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對(duì)于3D打印技術(shù)而言,由于其獨(dú)特的分層制造原理,簡單和復(fù)雜的形狀幾乎可以一視同仁,只需有合適的三維模型、合適的原料和打印機(jī),就可以立刻打印部件;因?yàn)樗Φ袅四>?,可以用較為便宜的價(jià)格,制造出傳統(tǒng)模具工廠無法制造出的設(shè)計(jì);如若設(shè)計(jì)需要后期修改,只需進(jìn)行設(shè)計(jì)迭代,再次打?。蝗袅悴考霈F(xiàn)損壞,3D打印亦可在破損處直接打印修補(bǔ),只不過所采用的技術(shù)形式不同而已。
3D打印對(duì)工業(yè)制造的顛覆性可見一斑。經(jīng)過三十余年的發(fā)展,3D打印早已走出研究院所并脫離了創(chuàng)客的自娛自樂。打開某寶,搜索“3D打印”,從鑰匙扣到冰淇凌,總有一款能滿足你的需求,甚至于明日中秋節(jié)的月餅亦可3D打印。但工業(yè)制造真正追求的,應(yīng)該是所謂的“大音希聲,大象無形”。 3D打印在當(dāng)前發(fā)展階段下,正是迎合了這一需求。
被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠上明珠”的燃?xì)廨啓C(jī)到今天已經(jīng)發(fā)展了大半個(gè)世紀(jì),想要繼續(xù)進(jìn)步,需要近乎登峰造極的技術(shù)能力與想象力。在不斷攀登巔峰的過程中,3D打印技術(shù)可謂恰當(dāng)其時(shí),材料、計(jì)算機(jī)控制、激光等學(xué)科各個(gè)擊破,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)制造方法的局限。舉個(gè)例子,燃機(jī)界的翹楚——H級(jí)燃機(jī),透平初溫1500攝氏度,聯(lián)合循環(huán)效率高達(dá)62.22%,極高的靈活性,超低的排放,人類百年工業(yè)文明的巔峰之作,就采拮了3D打印的精髓。
GE 9HA燃?xì)廨啓C(jī)的核心部件之一——燃燒室燃料噴嘴和預(yù)混器就使用了增材制造工藝,微孔預(yù)混技術(shù)確保了GE低氮燃燒技術(shù)DLN2.6e的有效發(fā)揮,再結(jié)合眾多同樣尖端的技術(shù),最終成就了法國布尚電廠9HA機(jī)組打破吉尼斯世界紀(jì)錄的聯(lián)合循環(huán)效率——62.22%。DLN2.6e 中3D打印制造的先進(jìn)預(yù)混噴嘴(Advanced Premixer)
在9HA燃機(jī)上,GE采用先進(jìn)的微管預(yù)混技術(shù),用微孔管束替代之前大的旋流噴嘴。使用微管預(yù)混技術(shù)后,噴嘴有密集的進(jìn)氣微管,在每個(gè)進(jìn)氣微管的軸向位置有多個(gè)燃料孔??諝馔ㄟ^進(jìn)氣微管,微管預(yù)混噴嘴使用毫米級(jí)直管中的燃料和空氣的交叉流噴射混合方式。這樣使得燃料和空氣預(yù)混效率更高,混合更加均勻,速度也更快。同時(shí)設(shè)計(jì)流速高于火焰速度。這樣有利于富氫燃料的穩(wěn)定燃燒。采用微管預(yù)混燃燒室后,高活性氣體燃料也可采用干式低氮燃燒器預(yù)混燃燒。有效地控制NOx的生成。更實(shí)現(xiàn)了燃料和空氣的更好均相混合,保證了更好的預(yù)混燃燒,為更高的聯(lián)合循環(huán)效率鋪平道路。而這種結(jié)構(gòu),當(dāng)前也只有3D打印可以做。GE H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)
GE 9HA燃機(jī)成為全世界效率最高的燃?xì)廨啓C(jī)(沒有之一),而增材制造為此做出了重大貢獻(xiàn)。具體而言,3D打印技術(shù)在關(guān)鍵零部件上的充分應(yīng)用,幫助GE 9HA燃?xì)廨啓C(jī)的出力較傳統(tǒng)制造方法增加了1%。而僅僅是這1%。GE在法國布尚電廠的9HA機(jī)組滿足了大約68萬個(gè)法國家庭的用電需求,也就是說,在原有能耗不變的情況下,這兩個(gè)部件可幫助為額外6800個(gè)家庭提供光明。法國布尚電廠
如今,法國、俄羅斯、巴基斯坦、日本等多國電廠已經(jīng)開始部署9HA燃機(jī)。2017年3月,哈電集團(tuán)與GE簽署了重型燃機(jī)合資協(xié)議,重點(diǎn)落實(shí)適合中國市場(chǎng)的9F級(jí)和9H級(jí)燃機(jī)的本地化制造;同月,哈電集團(tuán)將華電天津軍糧城項(xiàng)目的9HA燃機(jī)合同授予了GE。預(yù)計(jì)今年下半年可實(shí)現(xiàn)9HA機(jī)組交付,屆時(shí)中國電力將有機(jī)會(huì)直接體驗(yàn)到3D打印技術(shù)為尖端發(fā)電設(shè)備帶來的性能提升。Finsp?ng工廠的項(xiàng)目經(jīng)理Niklas Lange表示:“作為能源服務(wù)提供商,精確性和一致性是我們的絕對(duì)要求,3D打印不僅提供了這一點(diǎn),而且根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),與舊型號(hào)相比,它甚至可以提高性能?!?/p>
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