Komplexní strategie pro zlepšení přesnosti výroby lopatek turbín
Jako klíčová součást plynodynamické přeměny energie nesouvisí rozměrová přesnost lopatek turbíny pouze s tím, zda lze plynovou turbínu bez problémů nainstalovat, ale také klíčem k zajištění jejího bezpečného provozu. Části turbínových lopatek jsou složité prostorové povrchy s nerovnoměrnou tloušťkou a komplikovaný je proces neurčitého přesného lití, ve kterém každá fáze má vliv na rozměrovou přesnost konečné lopatky a je obtížné vzít v úvahu geometrické charakteristiky ohýbání čepele a torzní deformace a zakřivení čepele pouze spoléháním na metodu redukce povrchu formy. Během procesu od voskové formy k odlitku čepele dojde nejen k objemovému smrštění, ale do určité míry se změní i geometrické charakteristiky, což způsobí nesouosost velikosti odlitku. Proto ve skutečném výrobním procesu musí být každý článek výroby turbínových lopatek přesně měřen a řízen. Již v 1970 dosáhly Spojené království a Spojené státy pozoruhodných výsledků v technologii řízení jádra a jsou používány pro odlévání. V posledních letech vyžadují optické skenery a průmyslové tomogrofy (CT) počítačové měření lopatek motoru plynové turbíny v zahraničí, aby přesnost měření lopatek byla řízena v rozmezí 50 až 80 μm a povolená tolerance je řízena v rozmezí ± 0,5 mm. Kromě toho se prostřednictvím registrace s modelem CAD může deformace a deformace každé části čepele přímo projevit [51-52].
Vzhledem ke kritické úloze lopatek a obtížnosti výrobní technologie je řízení tvaru lopatek turbíny v zahraničí považováno za vysoce klíčovou technologii a její výsledky výzkumu jsou zřídka zveřejněny. Technologie testování lopatek motoru s plynovou turbínou v Číně je stále ve vývoji. Pokud jde o standardy testovací technologie, referenční standardy domácího leteckého průmyslu jsou pouze HB5647-98 a HB20126-201. Někteří domácí výrobci a výzkumné instituce proto předložili vlastní technické požadavky na testování a akceptaci pro interní akceptaci, což je vhodné pro správu aplikací. Při tomto procesu se spojily se zahraničními prostředky měřicí techniky a podle toho, zda je měřicí zařízení v kontaktu s měřeným objektem, se metoda měření lopatek spalovací turbíny dělí na kontaktní a bezkontaktní. Mezi kontaktní měřicí metody patří především: standardní šablonová měřicí metoda, metoda měření indukčnosti a metoda třísouřadnicového měření. Mezi bezkontaktní metody měření patří především: laserové skenovací měření, ultrazvuková detekce, měření strojového vidění a průmyslové CT měření [53]. Kromě toho v současnosti někteří výzkumníci provádějí výzkum v oblasti řízení velikosti lopatek na základě numerické simulace a akumulace a přenos chyb na základě velkých dat a numerické simulace se staly důležitou metodou pro budoucí vývoj.
Na základě strukturálních charakteristik a charakteristik procesu odlévání válcových/jednokrystalových lopatek plynové turbíny je kontrola rozměrové přesnosti celého procesu přesného lití klíčem ke zlepšení kvalifikované míry velikosti lopatek. Na základě toho tato výzkumná skupina přijímá metodu měření 3D laserového skenování a průmyslovou metodu měření CT v kombinaci s metodami trojrozměrné souřadnicové a ultrazvukové detekce k provádění detekce defektů a měření velikosti pro proces přípravy celého procesu lopatek plynových turbín. (výlisek z voskové formy, výlisek jádra, keramické jádro, jádro z lisu na vosk, plášť formy s voskem, plášť formy bez vosku, odlévání). Byl stanoven model rozměrové přesnosti a kontroly chyb celého procesu přípravy lopatek turbíny.
OBR. 18 ukazuje analýzu výsledků měření velikosti lopatek klíčových aspektů, jako je polotovar, jádro a odlévání velkorozměrových lopatek turbíny určitého typu námi vyvinuté plynové turbíny. Pro odlitky viz DCPG5 v GB/T 6414−−2017, přípustná tolerance je ±±0.5mm a přesnost měření musí být řízena na 120μμm; Přípustná tolerance keramického jádra je ± 0,3 mm a přesnost měření musí být řízena na 80 μμ
m V procesu vývoje lopatek bude provedena kontrola rozměrové přesnosti u všech připravených lopatek v celém procesu a s pomocí bude analyzována rozměrová přesnost a chyby ve fázích polotovaru, jádra a odlévání během procesu přípravy lopatek motoru s plynovou turbínou. zpětného ověřování softwaru Geomajic-Control nebo GOM. Předběžně byla odhalena rozměrová odchylka a deformační zákon celého procesu přípravy čepele. Výsledky ukazují, že nedestruktivní metody měření, jako je 3D laserové skenování, průmyslové CT a ultrazvukové testování, mohou splnit požadavky na přesnost měření určitého typu lopatek motoru s plynovou turbínou. Metoda měření trojrozměrného laserového skenování může získat obrys klíčových mezilehlých součástí, jako je lopatka, vosková forma a keramické jádro motoru plynové turbíny, a může přesně vyhodnotit torzní deformaci lopatky. Průmyslové CT dokáže nejen detekovat vnitřní vady keramického jádra, voskové formy a pláště formy, ale také měřit obrys, strukturu vnitřní dutiny, tloušťku stěny a další klíčové části s vysokou přesností. Ultrazvuková kontrola může přesně měřit strukturu tloušťky stěny voskové formy a čepele. Tyto pokročilé metody měření zajišťují měření velikosti a přesné řízení celého procesu velkých turbínových lopatek, zejména měření velikosti pláště formy na základě průmyslové detekční technologie CT, která dokáže extrahovat strukturu vnitřní dutiny pláště formy a porovnávat to s modelem, a tak realizovat přesné měření velikosti skořepiny formy, které je nemožné dosáhnout tradičními metodami měření.
V současnosti zkušební metody, které jsou postupně vyzrálé a zaváděné do strojírenské aplikace lopatek plynových turbín, výrazně zkracují vývojový cyklus lopatek, zlepšují kvalifikovanou míru velikosti lopatek a snižují náklady na lopatky. Co se však týče lopatek motoru s plynovou turbínou, stále existují tyto nedostatky: neúplné technické specifikace a standardní systém pro testování lopatek, nedostatek účinných prostředků technického ověřování, nedostatečná akumulace dat souvisejících se změnou rozměrů a hromaděním chyb během přípravy lopatek a nedostatek vlastních - vyvinutý software pro měření a analýzu velikosti čepele. Díky širokému uplatnění počítačové technologie v oblasti výroby čepelí bude inteligentní výrobní technologie založená na strojovém učení a numerické simulaci hrát důležitou roli při kontrole chyb celého procesu čepele, aby se zlepšila přesnost řízení velikosti. čepele.
