Šiluminės izoliacijos danga: didelio galingumo dujų turbinų menčių šerdies apsauga
Sunkioji dujų turbina dėl santykinai aukšto šiluminio darbo konversijos efektyvumo yra pati svarbiausia įranga energijos gamybos ir laivų pavaros srityje, nes aukšto lygio sunkiųjų dujų turbinų kūrimo technologija yra itin sudėtinga, todėl sunkioji dujų turbina taip pat žinoma kaip Kinijos pramonės ir laivų statybos srities galios širdis. Iki šiol Kinija sėkmingai sukūrė 50 MW klasės sunkiąją dujų turbiną ir pasiekė proveržį F klasės 50 MW sunkiųjų dujų turbinoje nuo nulio. Šiuo metu Kinija tobulina trijų pagrindinių sunkiųjų dujų turbinų sistemų konstrukciją, įgyvendindama prototipo projektavimo, įrangos gamybos ir bandymo pristatymo trejybę. Kinija taip pat tapo penktąja šalimi pasaulyje, visiškai įsisavinančia sunkiųjų dujų turbinų projektavimo ir gamybos technologijas.
šilumos barjero danga
Šiluminės izoliacijos dangą paprastai sudaro metalą jungiantis apatinis sluoksnis ir keraminis paviršinis sluoksnis, o jungiamąjį apatinį sluoksnį paprastai sudaro MCrAlY (M yra Ni, Co arba Ni + Co) lydinys, kuris daugiausia yra atsakingas už daugybę efektų. pereinamojo laikotarpio šiluminio neatitikimo, atsparumo oksidacijai ir atsparumo korozijai, o keraminis paviršiaus sluoksnis paprastai yra pagamintas iš Y2O3 stabilaus ZrO2, kuris daugiausia atlieka šilumą izoliuojančią funkciją. Dėl gero atsparumo oksidacijai aukštoje temperatūroje, atsparumo erozijai ir šilumos izoliacijos charakteristikų jis tapo viena iš pažangiausių aukštos temperatūros apsauginių dangų, skirtų žemės sunkiųjų dujų turbinoms namuose ir užsienyje.
Tobulėjant aviacijos pramonei, turbininių variklių traukos ir svorio santykis tampa vis aukštesnis, o turbinos įleidimo angos temperatūra – vis aukštesnė. Remiantis medžiagų tyrimų istorija šalyje ir užsienyje, gana sunku pagerinti turbinų menčių atsparumą aukštai temperatūrai per trumpą laiką padidinus medžiagų naudojimo temperatūrą. Galimas būdas yra padengti šilumos barjerinę dangą ant turbinos mentės pagrindo, kad padidėtų jo naudojimo temperatūra. Ateityje šiluminės barjerinės dangos technologijos plėtra bus sutelkta į šiuos aspektus:
(1) Naujos šiluminės barjerinės dangos medžiagų sistemos, tinkamos naujos kartos viršgarsiniam varikliui, tyrimai ir geresnio fazės stabilumo, mažesnio sukepinimo greičio ir šilumos laidumo keraminių medžiagų, kurios gali pakeisti ZrO2, tyrimas yra esminis dalykas.
(2) Esamos dangų sistemos medžiagos ir paruošimo proceso optimizavimas ir mechanizmų tyrimas, įskaitant Y jungties sluoksnio sudėtį, naujo stabilaus YSZ keramikos oksido parinkimą, dangos mikrostruktūros tobulinimą ir optimizavimą, kaip taip pat tolesnis gradientinės dangos technologijos tyrimas, siekiant pagerinti dangos darbinę temperatūrą, tarnavimo laiką ir šilumos izoliacijos savybes.
(3) Šiluminės barjerinės dangos termoizoliacinio poveikio, dangos šilumos izoliacijos būklės, ty temperatūros gradiento, tyrimai yra išbandyti eksperimentiniu modeliavimu ir derinami su šilumos perdavimo teorija, atsižvelgiant į šilumos laidumą. dangos medžiagos, numatomo šiluminės izoliacijos efekto ir karštojo galo komponentų darbo aplinkos, kad būtų galima pagrįstai projektuoti dangos storį ir pateikti dangos tobulinimo kryptis.
(4) Norint toliau tirti šiluminės barjerinės dangos eksploatavimo trukmės prognozavimo modelį, jei šiluminė barjerinė danga yra padengta didelės rizikos turbininio variklio dalimis, turi būti sukurta variklio eksploatavimo trukmės prognozavimo sistema, kad būtų užtikrinta sauga. Todėl toliau tiriant šiluminės barjerinės dangos atskilimo mechanizmą ir mechaninį elgesį eksploatacinėmis sąlygomis ir pan., sukuriamas gana tobulas tarnavimo laiko prognozės modelis, kad būtų galima tiksliai įvertinti dangos tarnavimo laiką ir suteikti patikimą garantiją praktinis šiluminės barjerinės dangos pritaikymas.
(5) Sukurti naują dangos eksploatacinių savybių tikrinimo technologiją, ypač neardomojo bandymo technologiją, kad būtų galima tiksliai apibūdinti dangos ir pagrindo surišimo jėgą, dangos įtrūkimo laipsnį, fazės pasikeitimo laipsnį ir kitas savybes, kad būtų geriau kontroliuoti dangos kokybę.
Didelės apkrovos dujų turbinos užima pagrindinę vietą energijos gamybos ir jūrinės pavaros srityje dėl efektyvaus šilumos ir darbo konvertavimo galimybių. Kaip viena iš pagrindinių technologijų, šiluminė barjerinė danga (TBC) atlieka svarbų vaidmenį gerinant eksploatacinę temperatūrą ir prailginant turbinos menčių tarnavimo laiką. Kinija padarė didelę pažangą šioje srityje, sėkmingai įvaldydama didelių apkrovų dujų turbinų projektavimą ir gamybą. Šiluminės izoliacijos dangą paprastai sudaro metalu sujungtas apatinis sluoksnis ir keraminis paviršinis sluoksnis, iš kurių apatinis sluoksnis daugiausia atlieka pereinamojo terminio neatitikimo, atsparumo oksidacijai ir atsparumo korozijai vaidmenį, o paviršinis sluoksnis daugiausia atlieka šilumos izoliacijos efektą. . Būsimuose tyrimuose pagrindinis dėmesys bus skiriamas naujų medžiagų sistemų kūrimui, esamų dengimo procesų optimizavimui, šilumos izoliacijos gerinimui, eksploatavimo trukmės prognozavimo modelių kūrimui ir naujų dangos eksploatacinių savybių bandymo metodų kūrimui, siekiant dar labiau pagerinti dangos veikimą ir patikimumą.
