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可再生能源正在全面挑戰(zhàn)傳統(tǒng)能源的產(chǎn)出方式，比如2016年光伏上網(wǎng)價格和風(fēng)電電價均已出臺下調(diào)方案。雖然趨勢如此，但國家能源局近年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,發(fā)電量的七成仍源自火電發(fā)電，包括水、風(fēng)、核電、太陽能等新能源并未對傳統(tǒng)能源形成強勢沖擊。
" M6 G5 k+ |0 F: B3 U. g 可是,目前國內(nèi)電力市場已日趨飽和，在國家扶持新能源的政策下，火力發(fā)電等傳統(tǒng)發(fā)電形式“上大壓小”，采用大功率設(shè)備已成為電力行業(yè)的共識。1 u0 ?& v9 u5 L; C' _' V/ W
“大”帶來的挑戰(zhàn)+ m4 v& u6 |( |6 a! b6 O
作為我國制造大型電力設(shè)備的主力廠商，上海電氣電站設(shè)備有限公司發(fā)電機廠（SEPC）隸屬于上海電氣集團股份有限公司電站集團，是與德國西門子公司合資的企業(yè)，主要從事火電、核電、燃機領(lǐng)域的大型發(fā)電機成套產(chǎn)品的研發(fā)和制造。
4 N: g% w- x7 i* a1 I 從2004年開始，上海發(fā)電機廠火力發(fā)電機組的生產(chǎn)、銷售，以及訂單數(shù)量連續(xù)保持世界第一。近幾年公司1000MW等級水氫冷機組每年的訂單量基本穩(wěn)定在9000MW～13000MW范圍內(nèi)，國內(nèi)市場占有率約80%，600MW等級水氫冷機組年訂單量穩(wěn)定在6000MW～9000MW，國內(nèi)市場占有率約60%，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷多個國家。
- E* K" ]. ^" n 我國現(xiàn)有的300MW、600MW、1000MW水氫冷汽輪發(fā)電機效率、年運行小時等參數(shù)均已達(dá)到國際先進(jìn)水平，近年國家規(guī)定國內(nèi)能生產(chǎn)的亞臨界600MW及以下容量機組一般不再進(jìn)口，這加快了對我國電站建設(shè)制造業(yè)的發(fā)展。電站制造業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，法國、德國、日本、俄羅斯、美國的大型核電站、火電站的絕大部分機組都是本國制造的。
. n" }' [% ] [, D* C. ` M 隨著“上大壓小”政策的實施，SEPC目前已經(jīng)形成完善的空冷50MW～200MW等級、雙水內(nèi)水冷60MW～340MW等級、水氫冷200～1000MW等級等系列產(chǎn)品，在超超臨界1000MW級火電、核電及燃?xì)廨啺l(fā)電機等重大項目上實現(xiàn)了歷史性突破，目前正在研發(fā)國際上最大容量的1800MW級核電發(fā)電機、1200MW級火電發(fā)電機等產(chǎn)品，以形成新的發(fā)電機核心技術(shù)，不斷提高企業(yè)核心競爭力。走進(jìn)SEPC的廠房，可看到：主廠房長312米，寬36米，高34米，吊重能力可達(dá)500噸，具備了可加工目前世界上最大容量——1800MW四極核電發(fā)電機和年產(chǎn)量3000萬千瓦的生產(chǎn)能力。
& v; r6 n# L/ i8 C' f- [3 M 隨著等級的提升，發(fā)電設(shè)備尺寸也隨之加大，動輒上百噸、幾十米的大型設(shè)備給加工帶來的不僅僅是不便，加工難度也隨之提升。
1 j% B9 {) S- n- D; | 由于發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品的特性，對設(shè)備的可靠性有著嚴(yán)格的要求。比如轉(zhuǎn)子是大型電力設(shè)備——發(fā)電機中的核心部件，其加工質(zhì)量的好壞影響了發(fā)電機的運行質(zhì)量。且轉(zhuǎn)子胚件尺寸大，成本不菲，供應(yīng)有限，雖加工要求高，但也必須加工零失誤率。
1 l1 u5 F$ x; y$ S7 _ 此外發(fā)電設(shè)備中其他一些典型關(guān)鍵零部件如轉(zhuǎn)子輪槽以及轉(zhuǎn)子嵌線鳩尾槽等的切削加工，由于被加工材料屬于耐熱高強度合金鋼、不銹鋼等難加工材料，切削量大、切削負(fù)荷重，對數(shù)控刀具的切削性能，諸如高溫紅硬性、彎曲剪切強度、抗磨損性、抗粘接性、摩擦系數(shù)等有很高的要求。
4 Y7 a; b* U; {4 w% v% q 但難點正是關(guān)鍵點�？刂坪蜏p少二極轉(zhuǎn)子嵌線槽的切削變形，是提高轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)精度、保證發(fā)電機運行品質(zhì)的關(guān)鍵。一般來說嵌線槽在加工中發(fā)生變形，嵌線槽槽口變形量可達(dá)到0.5mm。要減小變形，必須選擇合適的切削力并減小降低殘余應(yīng)力。這不僅對工藝工程師和操作人員提出了高要求，其高精度復(fù)雜型面的切削對數(shù)控刀具本身的精度也提出了更高的要求。
2 Z ?. P; W) w( Z" E! r3 g 難點重重
