輪機(jī)上的“骰子”

西門子正在使用攝影測量技術(shù)來快速精確地測量輪機(jī)部件，從而加快部件處理過程并確保它們符合技術(shù)規(guī)格。

在位于德國米爾海姆的西門子蒸汽輪機(jī)工廠中，重達(dá)14噸的閥體靜靜地躺在木枕上，看起來就像巨人線條起伏的膝蓋。閥體表面布滿了外形與骰子類似的帶有白色斑點(diǎn)的黑色標(biāo)記物。借助攝影測量技術(shù)，工程師可以不使用卷尺或量角器，直接對這些龐大部件的三維尺寸進(jìn)行測量。這項(xiàng)技術(shù)已在米爾海姆的工廠內(nèi)使用，標(biāo)志著西門子首次將這種技術(shù)應(yīng)用于輪機(jī)測量。

節(jié)約時(shí)間

攝影測量技術(shù)并非新興技術(shù)。早在19世紀(jì)中葉，它就已經(jīng)被用于測量建筑物了。在過去20年間，它也曾被用于從空中測量地球表面。利用這種技術(shù)，用戶可以根據(jù)從多個(gè)不同角度拍攝的照片，計(jì)算出三維物體的外形尺寸。在此過程中，相關(guān)軟件將找出不同圖像中的匹配細(xì)節(jié)，再利用這些匹配點(diǎn)根據(jù)相機(jī)已知的成像屬性重構(gòu)物體的三維形狀。

為了測量輪機(jī)部件的三維尺寸，工程師需要在部件表面鉆出許多小孔，整個(gè)過程耗時(shí)約兩小時(shí)。這些小孔還有另一個(gè)作用，即作為數(shù)控銑削的參考點(diǎn)。當(dāng)攝影測量技術(shù)檢測出偏差時(shí)，它們可以作為數(shù)控銑削的參考點(diǎn)，幫助消除偏差。

攝影測量過程將采用配備無失真鏡頭的單反相機(jī)拍攝部件。由于每張照片都必須顯示至少4個(gè)標(biāo)記物，所以一個(gè)閥體需要拍攝約200張照片。

在過去，借助卷尺、指南針和特制劃線臺等工具人工測量這樣的部件要耗費(fèi)長達(dá)24小時(shí)。機(jī)械工程師Sven Illberger是米爾海姆工廠的3D測量技術(shù)專家。他表示：“測量大型組件是我們生產(chǎn)過程中遇到的主要瓶頸?！?/P>

對比實(shí)物部件與CAD模型

完成對輪機(jī)部件的拍照后，專門軟件將對圖像進(jìn)行處理，將標(biāo)記孔變成點(diǎn)云，計(jì)算出部件的三維形狀尺寸。

然后，軟件會借助西門子的專業(yè)知識進(jìn)一步處理這些信息。在此過程中，軟件將對比通過攝影測量得到的實(shí)際數(shù)據(jù)與CAD模型中的設(shè)定值。通常，二者的差距僅有幾毫米。對比完成后，多余的金屬須被銑削掉。

米爾海姆工廠的質(zhì)量保證團(tuán)隊(duì)已使用攝影測量技術(shù)約一年左右。此方法尤其適用于尺寸超過一米，且不要求加工公差小于半毫米的部件。從機(jī)車到風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，西門子有許多這樣的產(chǎn)品。但是，米爾海姆的工程師計(jì)劃將攝影測量技術(shù)最先應(yīng)用于測量其他輪機(jī)部件。Illberger表示，他們正在與柏林的西門子燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)工廠和萊比錫的壓縮機(jī)生產(chǎn)工廠探討實(shí)施的可能性。供應(yīng)商也可采用攝影測量技術(shù)來進(jìn)行最終檢查，提高精度并加速對輪機(jī)部件的處理過程。

此外，位于印度尼西亞芝勒貢的西門子工廠也將引入攝影測量技術(shù)。這座工廠主要為蒸汽輪機(jī)提供鋼制部件。Illberger稱，越早在制造過程中使用攝影測量技術(shù)，在處理輪機(jī)部件時(shí)節(jié)省的時(shí)間和金錢也就越多。他補(bǔ)充道：“我們已朝大型部件的數(shù)字化邁出了一大步?！?/P>

