神马文学网这也许就是太行产量不高的原因1
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/10/05 22:02:48
这也许就是太行产量不高的原因 透平叶片是重型燃气轮机的核心部件，设计使用寿命（大修周期）一般为48000EOH（等效运行时间）或2400次起停，按每年运行7000EOH，平均约3～5年更换一次。从1939年瑞士研制出首台发电用重型燃气轮机以来，透平进气温度由550℃逐步提高到1150℃（E级）、1350℃（F级）、1430℃（H级）和1500℃（G级），未来可能达到1700℃等级；透平叶片材料也由碳钢高温合金发展到镍基和钴基铸造超级合金，叶片表面还要喷涂耐热涂层。由于材料要求高、加工技术复杂，透平叶片制造成本可达新机成本的约四分之一，而全套备件价格则可达整机的三分之一左右，而且价格每年增加，成为燃机发电企业维修费用的主要支出。
目前镍基和钴基铸造超级合金可承受的长期工作温度一般为900～1000℃，采用特殊的铸造工艺，其金相结构分为多晶、定向和单晶三种形式，每提高一个等级，合金可承受的长期工作温度可提高20～25℃，当代最先进的航空发动机透平叶片单晶材料可承受的长期工作温度已经达到1100℃。即使如此，燃气温度还是要比合金可承受的长期工作温度高出300～500℃甚至更多，因此必须采用冷却技术，确保在任何工况下透平叶片的任何部位金属温度不超过其可承受的长期工作温度。目前冷却方式有两类：开式空气冷却技术和闭式蒸汽冷却技术。F级及以下等级燃气轮机均采用开式空气冷却技术，即从压气机中抽出部分空气作为冷却介质，将叶片冷却之后再进入透平通流部分继续做功；G/H级燃气轮机部分高温叶片则采用闭式蒸汽冷却技术，由余热锅炉供应的低温蒸汽作为冷却介质通入叶片内部，冷却叶片之后再通过回收系统回到余热锅炉。显然，闭式循环蒸汽冷却技术的冷却效果更好，但是冷却系统结构大大复杂化，制造和运行维护成本大大提高。
透平叶片内部冷却结构十分复杂，常用的有蛇形带肋通道、矩阵肋通道两大类，均采用无余量精密铸造直接成型。透平叶片表面分布数量不等的气膜冷却孔，其功能是在叶片表面形成冷空气保护膜，每个孔的直径大约为0.7～1.5毫米左右，而且与叶片表面有不同的夹角，必须采用电解加工（EDM）或激光加工。贯穿叶片内部的直孔冷却通道长达几百毫米、直径一般为2～3毫米，需要采用电化学加工（ECD）。
透平叶片表面涂层分为抗氧化涂层（MCrAlY）和热障涂层（TBC,即Thermal Barrier Coating）两大类，前者由镍、钴和特种金属粉末组成，采用大气等离子喷涂（APS）、高速氧气火焰喷涂（HVOF）等特种工艺喷涂在叶片金属表面；后者主要是氧化锆（YSZ）等陶瓷材料，采用真空等离子喷涂（LPS）、电子束气相沉积（EB-PVD）等特种工艺喷涂在抗氧化涂层上面，形成双层保护。
透平叶片的上述制造工艺都是军民两用技术，国外进行严格出口控制，不可能向我国转让。几十年来我国航空发动机行业在透平叶片超级合金研制、无余量精密铸造、涂层材料和特种加工工艺研究方面取得了重要进展，可基本满足我国军用航空发动机的需要，但是在工艺稳定性（成品率）、高端材料研制、特种工艺研究开发方面与国外先进水平还有相当的差距。重型燃气轮机透平叶片尺寸比军用发动机叶片大一个数量级，虽然工作温度低一些，但是使用寿命要求比军用航空发动机叶片长一个数量级，因此制造难度也很大。目前有的F级燃气轮机已经使用单晶叶片，而定向结晶叶片则大量使用。自打捆招标以来，外国公司虽已经在我国设立了热端部件制造企业从事透平叶片加工和维修服务，但是透平叶片精密铸造毛坯均靠国外供应，而且加工技术也严格保密。我国重型燃及行业在透平叶片制造技术的国产化自主化方面还有很长的路要走。
目前镍基和钴基铸造超级合金可承受的长期工作温度一般为900～1000℃，采用特殊的铸造工艺，其金相结构分为多晶、定向和单晶三种形式，每提高一个等级，合金可承受的长期工作温度可提高20～25℃，当代最先进的航空发动机透平叶片单晶材料可承受的长期工作温度已经达到1100℃。即使如此，燃气温度还是要比合金可承受的长期工作温度高出300～500℃甚至更多，因此必须采用冷却技术，确保在任何工况下透平叶片的任何部位金属温度不超过其可承受的长期工作温度。目前冷却方式有两类：开式空气冷却技术和闭式蒸汽冷却技术。F级及以下等级燃气轮机均采用开式空气冷却技术，即从压气机中抽出部分空气作为冷却介质，将叶片冷却之后再进入透平通流部分继续做功；G/H级燃气轮机部分高温叶片则采用闭式蒸汽冷却技术，由余热锅炉供应的低温蒸汽作为冷却介质通入叶片内部，冷却叶片之后再通过回收系统回到余热锅炉。显然，闭式循环蒸汽冷却技术的冷却效果更好，但是冷却系统结构大大复杂化，制造和运行维护成本大大提高。
透平叶片内部冷却结构十分复杂，常用的有蛇形带肋通道、矩阵肋通道两大类，均采用无余量精密铸造直接成型。透平叶片表面分布数量不等的气膜冷却孔，其功能是在叶片表面形成冷空气保护膜，每个孔的直径大约为0.7～1.5毫米左右，而且与叶片表面有不同的夹角，必须采用电解加工（EDM）或激光加工。贯穿叶片内部的直孔冷却通道长达几百毫米、直径一般为2～3毫米，需要采用电化学加工（ECD）。
透平叶片表面涂层分为抗氧化涂层（MCrAlY）和热障涂层（TBC,即Thermal Barrier Coating）两大类，前者由镍、钴和特种金属粉末组成，采用大气等离子喷涂（APS）、高速氧气火焰喷涂（HVOF）等特种工艺喷涂在叶片金属表面；后者主要是氧化锆（YSZ）等陶瓷材料，采用真空等离子喷涂（LPS）、电子束气相沉积（EB-PVD）等特种工艺喷涂在抗氧化涂层上面，形成双层保护。
透平叶片的上述制造工艺都是军民两用技术，国外进行严格出口控制，不可能向我国转让。几十年来我国航空发动机行业在透平叶片超级合金研制、无余量精密铸造、涂层材料和特种加工工艺研究方面取得了重要进展，可基本满足我国军用航空发动机的需要，但是在工艺稳定性（成品率）、高端材料研制、特种工艺研究开发方面与国外先进水平还有相当的差距。重型燃气轮机透平叶片尺寸比军用发动机叶片大一个数量级，虽然工作温度低一些，但是使用寿命要求比军用航空发动机叶片长一个数量级，因此制造难度也很大。目前有的F级燃气轮机已经使用单晶叶片，而定向结晶叶片则大量使用。自打捆招标以来，外国公司虽已经在我国设立了热端部件制造企业从事透平叶片加工和维修服务，但是透平叶片精密铸造毛坯均靠国外供应，而且加工技术也严格保密。我国重型燃及行业在透平叶片制造技术的国产化自主化方面还有很长的路要走。