西行漫記3——嘆為觀止的燃氣輪機
http://www.moduwu.com 2016-05-06 15:50 《中華工控網》原創
前兩期我們介紹了西門子漢諾威展上的表現（西行漫記1：漢諾威，開啟數字化之旅）以及柏林西門子城（西行漫記2：走近柏林西門子城）。
今天我們來到生產大家伙的百年老廠——柏林燃氣輪機廠。
又要科普了。
我們知道，就流體能量轉換機械能來說，有水電站的通過高差水流轉換的水輪機、熱電或核電廠通過高溫高壓蒸汽轉換的汽輪機，還有今天的主角燃氣輪機等。其實燃氣輪機也是內燃機的一種，不過我們汽車發動機是活塞式，燃氣輪機是渦輪式。如果說孔明燈是熱氣球的原型，風箏是飛機的原型，那么我們的走馬燈可以說是燃氣輪機的原型——
真正的燃氣輪機是這樣子的：
從燃氣輪機的剖面圖看，左側為壓氣機，從外界吸入空氣并逐級增壓，同時空氣溫度也在上升，送到中部燃燒室與燃氣混合點火，膨脹的熱空氣驅動右側（透平）多級葉輪做工，轉換成轉矩。
重型燃氣輪機大多用在發電站，西門子柏林燃氣輪機廠生產從114MW到400MW的不同功率等級機型。據說400MW的SGT5-8000H燃氣輪機有445噸重，相當于1架加滿油的空客A380的重量，而功率相當于10架A380，這樣一臺燃機發電就能滿足300萬人口規模城市的家庭用電，資料顯示，西門子為杜塞爾多夫港口區交付聯合循環電廠創下了發電凈效率超過61%的紀錄，業界一直在為不斷突破凈效率這一極限做著各種努力，而提高哪怕0.1都是那么艱難。
聯合循環發電廠（圖片源自西門子官網）
燃氣輪機的牛X程度可參考飛機發動機，在燃機運轉時，內部的運行溫度可高達1600°C，相當于火山噴發口的溫度，葉片葉尖幾乎能達到音速，其離心力是葉片凈重的1萬倍，并承受自身重量一萬倍的的離心力。而幾百噸的龐然大物許多核心部件精度要求在數十微米，不難想象，對于材料和制造、裝配工藝的要求自然是嚴苛的。為了給透平葉片降溫，葉片都帶了許多小孔，冷空氣（據說也有500度）從孔中噴出為上千度的葉片降溫，而葉片的材料更是各國爭相攻關的焦點之一，這么說一片帶有涂層的葉片價值一臺寶馬車也就不足為奇了。
在燃氣輪機領域，歐美日廠家仍然占據主導地位，西門子柏林燃氣輪機廠，這個每年接待200個參觀團的廠究竟有何魅力？
廠區內的雕像，事實上這是一臺蒸汽輪機，因為該廠成立之初是生產蒸汽輪機，1972年開始交付第一臺燃氣輪機；右側熊是柏林的象征，手臂上的1904和2004，預示著工廠有100年歷史。
擁有百年歷史的廠房放到現在看一點也不過時，據說當時還成為建筑設計界的典范工程，該廠房大膽設計成巨大玻璃窗，采光特別好。這個車間主要做缸體和主軸加工、葉輪組裝、動平衡測試等。盡管后來各種重型加工設備和起重設備齊集，這座廠房的基礎從來沒動過，可見當年建廠時設計者和決策者的遠見。
盡管廠區歷史悠久，但一點也不妨礙其前沿技術的應用。我們來到工廠的3D打印區，看到許多打印好的復雜部件，工作人員介紹說，通過SLM（激光快速融化成型技術）加工，能讓開發周期縮短，更可為一些停產機型部件的維修服務提供快速保障。
SLM加工示意圖
燃氣輪機導葉從3D打印機上移出
當我們在總裝車間參觀時，現場傳來歡快的小提琴聲，一打聽，原來這里即將進行該廠第1000臺重型燃氣輪機的交付儀式，這是一臺即將交付給卡塔爾的設備。
在總裝線上，我們看到一臺正在為中國石家莊客戶組裝的的燃氣輪機，“未來要是大家能有機會去石家莊電廠看運轉中的這臺機器，感覺一定會不一樣！”為我們作講解的西門子中國發電與天然氣集團首席技術官趙作智博士興奮地說道。
參觀結束，照片還沒看過癮吧？還好西門子提供了些美圖，分享給大家，不得不說，盡顯工業之美！
SGT5-4000F燃氣輪機轉子組裝
SGT5-4000F燃氣輪機轉子放置于動平衡倉前
SGT5-8000H燃氣輪機轉子葉片組裝
SGT5-8000H燃氣輪機最終組裝
下一集，我們將走進慕尼黑的一家啤酒廠，品嘗一下新鮮的味道，感受另一種工業之美……
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