% e( L' ?" H l/ C) G4 W* y 機加工是發(fā)電機組生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，發(fā)電機轉(zhuǎn)子、定子、機座等部件切削量很大，對機床和刀具要求都很高。汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)軸嵌線槽是采用專用可轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)子槽盤銑刀，在數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床上加工而成。由于轉(zhuǎn)軸材質(zhì)為高強度合金鋼，切削槽深、銑刀直徑大、切削速快，對刀具綜合性能要求很高。 # K/ U$ J8 R& e5 F6 P% [" _
以轉(zhuǎn)子加工為例，鍛造出的原材料工件首先要經(jīng)過車削，然后是銑削加工。銑削分粗銑和精銑，每個工序分兩步走�！般姴郾仨氁侄�，因為牽扯到轉(zhuǎn)子的動平衡。”這是每個工藝操作人員都所熟稔的。 ) I& I8 Q- Z5 q) S5 J& B4 V* R
轉(zhuǎn)子本體外圓有一圈軸向方向的嵌線槽，業(yè)內(nèi)也稱之為轉(zhuǎn)子縱樹型輪槽，有時每個轉(zhuǎn)子的嵌線槽會多達(dá)30多條。發(fā)電機轉(zhuǎn)子槽形整體加工要求較高：整槽寬度公差要求≤0.2mm、等分度要求≤0.02°、粗糙度要求≤Ra3.2，其次工藝要求的加工效率要高，需要兼顧機床加工性能及刀具切削性能。
# ~6 V% T$ ]# F) e 要提高產(chǎn)品的性能一般有兩種途徑，一是加大資金投資購買設(shè)備，或者求助外協(xié)；還有一種辦法就是對刀具切削工藝進(jìn)行改進(jìn)——這是最直接的手段，如果刀具的切削效率能夠提高一倍，就相當(dāng)于增加了一臺機床，它帶來的效果立竿見影，事半功倍。SEPC的轉(zhuǎn)子槽加工工序中大量使用了各種盤銑刀和鳩尾銑刀，所用刀具以德國瓦爾特公司提供的可轉(zhuǎn)位盤銑刀和可轉(zhuǎn)位鳩尾銑刀為主。 3 ?' d* r7 \ w7 X: z! T
國內(nèi)發(fā)電機制造技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，制造工藝也從手工、機械、數(shù)顯加工為主，逐步發(fā)展到數(shù)控智能化加工，轉(zhuǎn)子嵌線槽內(nèi)鳩尾槽的加工刀具從之前高速鋼材質(zhì)演變到可轉(zhuǎn)位刀片刀具。 ( s" Z6 \& K0 Z E
應(yīng)用在300MW等級上的粗齒型粗銑盤銑刀是瓦爾特和SEPC的首個合作成果。因為轉(zhuǎn)子槽粗加工余量大，要求良好的排屑功能，此外關(guān)鍵還不能出現(xiàn)拉鐵圈、磨痕。現(xiàn)在瓦爾特刀具在SEPC的應(yīng)用已經(jīng)越來越多，只要有新的產(chǎn)品設(shè)計都會在第一時間看到瓦爾特資深技術(shù)人員的參與。 2 K8 f) w) `3 d
同時，降本增效也是SEPC選擇刀具的重要條件。比如600MW鳩尾槽由高速鋼刀具更換為瓦爾特的刀具后粗糙度由原先的Ra6.3提高至不大于Ra3.2，加工效率由原先使用高速鋼刀具加工每個槽需90分鐘，提高到使用硬質(zhì)合金刀具后只需30分鐘。雖然刀片消耗成本略高于高速鋼刀具方案，但由于加工工時減少，且加工進(jìn)給量由于比原先提高不少：可以從原來的不足100mm/min提高到240～280mm/min，綜合計算下來，實際加工成本的降低依然可觀。
6 z/ _. G. q8 ?, n: `, H 據(jù)悉，目前1000MW水氫冷、600MW水氫冷III型、300MW水氫冷是SEPC訂單最多的拳頭產(chǎn)品，年產(chǎn)臺份數(shù)在25～35臺，每年總的產(chǎn)品制造容量穩(wěn)定在2000~3000萬千瓦（3000萬千瓦機組一年發(fā)電量可達(dá)2400億度）。此外水冷機組也是SEPC另一項引以為傲的自主開發(fā)產(chǎn)品，至今已累積制造的水冷機組臺份數(shù)超過650臺。目前，SEPC也已經(jīng)在研發(fā)世界660MW最大水冷發(fā)電機組及1200MW等級世界最大二極發(fā)電機機組。 3 \# \: Y8 i9 g% [" {
隨著中國裝備制造業(yè)的發(fā)展，未來生產(chǎn)企業(yè)對機床和刀具的要求也越來越高。金屬切削機床和刀具作為切削加工的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“孿生兄弟”，機床依靠優(yōu)良的“牙齒”才能發(fā)揮最佳作用。可以說刀具性能和質(zhì)量直接影響到整體生產(chǎn)效率的高低、加工質(zhì)量的好壞，以及生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益，所以國外企業(yè)才有“企業(yè)的紅利在刀刃上”的說法。 |
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發(fā)表于 2016-1-11 14:27:14
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