Siltuma barjeras pārklājums: Lieljaudas gāzes turbīnu lāpstiņu serdes aizsardzība
Smagā gāzes turbīna salīdzinoši augstās termiskā darba pārveidošanas efektivitātes dēļ ir vissvarīgākā iekārta enerģijas ražošanas un kuģu piedziņas jomā, jo augsta līmeņa smago gāzes turbīnu izstrādes tehnoloģija ir ārkārtīgi sarežģīta, tāpēc smagās gāzes turbīnas ir pazīstamas arī kā Ķīnas rūpniecības un kuģu būves nozares spēks. Līdz šim Ķīna ir veiksmīgi izstrādājusi 50 MW klases smago gāzes turbīnu un no nulles panākusi izrāvienu F klases 50 MW smagajā gāzes turbīnā. Pašlaik Ķīna pilnveido trīs galveno lieljaudas gāzes turbīnu sistēmu konstrukciju, realizējot prototipa dizaina, aprīkojuma ražošanas un testa piegādes trīsvienību. Ķīna ir kļuvusi arī par piekto valsti pasaulē, kas pilnībā apguvusi lieljaudas gāzes turbīnu projektēšanas un ražošanas tehnoloģiju.
termobarjeras pārklājums
Termiskās barjeras pārklājums parasti sastāv no metāla savienojošā apakšējā slāņa un keramikas virsmas slāņa, un savienojošais apakšējais slānis parasti ir izgatavots no MCrAlY (M ir Ni, Co vai Ni + Co) sakausējums, kas galvenokārt ir atbildīgs par vairākiem efektiem. pārejas termiskās neatbilstības, oksidācijas izturības un izturības pret koroziju, savukārt keramikas virsmas slānis parasti ir izgatavots no Y2O3 stabila ZrO2, kam galvenokārt ir siltumizolācijas loma. Pateicoties labajai augstas temperatūras oksidācijas izturībai, izturībai pret eroziju un siltumizolācijas īpašībām, tas ir kļuvis par vienu no vismodernākajiem augstas temperatūras aizsargpārklājumiem smagajām zemes gāzes turbīnām gan mājās, gan ārvalstīs.
Attīstoties aviācijas nozarei, turbīnas dzinēja vilces un svara attiecība kļūst arvien augstāka, un turbīnas ieplūdes temperatūra kļūst arvien augstāka. Saskaņā ar materiālu izpētes vēsturi gan mājās, gan ārvalstīs, ir diezgan grūti uzlabot turbīnu lāpstiņu izturību pret augstu temperatūru, īsā laika periodā paaugstinot materiālu lietošanas temperatūru. Iespējamā metode ir termiskās barjeras pārklājuma uzklāšana uz turbīnas lāpstiņas pamatnes, lai paaugstinātu tā lietošanas temperatūru. Termiskās barjeras pārklājuma tehnoloģijas turpmākajā attīstībā galvenā uzmanība tiks pievērsta šādiem aspektiem:
(1) Galvenais ir pētījumi par jaunu termiskās barjeras pārklājuma materiālu sistēmu, kas piemērota nākamās paaudzes virsskaņas dzinējam, un atrast keramikas materiālus ar labāku fāzes stabilitāti, zemāku saķepināšanas ātrumu un siltumvadītspēju, kas var aizstāt ZrO2.
(2) Esošās pārklājuma sistēmas materiāla un sagatavošanas procesa optimizācija un mehānisma izpēte, tostarp Y saites slāņa sastāvs, YSZ keramikas jaunā stabilā oksīda izvēle, pārklājuma mikrostruktūras uzlabošana un optimizācija, kā arī kā arī turpmāka gradienta pārklājuma tehnoloģijas izpēte, lai uzlabotu pārklājuma darba temperatūru, kalpošanas laiku un siltumizolācijas īpašības.
(3) Pētījumi par siltumizolācijas efektu, pārklājuma siltumizolācijas stāvokli, tas ir, temperatūras gradientu, tiek pārbaudīti ar eksperimentālu simulāciju un apvienoti ar siltuma pārneses teoriju atbilstoši siltumvadītspējai. pārklājuma materiālu, paredzamo siltumizolācijas efektu un karstā gala komponentu darba vidi, lai nodrošinātu pamatu saprātīgai pārklājuma biezuma projektēšanai un sniegtu norādījumus pārklājuma uzlabošanai.
(4) Lai turpinātu pētīt termiskās barjeras pārklājuma kalpošanas laika prognozēšanas modeli, ja siltuma barjeras pārklājums tiek uzklāts turbīnas dzinēja augsta riska daļām, drošības nodrošināšanai jāizveido dzinēja kalpošanas laika prognozēšanas sistēma. Tāpēc, turpinot izpēti par termiskās barjeras pārklājuma plaisāšanas atteices mehānismu un mehānisko uzvedību ekspluatācijas apstākļos utt., izveido salīdzinoši perfektu kalpošanas laika prognozēšanas modeli, lai precīzi novērtētu pārklājuma kalpošanas laiku un nodrošinātu uzticamu garantiju termobarjeras pārklājuma praktisks pielietojums.
(5) Izstrādāt jaunu pārklājuma veiktspējas testēšanas tehnoloģiju, jo īpaši nesagraujošās testēšanas tehnoloģiju, lai precīzi raksturotu saistīšanas spēku starp pārklājumu un pamatni, pārklājuma plaisāšanas pakāpi, fāzes maiņas pakāpi un citas īpašības, lai labāk kontrolēt pārklājuma kvalitāti.
Lieljaudas gāzes turbīnas ieņem galveno vietu enerģijas ražošanas un jūras piedziņas jomā, pateicoties to efektīvai siltuma un darba pārveides spējai. Kā vienai no galvenajām tehnoloģijām termiskās barjeras pārklājums (TBC) spēlē nozīmīgu lomu darba temperatūras uzlabošanā un turbīnu lāpstiņu kalpošanas laika pagarināšanā. Ķīna ir panākusi ievērojamu progresu šajā jomā, veiksmīgi apgūstot lieljaudas gāzes turbīnu projektēšanu un ražošanu. Termobarjeras pārklājums parasti sastāv no ar metālu saistīta apakšējā slāņa un keramikas virsmas slāņa, no kuriem apakšējais slānis galvenokārt uzņemas pārejas termiskās neatbilstības, oksidācijas izturības un izturības pret koroziju lomu, savukārt virsmas slānim galvenokārt ir siltumizolācijas efekts. . Turpmākajos pētījumos galvenā uzmanība tiks pievērsta jaunu materiālu sistēmu izstrādei, esošo pārklāšanas procesu optimizēšanai, siltumizolācijas uzlabošanai, kalpošanas laika prognozēšanas modeļu izveidei un jaunu pārklājuma veiktspējas testēšanas metožu izstrādei, lai vēl vairāk uzlabotu pārklājuma veiktspēju un uzticamību.
