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西行漫記3——嘆為觀止的燃?xì)廨啓C(jī)

http://casecurityhq.com 2016-05-06 15:50 《中華工控網(wǎng)》原創(chuàng)

前兩期我們介紹了西門子漢諾威展上的表現(xiàn)(西行漫記1:漢諾威,開啟數(shù)字化之旅)以及柏林西門子城(西行漫記2:走近柏林西門子城)。

今天我們來到生產(chǎn)大家伙的百年老廠——柏林燃?xì)廨啓C(jī)廠。

又要科普了。

我們知道,就流體能量轉(zhuǎn)換機(jī)械能來說,有水電站的通過高差水流轉(zhuǎn)換的水輪機(jī)、熱電或核電廠通過高溫高壓蒸汽轉(zhuǎn)換的汽輪機(jī),還有今天的主角燃?xì)廨啓C(jī)等。其實(shí)燃?xì)廨啓C(jī)也是內(nèi)燃機(jī)的一種,不過我們汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是活塞式,燃?xì)廨啓C(jī)是渦輪式。如果說孔明燈是熱氣球的原型,風(fēng)箏是飛機(jī)的原型,那么我們的走馬燈可以說是燃?xì)廨啓C(jī)的原型——

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真正的燃?xì)廨啓C(jī)是這樣子的:

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從燃?xì)廨啓C(jī)的剖面圖看,左側(cè)為壓氣機(jī),從外界吸入空氣并逐級(jí)增壓,同時(shí)空氣溫度也在上升,送到中部燃燒室與燃?xì)饣旌宵c(diǎn)火,膨脹的熱空氣驅(qū)動(dòng)右側(cè)(透平)多級(jí)葉輪做工,轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩。

重型燃?xì)廨啓C(jī)大多用在發(fā)電站,西門子柏林燃?xì)廨啓C(jī)廠生產(chǎn)從114MW到400MW的不同功率等級(jí)機(jī)型。據(jù)說400MW的SGT5-8000H燃?xì)廨啓C(jī)有445噸重,相當(dāng)于1架加滿油的空客A380的重量,而功率相當(dāng)于10架A380,這樣一臺(tái)燃機(jī)發(fā)電就能滿足300萬人口規(guī)模城市的家庭用電,資料顯示,西門子為杜塞爾多夫港口區(qū)交付聯(lián)合循環(huán)電廠創(chuàng)下了發(fā)電凈效率超過61%的紀(jì)錄,業(yè)界一直在為不斷突破凈效率這一極限做著各種努力,而提高哪怕0.1都是那么艱難。

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聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(圖片源自西門子官網(wǎng))

燃?xì)廨啓C(jī)的牛X程度可參考飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),在燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),內(nèi)部的運(yùn)行溫度可高達(dá)1600°C,相當(dāng)于火山噴發(fā)口的溫度,葉片葉尖幾乎能達(dá)到音速,其離心力是葉片凈重的1萬倍,并承受自身重量一萬倍的的離心力。而幾百噸的龐然大物許多核心部件精度要求在數(shù)十微米,不難想象,對(duì)于材料和制造、裝配工藝的要求自然是嚴(yán)苛的。為了給透平葉片降溫,葉片都帶了許多小孔,冷空氣(據(jù)說也有500度)從孔中噴出為上千度的葉片降溫,而葉片的材料更是各國(guó)爭(zhēng)相攻關(guān)的焦點(diǎn)之一,這么說一片帶有涂層的葉片價(jià)值一臺(tái)寶馬車也就不足為奇了。

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在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域,歐美日廠家仍然占據(jù)主導(dǎo)地位,西門子柏林燃?xì)廨啓C(jī)廠,這個(gè)每年接待200個(gè)參觀團(tuán)的廠究竟有何魅力?

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廠區(qū)內(nèi)的雕像,事實(shí)上這是一臺(tái)蒸汽輪機(jī),因?yàn)樵搹S成立之初是生產(chǎn)蒸汽輪機(jī),1972年開始交付第一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī);右側(cè)熊是柏林的象征,手臂上的1904和2004,預(yù)示著工廠有100年歷史。

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擁有百年歷史的廠房放到現(xiàn)在看一點(diǎn)也不過時(shí),據(jù)說當(dāng)時(shí)還成為建筑設(shè)計(jì)界的典范工程,該廠房大膽設(shè)計(jì)成巨大玻璃窗,采光特別好。這個(gè)車間主要做缸體和主軸加工、葉輪組裝、動(dòng)平衡測(cè)試等。盡管后來各種重型加工設(shè)備和起重設(shè)備齊集,這座廠房的基礎(chǔ)從來沒動(dòng)過,可見當(dāng)年建廠時(shí)設(shè)計(jì)者和決策者的遠(yuǎn)見。

盡管廠區(qū)歷史悠久,但一點(diǎn)也不妨礙其前沿技術(shù)的應(yīng)用。我們來到工廠的3D打印區(qū),看到許多打印好的復(fù)雜部件,工作人員介紹說,通過SLM(激光快速融化成型技術(shù))加工,能讓開發(fā)周期縮短,更可為一些停產(chǎn)機(jī)型部件的維修服務(wù)提供快速保障。

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SLM加工示意圖

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燃?xì)廨啓C(jī)導(dǎo)葉從3D打印機(jī)上移出

當(dāng)我們?cè)诳傃b車間參觀時(shí),現(xiàn)場(chǎng)傳來歡快的小提琴聲,一打聽,原來這里即將進(jìn)行該廠第1000臺(tái)重型燃?xì)廨啓C(jī)的交付儀式,這是一臺(tái)即將交付給卡塔爾的設(shè)備。

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在總裝線上,我們看到一臺(tái)正在為中國(guó)石家莊客戶組裝的的燃?xì)廨啓C(jī),“未來要是大家能有機(jī)會(huì)去石家莊電廠看運(yùn)轉(zhuǎn)中的這臺(tái)機(jī)器,感覺一定會(huì)不一樣!”為我們作講解的西門子中國(guó)發(fā)電與天然氣集團(tuán)首席技術(shù)官趙作智博士興奮地說道。

參觀結(jié)束,照片還沒看過癮吧?還好西門子提供了些美圖,分享給大家,不得不說,盡顯工業(yè)之美!

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SGT5-4000F燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子組裝

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SGT5-4000F燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子放置于動(dòng)平衡倉前

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SGT5-8000H燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子葉片組裝

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SGT5-8000H燃?xì)廨啓C(jī)最終組裝

下一集,我們將走進(jìn)慕尼黑的一家啤酒廠,品嘗一下新鮮的味道,感受另一種工業(yè)之美……

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