常乐观,特别是成功签下英国的订单后,他乐观的表示:“我们已经有一些HL级重型燃机电厂项目正在起步中,亚洲肯定是西门子非常感兴趣的市场,但美国,拉丁美洲和中东也是我们下一代HL重型燃机的未来市场。”

  Schwarz进一步解释说:“英国客户苏格兰能源公司Keadby 2电厂使用的50Hz版本版本HL重型燃机,其实是完全按照林肯郡的60赫兹版本的HL重型燃机放大而来,Keadby 2电厂将进行数月的测试和验证,由于该燃气轮机要到2022年才会正式投入商业运营,因此早期主要是为了帮助西门子收集数据和经验,为后续的HL燃机提供支撑。”

  Keadby 2联合循环发电厂将取代现有的燃煤电厂,苏格兰能源公司对此投资了3.5亿英镑,建成后将达到发电功率840 MW。西门子将提供完整的交钥匙解决方案,以及15年的标准服务合同。

  苏格兰能源公司销售总监Martin Pibworth表示,新型燃机电厂Keadby 2将凭借HL级重型燃机的高效技术提供可靠的电力,同时将电厂的碳排放量减少一半。Keadby 2电厂的SGT-9000HL重型燃机也预计将成为英国市场上第一款达到联合发电效率大于63%的高性能燃机。

  Schwarz补充说:“无论是英国还是美国的HL级重型燃机电厂都将有数千个传感器,将帮助西门子收集大量的数据。

  西门子建立了专门的测试团队复杂数据收集和分析。因此,我们计划这些燃机数据发送给西门子的全球工程中心,每个部门和每个燃机部件的专家都将熟悉这些收集的数据。当然,这些数据都是按照最高安全等级进行传输和处理的。

  对于西门子而言,电厂的数字化并不是什么新鲜事物,早在十多年前西门子建立电力诊断中心时,西门子就走上了电厂数字化之路。

  如今,西门子在全球监测530台燃气轮机和130多台汽轮机。它通过316000个传感器收集和处理大约7600万小时的数据,平均每天增加13 GB的数据。这些数据将用于改进整个西门子包括HL级在内的重型燃气轮机产品。除了硬件开发外,西门子还利用这些数据改进软件的性能,比如燃气轮机的自动控制或自动学习系统。

  值得一提的是,西门子在增材制造(又称3D打印)技术方面的能力也在稳步增长,该公司已经有了10多种不同的燃气轮机组件正在通过这项技术进行批量生产,包括用于SGT-800燃气轮机的燃烧室和叶片。

  Schwarz表示,新型HL级燃气轮机的部分部件也是采用3D打印技术进行制造,这些部件大多集中在燃烧室,这也是3D打印技术在燃气轮机领域的重点关注领域之一。

  Schwarz说:“在这一点上,3D打印的最大优势之一就是让不少创新设计进行快速原型开发成为可能,与常规铸造组件相比,西门子的研发团队可以快速实现新的想法,并将它变成产品安装到真正燃机中进行测试。”

  西门子在增材制造方面的能力正在稳步增长,事实上该公司目前已有10多种不同的燃气轮机组件正在采用3D打印进行量产,并在商业运营方面拥有超过10万小时的实际运营经验。例如,西门子正在为SGT-800燃气轮机系列生产燃烧室就是100%的3D打印制造,该燃烧室适用于苛刻的石油和天然气以及分散式发电应用。

  西门子还用3D打印制造了涡轮叶片,并在1250°C温度和13000转/分钟下进行了全负荷试验。

  Schwarz还提到了电厂灵活性的改进步骤,他表示Flex-Plant概念也应用于新的HL级重型燃气轮机。

  借助Flex-Plant技术,新的燃机电厂在机组之前经过整夜运行关闭后,只需冷却50分钟,就可以在30分钟内又重新到达满负荷,同时也可以在25分钟内完成燃机和汽轮机的关闭。

  Schwarz还表示:“结合了不同的技术,例如将传统的燃气发电厂与电池存储相结合,可以实现更大的灵活性改进,通过这些组合技术,燃机电厂可以适应更加苛刻的电网变化。”

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