1. Prozess der Radialkompressoren

Das Projekt „Westgas nach Ostchina“ ist ein nationales strategisches Vorhaben, das darauf abzielt, die reichen Erdgasvorkommen im Westen des Landes in die wirtschaftlich stark entwickelten Regionen im Osten zu transportieren.
Der gesamte Bauverlauf erstreckt sich über ein komplexes Gelände und mehrere Provinzen und stellt strenge Anforderungen an den Pipelinebau, den Betrieb der Anlagen sowie das Sicherheitsmanagement.
Durch die Umsetzung dieses Projekts ist es unserem Land nicht nur gelungen, die Energieknappheit in den östlichen Regionen wirksam zu lindern, sondern auch eine optimierte Allokation der Energieressourcen sowie eine nachhaltige wirtschaftliche und gesellschaftliche Entwicklung zu erreichen.
Heute möchte ich Ihnen, als Angehöriger der Provinz Anhui, die Hauptstation des anhuiischen Abschnitts des Projekts „Westgas nach Osten“ vorstellen – die Kompressionsstation Dingyuan. Auf dem ostanhuiischen Boden liegt die Kompressionsstation Dingyuan wie ein stählerner Gigant ruhig am Wasserscheidegebiet zwischen Jianghuai. Als die größte unbemannte Kompressionsstation im Rahmen dieses Großprojekts sorgt sie jedes Jahr dafür, dass 8 Milliarden Kubikmeter Erdgas über Berge und Flüsse transportiert werden. Während man sich oft von der gewaltigen Pracht der stählernen Pipelines beeindruckt zeigt, wird häufig übersehen, welche präzisen Werkzeuge auf molekularer Ebene agieren – es sind diese industriellen Schneidwerkzeuge mit Nanometergenauigkeit, die das Herzstück der Turbinenräder formen und damit die lebenswichtige Energieversorgung des Landes sichern.

II. Das treibende Herz der Energiehauptader des Bahnhofs Dingyuan

Die Druckstation Dingyuan verfügt über eine „3+1“-Anlagenkonfiguration: drei gasgetriebene Verdichteraggregate der 30-MW-Klasse stehen einem elektrisch angetriebenen Aggregat der 25-MW-Klasse als Reserve gegenüber. Diese redundante Auslegung gewährleistet, dass auf der Jianghuai-Ebene in einer Höhe von 36 Metern der Erdgasdruck stabil auf 10 MPa erhöht werden kann. Jeder zentrifugale Verdichter der Station erreicht eine Drehzahl von 5.600 U/min – das entspricht 93 vollkommene Umdrehungen pro Sekunde – und liefert eine Leistung, die der gleichzeitigen Betreibung von 300 2,0-Tonnen-Automotoren entspricht.

Im Kompressorgehäuse rotiert das 1,2 Meter durchmessende Laufrad mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 340 Metern pro Sekunde – eine Geschwindigkeit, die das 1,3-Fache der Reisegeschwindigkeit eines Verkehrsflugzeugs beträgt. Unter solch extremen Betriebsbedingungen wirkt auf die Laufradschaufeln eine Zentrifugalkraft, die dem Gewicht von 30 afrikanischen Elefanten entspricht. Das Besondere an der Station Dingyuan liegt in ihrem intelligenten Steuerungssystem, das in Echtzeit die Daten von 1.325 Sensoren überwacht und so gewährleistet, dass das Laufrad stets innerhalb einer Schwingungstoleranz von 0,05 Millimetern betrieben wird.

II. Das Laufrad schnitzt den Energiepuls in der Mikrowelt

Moderne Kompressor-Laufräder werden aus der Titanlegierung TC4 im Vollbearbeitungsverfahren gefräst; dieses Material in Luftfahrtqualität weist eine Festigkeit doppelt so hoch wie die von herkömmlichem Stahl auf, ist jedoch um 40 % leichter. Auf einer fünfachsigen CNC-Werkzeugmaschine werden aus einem Rohling mit einem Durchmesser von 800 Millimetern mit einem Kugelkopffräser von 0,2 Millimetern 36 nur 3 Millimeter dicke, verdrehte Schaufeln herausgearbeitet. Während des Bearbeitungsprozesses muss das Werkzeug mehr als 12.000 Änderungen seiner räumlichen Bahn bei unterschiedlichen Winkeln vollziehen – ein Vorgang, der im mikroskopischen Maßstab einem hochpräzisen Ballett gleichkommt.

