里程碑，20多个零件到两个组件，西门子为SGT-A05航改型燃气轮机实现3D打印燃烧组件的突破
最近，西门子在实现增材制造（AM）的诸多优势以及引领发电行业创新技术的发展过程中达到了又一个里程碑。
这次西门子已经成功地为SGT-A05航改式燃气轮机降低了排放量，通过3D打印干式低排放（DLE）预混合器获得了令人印象深刻的结果，显示出可显着降低CO排放。这一成就进一步巩固了西门子世界领先的增材制造创新应用以及其能源领域的地位。
图：西门子开发和测试的SGT-A05燃气轮机的3D打印干式低排放（DLE）预混合器。
20个多个零件减少到两个组件
根据中科院物理研究所，DLE燃烧也常称为干式低NOx燃烧。是以结构分级为基础的、贫燃料预混为主的多项低污染燃烧技术的产物，主要应用于气体燃料燃气轮机。西门子的DLE燃烧器的共同特点是在燃烧器中心部位有一个燃料量不变的值班喷嘴，采用扩散方式燃烧，形成稳定火源；在值班喷嘴外围安排内外两层燃烧区，内层为扩散火焰区，外层为预混火焰区。燃用气体燃料时，按照工况大小开启各燃烧区；燃用液体燃料时，低负荷由值班喷嘴工作，高负荷由外围预混燃烧区工作。
西门子通过3D打印制造这种特定燃气轮机部件所取得的成就是显着的。从概念到发动机测试，开发只用了七个月，这对于需要如此严格的公差并且在高负载和温度下工作的组件而言是令人印象深刻的。 DLE预混合器非常复杂，使用传统的铸造和CNC机加工制造方法涉及20多个零件。通过使用西门子合格的镍基超级合金作为增材制造材料，3D打印预混合器部件仅需要两个部件组成，并且交付周期减少了约70％。
DLE预混合器的3D打印使西门子能够简化生产过程中的复杂性，减少供应链中的外部依赖性，并改善组件的几何形状，从而实现更好的燃料 - 空气混合。
最近西门子完成了3D打印制造的DLE预混合器的第一次测试，该混合器在瑞典芬斯蓬工厂的西门子增材制造中心制造，测试表明可测量的CO排放减少并实现了全功率。这些积极的结果再次证明了西门子致力于继续推进通过3D打印实现高度复杂组件的批量生产。
西门子SGT-A05 AE（工业级501-k)燃气轮机是基于T-56 涡轮螺旋桨发动机的航空衍生发动机，适用于发电应用，例如热电联产，海上平台以及应急电源应用。西门子SGT-A05 AE系列发动机的航改式设计带来了一种轻量级模块化产品，西门子针对SGT-A05燃气轮机的DLE改进方案主要是通过先进的稀燃燃烧技术减少了排放，无需注水。 这降低了用户对水处理相关的运营成本。而凭借着3D打印技术，西门子有机会进一步降低DLE燃烧的排放量。
3D科学谷Review
总体来说，3D打印在注入燃气轮机这样的精密设备领域可发挥的空间十分充足，从合金的结晶控制，到零件的精密性和复杂性实现，3D打印不仅仅推动了工业再设计，还在生产和修复过程中节约了生产资源，并通过提高最终产品的性能，带来更大的发电效益发挥出了四两拨千斤的价值。
之前，西门子就在燃气轮机燃烧室方面获得了突破，西门子芬斯蓬工厂采用3D打印制造的SGT-800燃气轮机燃烧室前端零件。在传统生产过程中，这个部位由13个部件和18个焊接点组成，而3D打印技术将其作为整体打印，生产时间由数月缩短到一两周。经过3D打印设计优化的燃烧器，支持更高燃烧温度，可以处理高达60%的氢与天然气的共燃。由于氢气比天然气便宜，相比起纯天然气燃料，每年可以节省300万欧元。
燃气轮机方面，除了芬斯蓬工厂，在西门子的另一个燃气轮机工厂——英国林肯工厂，3D打印技术对SGT-400燃气轮机的叶片进行了重新设计，叶片设计具有完全改进的内部冷却几何制造。利用多晶镍超合金粉末制造，并改进了冷却性能。在满负荷核心机测试中，叶片被高于1250摄氏度的高温气体包围，每分钟13000转。增材制造可以实现优良的机械性能，粉末状原材料细晶组织，在微观结构上各向异性需要的控制和引导。西门子叶片的批量生产通过位于美国Worcester的工厂来完成。
而在工业汽轮机方面，2018年西门子还在发电行业的增材制造（AM）领域取得了另一个行业里程碑，西门子通过金属3D打印制造了复杂精密的工业汽轮机油密封圈零件用作备品备件。西门子正在利用最先进的增材制造技术为汽轮机在制造和维护方面的更大灵活性铺平道路，并为工业发电站服务设定新的基准。西门子通过3D打印油密封环，这些环被安装在位于印度Salem的JSW Steel Ltd.工厂的SST-300工业汽轮机上作为替换零件。这大大缩短了生产这些备件所需的时间，使西门子能够更快地满足客户的需求。
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