Jakie ulepszenia mogą przynieść produkcję kompresorów?

1. Przełom w projektowaniu Wolność: Budowanie skomplikowanych konstrukcji z inżynierią
Głównym problemem, przed którymi stoją tradycyjni producenci sprężarki, jest konflikt między potrzebą poprawy wydajności aerodynamicznej a trudnością przetwarzania skomplikowanych struktur. Jako przykład regulowany dyfuzor sprężarki odśrodkowej musi być w stanie zginać się pod wieloma kątami w ciągu kilku milimetrów. Tradycyjna obróbka osi Five - musi kilkakrotnie zaciskać obrabia, co powoduje gromadzenie się defektów powierzchniowych i uniemożliwia tworzenie najlepszego kanału przepływu, ponieważ narzędzia przeszkadzają.
Institute of Engineering Thermophysics of Chinese Academy of Sciences zrobił duży krok naprzód, stosując technologię selektywnego topnienia laserowego (SLM) i 1.2709 Die Steel do wydrukowania regulowanego dyfuzora z 12 osobnymi kanałami ciśnieniowymi jednocześnie. Komponent ujawnia przez wykrywanie błędów powierzchniowych, że odchylenie wszystkich otworów wlotowych jest regulowane w odległości 0,3 mm, co jest 40% większe niż zwykła dokładność procesu. Drukowanie addytywne pozwala również zespołowi projektowe przekształcić najlepszą krzywą ścieżki przepływu w symulacji aerodynamicznej w solidną strukturę. To sprawia, że ​​dyfuzor o 8% jest bardziej wydajny i zwiększa zakres przepływu operacyjnego o 15%.
W obszarze obrotowych sprężarek śrub ten swobodę projektowania jest również wyraźna. Robot Meltio - zintegrowana technologia okładzin pozbywa się nudnego procesu tradycyjnego wyrobu, bezpośrednio drukowanie śrub ze stali nierdzewnej 316L na wierzchu słupków, które zostały dokładnie skalibrowane. Wydrukowana część śruby wynosi 75 × 75 × 230 mm i ma chropowatość powierzchni RA0,8 μm. Prześścisk śrubowy jest utrzymywany w odległości 0,05 mm, który jest trzykrotnie dokładniejszy niż tradycyjne metody, dzięki pięciu - Precision Precision Cairing.
2. Duży skok wydajności produkcyjnej: od miesięcznych cykli po cotygodniowe dostawy
Tradycyjny sposób tworzenia sprężarki ma wiele „barier czasowych”. Na przykład wykonanie regulowanego dyfuzora dla sprężarki rdzeniowej w systemie magazynowania energii sprężonego powietrza o 100 MW podejmuje 12 kroków, w tym zamówienia do kucia (2 tygodnie), szorstkie obróbkę (3 dni), obróbkę cieplną (5 dni), precyzyjną obróbkę (1 tydzień), montaż i zlecenie (3 dni) oraz łączny cykl 6–8 tygodni. Metoda „Post drukowania -” technologii produkcji addytywnej skraca czas cyklu do mniej niż 10 dni.
Instytut Engineering Thermophysics ma prawdziwe dane światowe -, które wskazują na drukowanie SLM podłożów dyfuzorowych zajmuje tylko 36 godzin. Dzięki automatyzacji, aby pomóc z naciskiem na gorąco izostatyczne (biodro) i czyszczenie powierzchni po wydrukowaniu, cały cykl dostawy jest wycinany o 75%. Ten wzrost wydajności jest bardziej przydatny w sytuacjach związanych z konserwacją w nagłych wypadkach. Na przykład firma chemiczna musiała kiedyś zamknąć produkcję, ponieważ wirnik sprężarki pękł nagle. Korzystając z technologii produkcji addytywnej, przejście od projektu CAD zajęło tylko 72 godziny na wymianę zapasowych komponentów, oszczędzając ekonomiczne dziesiątki milionów dolarów.
Ekonomia produkcji addytywnej jest jeszcze silniejsza, ponieważ zużywa znacznie więcej materiałów. W przeszłości robienie sprężarki śrubowej oznaczało, że ciężar kurych pustych pustek był często 3 do 5 razy większy niż w przypadku gotowych produktów. Jednak metoda okładziny Meltio utrzymuje utratę materiału do mniej niż 5%. Jeśli firma sprężarcza zarabia 5000 sztuk rocznie, może zaoszczędzić około 200 ton materiałów ze stali nierdzewnej rocznie, co obniża koszty surowców o 4 miliony juanów.
3. Rozszerzenie granicy wydajności: współpraca nad tworzeniem nowych materiałów i konstrukcji
Produkcja addytywna nie tylko wpływa na to, jak się powstają, ale także zachęca do rozwoju nowych systemów materiałów sprężarki. Gdy współczynnik ciśnienia i różnica temperatur są dość wysokie, typowe stopy na bazie niklu - zbliżają się do ich granic wydajności. Technologia produkująca addytywowanie wiązki elektronów stworzona przez Oak Ridge National Laboratory w USA z powodzeniem wydrukowała części wolframu, które są wolne od defektów i mają wysoką siłę temperatury - 420 MPa (1000 stopni). Jest to 60% silniejsze niż tradycyjne stopy na bazie niklu - i jest kluczowym rozwiązaniem materiału dla nadkrytycznych sprężarki dwutlenku węgla.
Połączenie optymalizacji topologii i produkcji addytywnej doprowadziło do innowacyjnych projektów w dziedzinie innowacji strukturalnych. Szczególna firma wyprodukowała dysk turbinowy sprężarki z biomimetyczną strukturą sieci. To sprawia, że ​​jest 45% lżejszy przy jednoczesnym zachowaniu siły, co zwiększa ciąg silnika - do - wskaźnik masy o 12%. Jeszcze ważniejsze jest, aby produkcja addytywna umożliwiła projektowanie funkcjonalnej integracji: pewien rodzaj obudowy sprężarki łączy kanał chłodzący, siedzenie montażowe czujnika i korpus strukturalny do drukowania. To ogranicza liczbę elementów o 37% i czas potrzebny na ich złożenie o 65%.
4. Zarządzanie cyklem życia: zmiana myślenia od tworzenia rzeczy do świadczenia usług
Model serwisowy dla sprężarki zmienia się z powodu produkcji addytywnej. Program „On Site Manufacturing” General Electric wysłał 200 mobilnych maszyn do produkcji addytywnej na całym świecie. Urządzenia te zapewniają prawdziwe usługi produkcyjne - dla części zamiennych sprężarki w miejscach takich jak platformy i kopalnie gazowe, które trudno się dostać. Ta rozproszona metodologia produkcji skraca czas potrzebny na uzyskanie części zamiennych z tygodni do mniej niż 48 godzin i obniża koszty zapasów o 80%.
Jeśli chodzi o konserwację, połączenie produkcji addytywnej i cyfrowych podwójnych technologii umożliwia konserwację predykcyjną. System zarządzania zdrowotą sprężarki Siemens może precyzyjnie przewidzieć, o ile dłuższe części będą trwać. Robi to, umieszczając czujniki w ważnych częściach, aby przechwytywać dane czasowe - na temat stresu, temperatury i innych czynników, a następnie łącząc te dane z bazą danych procesów produkcyjnych addytywnych. Gdy zużycie na danym wirniku sprężarki śrubowej zbliża się do limitu, system automatycznie tworzy plan naprawy addytywnej. Ten plan musi tylko pokryć zużyty obszar, który obniża całkowity koszt wymiany o 90%.