Die Genauigkeitsanforderungen an die Profilgeometrie der Laufradkanäle liegen bei IT4, mit einer Oberflächenrauheit von Ra 0,4 μm. Das bedeutet, dass auf einer Skala, die nur etwa ein Zweihundertstel des Durchmessers eines menschlichen Haares beträgt, keinerlei mit bloßem Auge nicht sichtbare Bearbeitungsvibrationen auftreten dürfen. Gemeinsam mit dem Ingenieurteam von Shanghai Electric hat Arrowstone durch die Entwicklung eines Algorithmus zur Unterdrückung der Schneidvibrationen die Amplitude der Bearbeitungsvibrationen auf unter 0,8 μm begrenzt – eine Präzision, die dem Eingravieren eines klar erkennbaren Miniaturbildes des „Panorama des tausend Meilen langen Flusses und der tausend Berge“ in den Rand einer sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Münze entspricht.

3. Die Werkzeugrevolution: Chinesische intelligente Fertigung

Für die Bearbeitung von Laufrädern werden Vollhartmetall-Werkzeuge eingesetzt, die bei einer Schnittgeschwindigkeit von 150 m/min eine radiale Rundlaufgenauigkeit von nur 0,01 mm aufrechterhalten müssen. Die Schneidkante dieser ultrafeinkörnigen Wolframkarbid-Werkzeuge weist einen Krümmungsradius von lediglich 3 µm auf – das entspricht einem Zehntel des Durchmessers eines COVID-19-Virus. Die von Shenyang Machine Tool entwickelte Nanobeschichtungstechnologie ermöglicht die Abscheidung einer 500-lagigen, insgesamt 2 µm dicken TiAlN-AlCrN-Verbundbeschichtung auf der Werkzeugoberfläche, wodurch die Standzeit des Werkzeugs um das Dreifache erhöht wird.

Heimische Fünf-Achsen-Werkzeugmaschinen erreichen heute eine räumliche Positioniergenauigkeit von 5 µm, und ihre Bearbeitungseffizienz ist gegenüber importierten Anlagen um 27 % gestiegen. Im Rahmen des zweiten Bauabschnitts des Bahnhofs Dingyuan hat das Unternehmen Jianchuanshi eine Wellenschneidenfräse entwickelt, die durch eine Veränderung der Kraftrichtung beim Spanabtrag die Bearbeitungseffizienz für Titanlegierungen um 40 % erhöht. Diese Durchbrüche haben die Herstellungskosten für Turbinenräder um 35 % gesenkt und die Lieferzeit von 18 auf 9 Monate verkürzt.

Als der letzte Abendrotstrahl über die silberne Kuppel des Bahnhofs Dingyuan hinweggleitet, trägt das Summen der Kompressoren – getragen von der Präzision und Geschwindigkeit chinesischer Fertigung – saubere Energie bis in die 1.600 Kilometer entfernte Region des Yangtze-Flussdeltas. Auf diesem Boden, der einst die Reformen im Dorf Xiaogang miterlebte, schreibt eine neue Generation von Industriearbeitern mit einer Beharrlichkeit auf Nanometerebene die Energielegende des „Made in China“ weiter. Mit jedem Dreh der Turbinenblätter wird nicht nur ein kraftvoller Erdgasstrom transportiert – zugleich vermittelt sich auch die chinesische Antwort auf das Zeitalter der präzisen Fertigung.

„Bei der Einsicht in die imposant errichteten Kompressorenaggregate der Umschlagstation Dingyuan des Projekts ‚Westgas nach Osten‘ sind diese sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Laufräder nicht nur Träger der gewaltigen Antriebskraft sauberer Energie, sondern verkörpern zugleich das höchste Streben nach präziser Fertigungstechnik. So wie jede Schneidwerkzeugfläche, die auf der Metalloberfläche eine perfekte Oberflächenform erzeugt, eine exakte Steuerung der Prozessparameter erfordert, verfolgt die Firma Jianchuanshi konsequent das Leitbild der Mikrometergenauigkeit und engagiert sich unermüdlich in der Bearbeitung zentraler Komponenten für Energieanlagen. Von der fünfachsigen simultanen Bearbeitung von Laufrädern bis hin zu Schneidwerkzeugen mit ultraharten Beschichtungen liefert Jianchuanshi eigenständige, vollständig kontrollierbare Fertigungslösungen, die der präzisen Herstellung von Schlüsselkomponenten nationaler Großprojekte innovative Impulse verleihen. Während das dröhnende Brummen der Kompressoren durch die Wirtschaftsregion des Jangtse widerhallt, nimmt Jianchuanshi derzeit die Inbetriebnahme eines neuen intelligenten Zerspanungssystems vor – ein Staffellauf, der ganz im Zeichen des chinesischen Managements steht; wir bleiben stets an vorderster Front, wenn es um Durchbrüche in der Präzisionsbearbeitungstechnik geht.“