西門子能源利用3D打印改變渦輪機(jī)維護(hù)流程，維修時(shí)間縮短90%，可處理0.8米組件

2025年9月5日，南極熊獲悉，瑞典西門子能源公司正在利用德國(guó)EOS公司的EOSINT M280金屬3D打印機(jī)來(lái)加速燃?xì)廨啓C(jī)的維修，同時(shí)對(duì)舊部件進(jìn)行現(xiàn)代化改造，使其符合最新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。增材制造 (AM) 已成為該公司維護(hù)戰(zhàn)略的核心，能夠提高工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的精度和效率，并減少停機(jī)時(shí)間。

西門子能源服務(wù)公司技術(shù)與創(chuàng)新主管弗拉基米爾·納夫羅茨基博士表示：“增材制造技術(shù)為我們?cè)诩稍O(shè)計(jì)和生產(chǎn)應(yīng)用方面開辟了新的維度。這項(xiàng)技術(shù)使我們能夠以比以往更快的速度制造和維修工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的部件。同時(shí)，部件的功能和性能也得到了提升。”

△使用 EOS 3D 打印進(jìn)行按需定制組件生產(chǎn)的維修流程。圖片來(lái)自 EOS

利用增材制造優(yōu)化維修

西門子能源生產(chǎn)的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率范圍為15至60兆瓦，服務(wù)于發(fā)電和石油天然氣行業(yè)。每臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)由進(jìn)氣口、壓縮機(jī)、燃燒室、渦輪機(jī)和熱氣出口組成。空氣首先被壓縮，然后與燃料混合，并在燃燒室中點(diǎn)燃，從而增加氣流的動(dòng)能。該能量在渦輪機(jī)中轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)發(fā)電，或驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備（例如用于通過(guò)管道輸送天然氣或石油的壓縮機(jī)）。

渦輪熱氣路徑中的部件，包括葉片和靜葉，在極端溫度下運(yùn)行，有時(shí)甚至超過(guò)1000°C，隨著時(shí)間的推移會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重磨損。燃燒器尖端是燃料-空氣混合物點(diǎn)燃的地方，尤其容易磨損。傳統(tǒng)維修需要預(yù)制更換部件，包括拆除磨損的尖端并焊接新部件——這個(gè)過(guò)程既費(fèi)力又費(fèi)時(shí)，需要進(jìn)行多次檢查和子工序。

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，西門子與 EOS 合作，改裝了一臺(tái)專門用于渦輪機(jī)維修的 EOSINT M280 金屬 3D 打印機(jī)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)升級(jí)，可處理800毫米燃燒器組件，并配備了先進(jìn)的攝像頭和光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，以及定制的軟件調(diào)整。EOS 在一年內(nèi)成功重新設(shè)計(jì)了 EOSINT 系統(tǒng)。這種方法使西門子能夠只移除受損材料，而無(wú)需更換整個(gè)部件，同時(shí)還能使舊式燃燒器達(dá)到最新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

△EOSM 280 Custom 上的西門子燃燒器維修。照片來(lái)自 EOS。

成果與戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)

增材制造技術(shù)的實(shí)施已產(chǎn)生顯著效益。維修時(shí)間縮短了高達(dá) 90%，使渦輪機(jī)能夠更快地恢復(fù)運(yùn)行，并降低了總體維護(hù)成本。該流程還允許將設(shè)計(jì)改進(jìn)直接融入維修中，確保老舊設(shè)備能夠充分利用最新的技術(shù)進(jìn)步。

EOS 項(xiàng)目管理辦公室負(fù)責(zé)人Stefan Oswald 說(shuō)道：“我們已成功將我們的技術(shù)推廣到維修領(lǐng)域。我們已證明我們能夠快速修改系統(tǒng)以滿足客戶的特定需求。在本例中，硬件和軟件的修改都意義重大。所有參與人員都能滿意地回顧，不僅對(duì)最終結(jié)果滿意，也對(duì)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的途徑滿意。”