中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會調(diào)研顯示邪慧,核電和風(fēng)電裝備制造需要的機(jī)床特點(diǎn)是:大規(guī)格、大噸位、高剛度滓玖、高可靠性。目前质蕉,與核電工業(yè)和風(fēng)電工業(yè)的要求相比势篡,國產(chǎn)機(jī)床的可靠性和穩(wěn)定性還有一定差距。
可靠性是核電加工設(shè)備的命脈
核電站的裝備主要包括三部分:核島(一回路)模暗、常規(guī)島(二回路)禁悠、輔助裝備念祭。
核島部分主要由反應(yīng)堆堆芯、蒸汽發(fā)生器撤筐、穩(wěn)壓器和主泵組成裙系,其中反應(yīng)堆堆芯包括壓力容器、核燃料棒束午伍、驅(qū)動機(jī)構(gòu)等部件眼膊。常規(guī)島由水泵、汽水分離器傲轮、蒸汽輪機(jī)舆鸿、發(fā)電機(jī)、蒸汽凝聚器等組成百膳。此外翰发,有支持系統(tǒng)正常運(yùn)行和保證反應(yīng)堆安全的輔助設(shè)備。這些是核電站設(shè)備的主要組成部分冀态。
這些設(shè)備主要部件的制造可分為以下幾種類型吮骑,需要不同機(jī)床設(shè)備進(jìn)行加工。
壓力容器殼體赋遇、蒸汽發(fā)生器殼體循头、穩(wěn)壓器殼體等大型圓桶類部件,基本上屬于兩端帶有封頭的圓桶形部件炎疆,但直徑和高度有所不同贷岸。壓力容器和蒸汽發(fā)生器的直徑取決于核電站發(fā)電機(jī)組的大小。
目前磷雇,主要生產(chǎn)百萬千瓦級核電設(shè)備偿警,壓力容器的直徑5~8m或更大,長度約20m唯笙,分為4~5節(jié)螟蒸,焊接而成,材料為特種鋼崩掘。毛坯為圓柱形鍛件七嫌,需要萬噸壓力機(jī)鍛壓成型。后續(xù)切削加工需要超重型數(shù)控立式車床苞慢、超重型數(shù)控臥式車床诵原、大鏜桿多軸聯(lián)動數(shù)控鏜銑床、數(shù)控龍門鏜銑床挽放、五軸聯(lián)動車銑中央等狠寒。這些設(shè)備規(guī)格大,對于加工精度质脐、主軸轉(zhuǎn)速和快速移動等參數(shù)并沒有特別要求伐狼,但是由于這些工件的價格昂貴臣塑,而且沒有備件,要求成品率必須100%岁十,因此對機(jī)床的可靠性和穩(wěn)定性有很高的要求特干。
一座核電站需要10多種200多臺各種類型的泵,這些泵都屬于離心泵惦踩。其中主泵(1級泵)是位于核島心臟部位的要害部件涨剧,是核電運(yùn)轉(zhuǎn)控制水循環(huán)的要害,屬于核電站的一級設(shè)備敲骏,每個蒸汽發(fā)生器有一個主泵樊淑。
核島中主泵的結(jié)構(gòu)并不比其他泵復(fù)雜,但是要求極高溜棉,要求具有絕對的可靠性,是核反應(yīng)堆中惟一海內(nèi)目前做不了的設(shè)備卫漫,完全依賴進(jìn)口菲饼,主要是因為主泵要求連續(xù)運(yùn)行至少30年不準(zhǔn)出現(xiàn)任何問題。主泵直徑約2m列赎,高5~6m宏悦,其主要部件分為兩類:承壓部件(包括泵體、泵蓋包吝、主螺栓饼煞、主螺母等)和功能部件(包括葉輪、葉軸诗越、密封件等)砖瞧。目前,沈鼓正在與美國西屋公司進(jìn)行聯(lián)合研制嚷狞,總體新設(shè)計還沒有完成块促。除了1級主泵外,還有多種2級床未、3級泵竭翠,各種泵的名稱和功能不一樣,但是原理基本一樣薇搁。如安全殼噴淋泵祠劣,該泵平時不用,只有發(fā)生故障時使用挺皆,要求在6秒鐘內(nèi)啟動耗萝,起到降溫的作用。這些泵的加工基本上包括了車否因、銑漂熙、鏜芒单、鉆、攻絲等工序袖况。
承壓部件的泵體和泵蓋加工需要的設(shè)備主要有大型數(shù)控立式車床抗躺、數(shù)控落地銑鏜床、龍門加工中央等設(shè)備抢驴。主螺栓蛀篓、主螺母等加工比一般螺栓和螺母要求高,但是主要是材料和刀具選擇問題做身。
功能部件中葉輪和葉輪軸加工需要的設(shè)備主要有五軸聯(lián)動加工中心丸爵、數(shù)控車床、大型數(shù)控臥式車床等汁咏。 google_ad_width = 468;
常規(guī)島部分主要由蒸汽輪機(jī)組亚斋、發(fā)電機(jī)組、水泵攘滩、汽水分離器等組成帅刊。核電蒸汽輪機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)都與火電(燃煤)蒸汽輪機(jī)相同,不同之處在于同等發(fā)電容量的蒸汽輪機(jī)組漂问,核電蒸汽輪機(jī)的直徑比火電蒸汽輪機(jī)要大一些赖瞒,使用的材料也有部分不同,制造要求更高蚤假。主要加工零件有葉片栏饮、定子、轉(zhuǎn)子等磷仰。主要加工機(jī)床有用于加工葉片的不同型號(最大葉片長度超過1600mm)4~5軸聯(lián)動加工中心袍嬉,用于加工轉(zhuǎn)子的數(shù)控重型臥式車床、數(shù)控葉根槽銑床灶平,用于加工定子的數(shù)控大型落地銑鏜床冬竟、數(shù)控龍門鏜銑床、大型定子專用機(jī)床等鼻昼。
