3D-Druck für industrielle Hochleistungsturbinen

Die Gasturbine besteht aus einem Lufteinlass, einem Verdichter, einer Brennkammer, einer Turbine und einem Heißgasauslass. Die Luft, die durch das Triebwerk strömt, wird durch den Verdichter komprimiert. In der Brennkammer wird die komprimierte Luft mit Kraftstoff vermischt und verbrannt, um die kinetische Energie des Stroms zu erhöhen. In der Turbine wird die kinetische Energie des Stroms in mechanische Energie umgewandelt. Diese mechanische Energie wird zum Antrieb des Gasturbinenverdichters und des Generators (zur Stromerzeugung) oder anderer angetriebener Geräte (z. B. des Verdichters zum Pumpen des Gases/Öls durch die Pipelines) verwendet. Während des Betriebs sind die Komponenten im Heißgasweg des Triebwerks hohen Temperaturen ausgesetzt, die manchmal über 1.000 °C betragen (z. B. Schaufeln und Leitbleche). Dies wiederum führt zu einem hohen Verschleiß der Heißgaspfadkomponenten. 

Das gilt auch für die Brennerspitze - den Punkt, an dem die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches erfolgt. Hier sind die Auswirkungen von Verschleiß und Abnutzung deutlich zu sehen und zu messen. Der Hersteller hat strenge Tests durchgeführt, um eine vorgeschriebene Betriebsdauer festzulegen, nach der die Brenner normalerweise repariert werden müssen.

Das herkömmliche Reparaturverfahren erforderte die Vorfertigung großer Teile der Brennerspitze.

Diese vorgefertigte Einheit wird für den Austausch der Brennerdüse nach der vorgegebenen Betriebszeit verwendet (Ausschneiden der alten Düse und Aufschweißen der vorgefertigten Düse). Herkömmliche Reparaturverfahren können sehr zeitaufwendig sein und erfordern eine große Anzahl von Teilprozessen und Prüfungen. Um das Reparaturverfahren zu vereinfachen und zu beschleunigen, wurde bei Siemens die Technologie der additiven Fertigung eingeführt.

Zahlen, Daten und Fakten verdeutlichen den Erfolg des neuen Reparaturverfahrens. Auf das zentrale Anliegen - die Verkürzung der Reparaturzeit - wird Siemens Industrieturbomaschinen einen wesentlichen Einfluss nehmen können: Für den Betreiber ist es ebenso wichtig, dass die Turbinen schnell wieder einsatzbereit sind. Damit eröffnen sich auch zusätzliche Möglichkeiten für Kostensenkungspotenziale im Reparaturprozess und bei der Wartung.

Neben der Verbesserung des eigenen Reparaturprozesses kann Siemens nun auch seinen Kunden strategische Vorteile bieten: Dank des neuen Verfahrens können die Experten Verbesserungen an der Turbinentechnik vornehmen, indem sie die Komponenten in den Reparaturprozess integrieren. Auf diese Weise können die Betreiber die neueste Technologie nutzen, auch wenn ihre Turbinen schon viele Jahre im Einsatz sind. 

Dr. Vladimir Navrotsky, Leiter Technologie und Innovation bei Siemens Energy Service, Oil & Gas and Industrial Applications, fasst zusammen: "Mit dieser neuen Reparaturtechnologie wollen wir diese hochpräzisen Arbeiten viel schneller durchführen."

Nicht nur die schwedische Siemens-Tochter sieht in dem Projekt einen großen Erfolg. "Wir haben unsere Technologie erfolgreich in den Bereich der Reparatur gebracht. Wir haben gezeigt, dass wir in der Lage sind, unser System schnell auf kundenspezifische Anforderungen zu modifizieren. In diesem Fall waren die Änderungen sowohl an der Hardware als auch an der Software erheblich. Alle Beteiligten können zufrieden zurückblicken, nicht nur auf das Ergebnis, sondern auch auf den Weg dorthin", sagt Stefan Oswald von EOS.