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如今的燃氣輪機必須既高效又極為靈活——西門子全新HL級燃氣輪機能夠滿足這一要求。HL級燃氣輪機適于供應基礎發電量，同時用作可再生能源發電系統的備用系統，它可在聯合循環發電裝置中實現高達63%以上的發電效率。更重要的是，西門子計劃在中期內將HL級燃氣輪機的發電效率提高至65%。

西門子大的燃氣輪機在柏林的生產歷史已有110多年。目前，西門子燃氣輪機中的旗艦產品是SGT-8000H系列，范圍內已有57套SGT-8000H燃氣輪機投入商業運行。其發電效率高達61.5%，這是2016年在杜塞爾多夫Fortuna聯合循環發電廠測得的數據。 然而，現在西門子發布的HL級燃氣輪機進一步提高了發電效率，它可在聯合循環發電裝置中實現高達63%以上的發電效率。西門子發電與天然氣集團銷售總裁Karim Amin解釋道，“新的燃氣輪機進一步優化了H級的成熟設計。”

為了實現更高燃燒溫度，西門子工程師優化了燃氣輪機的不同部件，如渦輪葉片上的陶瓷涂層。

針對更高燃燒溫度而設計

更高燃燒溫度是提高發電效率的關鍵要素。全新HL級燃氣輪機將燃燒溫度提高了約100開爾文。為了實現這一點，西門子工程師優化了燃氣輪機的不同部件，如渦輪葉片上的陶瓷涂層。西門子大型燃氣輪機產品經理Guido Schuld解釋道，“高溫會在陶瓷涂層與葉片金屬之間產生很高應力，這將導致涂層開裂。因此，我們使用激光器將表面陶瓷涂層切割成一個個方塊。這可以減輕應力，因為這些方塊可以像高速路路面混凝土板一樣朝著對方擴展。這樣，我們就可以使用更厚涂層和更高溫度。”然而，渦輪葉片內部結構也有助于增強部件的耐高溫性能。譬如，采用新型鑄造工藝，開發人員進一步優化了葉片的風冷通道，從而改善散熱效果。

優化壓氣機進一步提高發電效率

工程師還改進了燃氣輪機進氣口處的壓氣機。經改進后，它現在只有12個壓縮級，比SGT-8000H系列少1級。這可節省發電裝置內部空間和燃氣輪機運輸所需空間。為確保空氣經充分壓縮，我們調節了壓氣機葉片，以實現大氣動效率。Schuld表示，“可以將之與飛機翼尖做比較，為避免惱人的湍流，翼尖是彎曲的。此外，我們使用更*的仿真技術，計算并優化了壓氣機的各個級在諸如氣候和工況等不同條件下的相互作用。”

提高發電效率有許多好處。對于天然氣價格較高的國家，其益處是，提高發電效率能為發電公司大大節省成本。譬如，許多亞洲國家就是這種情況，它們依賴于油輪運輸的較為昂貴的液化天然氣（LNG）。Amin說：“我們的研究表明，相比于SGT-8000H系列，新的HL級燃氣輪機可將發電成本再降低5%。得益于此，在天然氣價格較高的國家，每年每臺燃氣輪機可以節省1500萬到2000萬美元成本。另外，新型燃氣輪機可以減少排放二氧化碳，因為實現相同發電量所需燃料更少。”

可再生能源發電的*搭檔

*的燃氣輪機不僅必須極其高效——隨著可再生能源發電在電力構成中的占比越來越大，它們還必須實現高靈活性。陰天或無風的時候，燃氣電站必須接替可再生能源發電系統，確保穩定供電。然而，要做到這一點，電站運營者必須能夠迅速啟動和關閉這些發電裝置。在這方面，新的HL級燃氣輪機也青出于藍而勝于藍。HL級燃氣輪機啟動時的性能爬升速率為每分鐘85 MW，比SGT-8000H系列高30 MW。Amin表示，“這使得HL級燃氣輪機成為可再生能源發電的*搭檔。”

配備SGT5-8000H燃氣輪機，杜塞爾多夫Lausward電廠Fortuna聯合循環發電廠仍然是可持續發展性的發電裝置之一。

為了改良新的HL級燃氣輪機，以滿足世界各地的客戶各不相同的要求，自2015年開始研發以來，來自許多不同西門子業務部門的代表參與了研發過程，包括戰略專家和銷售專家，以及工程師和制造專員及服務專員。