污泥焚燒廠實(shí)現(xiàn)用電自給自足

全球最大的泥污焚燒廠現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)用電自給自足。憑借新近安裝的兩臺蒸汽鍋爐和一臺蒸汽輪機(jī)，它可以利用焚燒過程產(chǎn)生的廢熱來發(fā)電，滿足至少95%的用電需求，而運(yùn)行成本也削減近10%。

在此之前，該廠僅將廢熱用于生產(chǎn)低壓蒸汽。低壓蒸汽可用于多個(gè)不同加工過程，發(fā)電能力有限。西門子旗下獨(dú)立品牌鍋爐專家NEM公司，現(xiàn)已將4臺低壓蒸汽鍋爐中的兩臺更換為高壓鍋爐，并安裝了一臺蒸汽輪機(jī)。這樣一來，該廠可以大大提高廢熱利用效率，并將發(fā)電量提高至原來的9倍。

磷回收

僅在德國，每年就要產(chǎn)生約800萬噸脫水城市泥污。其中約三分之一的泥污為農(nóng)業(yè)部門所利用，但由于農(nóng)業(yè)應(yīng)用對泥污的質(zhì)量要求越來越高，污泥農(nóng)用比例多年來一直未能提升。因此，不論是在專業(yè)焚燒廠進(jìn)行焚燒，還是在水泥廠、燃煤電廠和垃圾焚燒廠用作輔助燃料，焚燒污泥的吸引力與日俱增。專業(yè)焚燒廠其優(yōu)點(diǎn)是可以分離出泥污中所含的寶貴原料，特別是磷肥料的回收利用。

在荷蘭，N.V. Slibverwerking Noord-Brabant（SNB）運(yùn)營著這樣一家污泥焚燒廠，每年處理約45萬噸脫水市政泥污——在大約900攝氏度高溫下焚燒干燥的泥污。

定制鍋爐

對SNB焚燒廠進(jìn)行改造，為其配備兩臺高壓蒸汽鍋爐用于發(fā)電，這對NEM公司（2011年并入西門子）的工程師而言，面臨著兩個(gè)挑戰(zhàn)。他們設(shè)計(jì)的鍋爐必須能適用于這個(gè)建于1997年的焚燒廠。此外，必須盡快安裝好鍋爐，同時(shí)保持焚燒廠部分運(yùn)行，以免中斷市政泥污的處理。

專家們隨后打造出一臺既滿足蒸汽輪機(jī)技術(shù)規(guī)格（450攝氏度蒸汽溫度和60巴壓力），又符合尺寸和重量規(guī)定的鍋爐。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，一定程度上得益于減小鍋爐省煤器爐管的直徑，從而得以減小管壁厚度，減輕重量。此外，有必要根據(jù)高度限制來調(diào)節(jié)管道間距，同時(shí)還應(yīng)考慮燃料的污垢特性。工程師對蒸汽溫度尤其重視。泥污中含有多種不同化學(xué)元素，其中一些化學(xué)元素在極高溫度下會腐蝕金屬。正因?yàn)槿绱?，哪怕鍋爐和蒸汽輪機(jī)能夠在更高溫度下工作，蒸汽溫度被限制在450攝氏度。

然后，由蒸汽來驅(qū)動西門子SST 110工業(yè)蒸汽輪機(jī)。蒸汽輪機(jī)采用兩個(gè)并行模塊。高壓模塊在60巴蒸汽壓力下工作。低壓模塊在2.5巴壓力下供應(yīng)剩余的蒸汽。這種低壓蒸汽主要用于烘干泥污——送到焚燒廠時(shí)，市政泥污含有約75%的水分。改裝高壓鍋爐時(shí)淘汰了原來用低壓蒸汽運(yùn)行的蒸汽電機(jī)，過去該電機(jī)利用450千瓦發(fā)電機(jī)來發(fā)電?，F(xiàn)在，焚燒廠使用一臺3,500千瓦發(fā)電機(jī)，滿足其幾乎全部用電需求。

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