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機床精度制約風電設備發(fā)展

http://www.twesms.com 2015年09月19日        

  風力發(fā)電站裝備主要包括以下幾部分:變速箱(升速箱)、發(fā)電機組、葉片、塔基和變電站等。目前,風力發(fā)電逐漸向大功率機組發(fā)展,要求高可靠性、壽命周期長,因此零部件的精度、功能要求很高。
  隨著風力發(fā)電技術的發(fā)展,風電機組的原理和結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化,未來的風電機組在向結(jié)構(gòu)簡單化、體積減小的方向發(fā)展。目前,我國正在開發(fā)無齒輪箱風力發(fā)電機組。如哈爾濱發(fā)電設備集團的發(fā)電設備工程研究中心開發(fā)了無齒輪箱變速變槳永磁風力發(fā)電機組,正在研制“變速恒頻風力發(fā)電機組”和“直驅(qū)型變速風力發(fā)電機組”等,可代替帶齒輪箱傳動的異步發(fā)電機組,具有制造成本低、運行可靠、維修簡便等優(yōu)點,并具有自主知識產(chǎn)權(quán)。
  目前,生產(chǎn)最多的是有齒輪箱風力發(fā)電機組,由于結(jié)構(gòu)比較復雜,完成其各種部件的制造需要不同機床設備進行加工。
  風機的變速箱主要由箱體、行星輪系和變速機構(gòu)等組成。風機變速箱體屬于大型箱體,根據(jù)發(fā)電量的不同,直徑約2~3m,大部分為分體結(jié)構(gòu)。加工需要鏜桿直徑約160250mm的數(shù)控落地銑鏜床和大型臥式加工中心、龍門加工中心等,加工精度要求較高,目前主要使用的是進口設備。
  變速箱內(nèi)的齒輪加工量很大,需要對大型內(nèi)齒圈、圓柱直齒輪和斜齒輪等進行成批生產(chǎn)。主要加工設備為大型數(shù)控立式滾齒機、數(shù)控插齒機、數(shù)控磨齒機等。這些齒輪加工機床中,大規(guī)格數(shù)控齒輪機床普遍要求具有高效、重載、重切、剛性好的特點,主要依靠進口,中小型采用國產(chǎn)設備。其中大規(guī)格、大模數(shù)齒輪和齒圈采用數(shù)控成型銑齒機和數(shù)控成型磨齒機,數(shù)控成型銑齒機要求大切深、大進給、滾速高。數(shù)控成型磨齒機要求精度達到5級以上,自動化程度高、自動調(diào)心、自動測量、自動修形、穩(wěn)定性高。目前,國內(nèi)制造風電用變速箱的企業(yè)主要有南京高精齒輪有限公司。該廠生產(chǎn)任務非常忙,長期三班倒,還是不能完全滿足市場需求,因此要求加工設備穩(wěn)定、可靠,目前該廠使用的齒輪加工機床基本上是進口設備。
  風電用發(fā)電機的原理和結(jié)構(gòu)與火電等其他發(fā)電機基本一樣。風電大都使用千瓦級發(fā)電機,比較火電使用的萬千瓦級發(fā)電機,屬于不同級別的機組。從制造角度上看沒有太大難度,能制造火電發(fā)電機組的企業(yè),一般都能滿足制造風電發(fā)電機組的要求。但是,風電發(fā)電機要求使用壽命達到20年以上,對其穩(wěn)定性和可靠性要求更高。
  風機的葉片大多采用環(huán)氧玻璃纖維或碳纖維等復合材料制作。葉片設計主要采用全三維氣動仿真和結(jié)構(gòu)有限元仿真,使用真空灌注工藝進行葉片生產(chǎn)。機械加工較少,部分需要沖切成型。
  葉片的變槳機構(gòu)主要有變槳電機、減速器和變槳控制器等。對制造設備沒有特殊要求,國內(nèi)機床可以滿足需求。
  偏航機構(gòu)主要部件是帶內(nèi)外齒的大型軸承和4個小齒輪及變速裝置等。該種大型軸承目前國內(nèi)還不能制造,主要依靠進口。國內(nèi)天馬股份將進行偏航機構(gòu)用的大型軸承開發(fā)制造。其加工設備主要是一些要求較高的專用機床裝備,如CCMT2008展覽會上,齊重數(shù)控裝備股份有限公司展出的3臺大型數(shù)控專用機床,就是為加工制造風電大型齒輪的設備。
  

 

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