3D打印的燃氣輪機部件

為了進一步縮短研發周期，西門子采用了新型制造技術。在柏林的工廠就可以看到一種這樣的技術。在那里，隔著3D打印機的玻璃窗板，激光束掃過金屬粉末。激光束所到之處，火花熠熠，一個部件就這樣逐層制造出來。3D打印加快了原型部件的生產和測試，有助于盡早提供新技術。西門子的新型制造工藝專家Ingo Kelbassa指出，“增材制造特別適合燃燒器和燃氣輪機的高溫部件。3D打印開辟出全新的設計空間。譬如，它使我們得以優化渦輪葉片內部的風冷通道。”

新的西門子燃氣輪機經專門設計，可輕松連接至西門子為電廠運營者提供的數字服務。它們亦可連接至MindSphere——西門子基于云的開放式物聯網操作系統。MindSphere提供了許多強大的分析工具，以便客戶直接洞悉機器的運行數據，幫助他們做出決策。

西門子已經在柏林工廠以及德國首都附近的清潔能源中心，對新的HL級燃氣輪機進行了廣泛深入的測試。西門子計劃于2018年年中，在合作伙伴之一、北卡羅來納州的Duke Energy公司的場地上建造*臺HL級燃氣輪機發電裝置。這個發電裝置的燃氣輪機將接入當地電網，并于2020年開始投入運行。新的HL級燃氣輪機將為進一步的發展奠定技術基礎。Amin說：“我們希望在中期內，HL級燃氣輪機的發電效率可達到65%。”

數字量模塊
• 模擬量模塊
• F 數字量/模擬量模塊
• 防爆型數字量模塊
• 防爆型模擬量模塊
• 功能模塊
• 通信處理器
• 模塊
• 連接

優勢
• 安裝簡便
通過前端連接器連接傳感器/執行器。可使用以下連接方式進行連接：
• 螺釘型接線端子
• 彈簧型接線端子
• 快速連接（絕緣穿刺）
更換模塊后，只需將連接器插入相同類型的新模塊中，并保留原來的布線。前端連接器的編碼可避免發生錯誤。
• 快速連接
連接 SIMATIC TOP 更加簡單、快速（不是緊湊 CPU 的板載 I/O）。可使用預先裝配的帶有單個電纜芯的前端連接器，和帶有前端連接器模塊、連接線纜和端子盒的完整插件模塊化系統。
• 高組裝密度
模塊中為數眾多的通道使 S7-300 實現了節省空間的設計。可使用每個模塊中有 8 至 64 個通道（數字量）或 2 至 8 個通道（模擬量）的模塊。
• 簡單參數化
使用 STEP 7 對這些模塊進行組態和參數化，并且不需要進行不便的轉換設置。數據進行集中存儲，如果更換了模塊，數據會自動傳輸到新的模塊，避免發生任何設置錯誤。使用新模塊時，無需進行軟件升級。可根據需要復制組態信息，例如用于標準機器。

設計
許多不同的數字量和模擬量模塊根據每一項任務的要求，準確提供輸入/輸出。
數字量和模擬量模塊在通道數量、電壓和電流范圍、電氣隔離、診斷和警報功能等方面都存在著差別。在這里提到的所有模塊范圍中，SIPLUS 組件可用于擴展的溫度范圍 -25… 60°C 和有害的空氣/冷凝。
診斷、中斷
許多模塊還會監控信號采集（診斷）和從過程（過程中斷）中傳回的信號。這樣便可對過程中出現的錯誤（例如斷線或短路）以及任何過程事件（例如數字輸入時的上升邊或下降邊）立刻做出反應。使用 STEP 7，即可輕松對控制器的響應進行編程。
模塊
用于測試和仿真時，模擬量模塊可插入到 S7-300。該模塊通過 LED 轉換和指示輸出信號，實現對編碼器信號的模擬。
該模塊可插入到任何地方（不必遵守插槽規則）。該虛擬模塊為未組態的信號模塊預留了一個插槽。稍后安裝該模塊時，整個組態的機械配置和地址分配均不會更改