Là một thiết bị cơ khí công suất chủ chốt hiện đại, việc nâng cao hiệu suất tuabin khí có ý nghĩa quan trọng đối với việc sử dụng năng lượng và phát triển công nghiệp. Để nâng cao hiệu suất của tuabin khí, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều biện pháp khác nhau trong việc thiết kế và lựa chọn vật liệu của các cánh tuabin. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế cánh quạt, lựa chọn vật liệu chịu nhiệt độ cao mới và phủ bề mặt cánh quạt bằng lớp phủ bảo vệ nhiệt độ cao (chẳng hạn như lớp phủ NiCoCrAlY), hiệu suất làm việc của tuabin khí có thể được cải thiện đáng kể. Những lớp phủ này được các nhà khoa học vật liệu ưa chuộng vì chúng dễ thực hiện, nguyên tắc đơn giản và hiệu quả.
Tuy nhiên, các cánh tuabin khí hoạt động lâu dài trong môi trường nhiệt độ cao phải đối mặt với vấn đề khuếch tán lẫn nhau của các nguyên tố giữa lớp phủ và chất nền, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của lớp phủ. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ xử lý nhiệt bề mặt, chẳng hạn như áp dụng lớp phủ bảo vệ nhiệt độ cao và thiết lập các lớp rào cản khuếch tán, có thể cải thiện hiệu quả khả năng chịu nhiệt độ cao và tuổi thọ của lưỡi dao, từ đó cải thiện hiệu quả vận hành và độ tin cậy của toàn bộ tuabin khí.
Ưu điểm của công nghệ khuếch tán nhiệt và bùn che chắn
Công nghệ khuếch tán nhiệt đã được sử dụng trong xử lý biến đổi bề mặt ở nhiệt độ cao từ năm 1988. Công nghệ này có thể tạo thành một lớp cacbon hóa mỏng trên bề mặt các vật liệu chứa carbon như thép, hợp kim niken, hợp kim kim cương và cacbua xi măng, làm cứng đáng kể bề mặt của vật liệu đang được xử lý. Vật liệu được xử lý bằng phương pháp khuếch tán nhiệt có độ cứng cao hơn, khả năng chống mài mòn và chống oxy hóa tuyệt vời, có thể làm tăng đáng kể tuổi thọ của khuôn dập kim loại gạo, dụng cụ tạo hình, dụng cụ tạo hình cuộn, v.v. lên tới 30 lần.
Trong sản xuất động cơ máy bay, quá trình xử lý nhiệt của cánh tuabin là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất động cơ. Bùn mặt nạ mới được giới thiệu của Đại Liên Yibang được thiết kế đặc biệt cho các quy trình phủ khuếch tán ở nhiệt độ cao và có thể bảo vệ tốt trong môi trường khắc nghiệt trên 1000 độ, từ đó cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và độ ổn định của quy trình.
Độ ổn định nhiệt độ cao: Bùn che phủ hoạt động tốt trong quá trình phủ khuếch tán ở nhiệt độ cao vượt quá 1000 độ, tránh nguy cơ vật liệu che phủ truyền thống bị mềm ở nhiệt độ cao và đảm bảo độ tin cậy của lớp phủ.
Không cần lớp phủ lá niken: So với các phương pháp truyền thống, bùn che phủ không yêu cầu lớp phủ lá niken bổ sung, giúp đơn giản hóa các bước vận hành, tiết kiệm thời gian nhân công và chi phí vật liệu.
Bảo dưỡng nhanh: Ở nhiệt độ phòng, bùn che phủ bắt đầu đông cứng chỉ sau 15 phút và đông cứng hoàn toàn trong vòng 1 giờ, rút ngắn đáng kể chu trình sản xuất và giúp quá trình nhúng và chải hiệu quả hơn.
Thao tác đơn giản và tháo lắp dễ dàng: Người vận hành có thể dễ dàng loại bỏ bùn mặt nạ đã đông cứng bằng dao nhựa cứng, giảm độ phức tạp của quy trình và yêu cầu về kỹ năng vận hành.
Hiệu quả công việc cao: Bùn che phủ sử dụng giải pháp "bột khô + hộp". Một hộp có thể hoàn thành công việc che chắn khoảng 10 bộ phận, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả và độ tin cậy của quy trình.
Các kịch bản ứng dụng của tua bin khí hạng nặng chủ yếu là cung cấp điện mặt đất, sưởi ấm công nghiệp và dân dụng, do đó mục đích cuối cùng của tua bin được phản ánh ở công suất đầu ra của trục, điều khiển máy phát điện tạo ra điện và một lượng khí thải nhất định nhiệt độ (đối với nồi hơi nhiệt thải hạ lưu và tua bin hơi nước). Khi thiết kế tuabin khí cần tính đến cả chu trình đơn và chu trình hỗn hợp. Tua bin khí tập trung nhiều hơn vào hiệu suất phát điện và thành phẩm hoặc hiệu quả chi phí của sản phẩm, đồng thời theo đuổi các vật liệu bền và đáng tin cậy, chu kỳ bảo trì dài và khoảng thời gian dài. Thiết kế động cơ máy bay tập trung vào tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng. Sản phẩm phải được thiết kế càng nhẹ và nhỏ càng tốt và lực đẩy được tạo ra phải lớn nhất có thể. Là chu trình đơn nên vật liệu sử dụng đều “cao cấp” hơn. Đồng thời, khi thiết kế chú trọng hơn đến việc tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành ở mức tải thấp. Xét cho cùng, máy bay dành phần lớn thời gian ở tầng bình lưu thay vì cất cánh.
Trên thực tế, cả động cơ máy bay và tua bin khí trên mặt đất đều là những viên ngọc quý trên vương miện của ngành công nghiệp do khó sản xuất, chu kỳ R&D dài và nhiều ngành công nghiệp liên quan. Tuy nhiên, chúng có trọng tâm khác nhau và thách thức khác nhau do các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Trên thế giới có rất ít công ty hoặc tổ chức có thể sản xuất tua bin khí và động cơ máy bay hạng nặng, như GE Pratt & Whitney ở Hoa Kỳ, Siemens ở Đức, Rolls-Royce ở Vương quốc Anh, Mitsubishi ở Nhật Bản, v.v. ., bởi vì nó liên quan đến sự giao thoa của nhiều ngành, thiết kế hệ thống, vật liệu, quy trình và sản xuất các bộ phận chính, v.v., với mức đầu tư lớn, thời gian dài và kết quả chậm. Các công ty nêu trên cũng đã trải qua một thời gian dài phát triển để phát triển và cải tiến sản phẩm của mình đến mức hiện tại, với chi phí thấp hơn, hiệu suất và độ tin cậy cao hơn cũng như lượng khí thải thấp hơn.