如加工一個重達(dá)200多噸的60萬千瓦汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子悟津,需要回轉(zhuǎn)直徑3.5~5.0m、長15~20m的重型臥車吸坐,加工渦輪葉片需要五軸聯(lián)動加工中心宗瓢,加工中壓缸、高壓缸需要寬7.5~8m痢抹、長22m的數(shù)控龍門鏜銑床和重型數(shù)控立式車床以及鏜桿直徑200~260mm的數(shù)控落地銑鏜床等旷厨。一般情況下,能滿意火電蒸汽輪機(jī)加工需要的機(jī)床,基本上也能滿意核電蒸汽輪機(jī)加工的要求腋意。在這些機(jī)床設(shè)備中容蕉,大部分中小型葉片加工用4~5軸聯(lián)動加工中心和轉(zhuǎn)子主軸加工用數(shù)控臥式車床等,海內(nèi)基本可以滿足要求往软。但是亩当,大型葉片加工用加工中心和數(shù)控葉根槽銑床等數(shù)控機(jī)床主要依賴進(jìn)口。
此外哟蝉,核電發(fā)電機(jī)與火電發(fā)電機(jī)基本相同蜓耻,兩者的加工設(shè)備也沒有什么不同。在一般情況下械巡,能滿足火電發(fā)電機(jī)加工需要的機(jī)床刹淌,基本上也能滿足核電發(fā)電機(jī)加工的要求。主要加工機(jī)床有用于加工轉(zhuǎn)子的數(shù)控重型臥式車床讥耗、數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床有勾,用于加工定子的數(shù)控大型落地銑鏜床、大型定子專用機(jī)床等古程。目前蔼卡,在這些需要的高檔數(shù)控機(jī)床中,部分機(jī)床國內(nèi)可以滿足需要籍琳,但是部分機(jī)床設(shè)備如數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床等仍舊依靠進(jìn)口菲宴。
機(jī)床精度制約風(fēng)電設(shè)備發(fā)展
風(fēng)力發(fā)電站裝備主要包括以下幾部分:變速箱(升速箱)贷祈、發(fā)電機(jī)組趋急、葉片、塔基和變電站等势誊。目前呜达,風(fēng)力發(fā)電逐漸向大功率機(jī)組發(fā)展,要求高可靠性颊鳄、壽命周期長槽脑,因此零部件的精度、功能要求很高谤蚌。
隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展煌摊,風(fēng)電機(jī)組的原理和結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化,未來的風(fēng)電機(jī)組在向結(jié)構(gòu)簡樸化檐鹤、體積減小的方向發(fā)展资杆。目前,我國正在開辟無齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)組冈彭。如哈爾濱發(fā)電設(shè)備集團(tuán)的發(fā)電設(shè)備工程研究中心開辟了無齒輪箱變速變槳永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組课陪,正在研制“變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”和“直驅(qū)型變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”等,可代替帶齒輪箱傳動的異步發(fā)電機(jī)組,具有制造成本低贱钩、運(yùn)行可靠杆叛、維修簡便等長處,并具有自主知識產(chǎn)權(quán)唉堪。
目前模聋,生產(chǎn)最多的是有齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜巨坊,完成其各種部件的制造需要不同機(jī)床設(shè)備進(jìn)行加工撬槽。
風(fēng)機(jī)的變速箱主要由箱體、行星輪系和變速機(jī)構(gòu)等組成趾撵。風(fēng)機(jī)變速箱體屬于大型箱體侄柔,根據(jù)發(fā)電量的不同,直徑約2~3m占调,大部分為分體結(jié)構(gòu)暂题。加工需要鏜桿直徑約160~250mm的數(shù)控落地銑鏜床和大型臥式加工中心、龍門加工中心等究珊,加工精度要求較高薪者,目前主要使用的是進(jìn)口設(shè)備。
變速箱內(nèi)的齒輪加工量很大剿涮,需要對大型內(nèi)齒圈言津、圓柱直齒輪和斜齒輪等進(jìn)行成批生產(chǎn)。主要加工設(shè)備為大型數(shù)控立式滾齒機(jī)取试、數(shù)控插齒機(jī)署氏、數(shù)控磨齒機(jī)等。這些齒輪加工機(jī)床中馁掺,大規(guī)格數(shù)控齒輪機(jī)床普遍要求具有高效晓够、重載、重切寻币、剛性好的特點(diǎn)擅锚,主要依靠進(jìn)口,中小型采用國產(chǎn)設(shè)備瓶虽。其中大規(guī)格赊真、大模數(shù)齒輪和齒圈采用數(shù)控成型銑齒機(jī)和數(shù)控成型磨齒機(jī),數(shù)控成型銑齒機(jī)要求大切深珍诡、大進(jìn)給盒蚁、滾速高。數(shù)控成型磨齒機(jī)要求精度達(dá)到5級以上试郎,自動化程度高惹虏、自動調(diào)心供役、自動測量、自動修形精置、穩(wěn)定性高计寇。目前,國內(nèi)制造風(fēng)電用變速箱的企業(yè)主要有南京高精齒輪有限公司脂倦。該廠生產(chǎn)任務(wù)非常忙番宁,長期三班倒,還是不能完全滿足市場需求赖阻,因此要求加工設(shè)備穩(wěn)定蝶押、可靠,目前該廠使用的齒輪加工機(jī)床基本上是進(jìn)口設(shè)備火欧。
風(fēng)電用發(fā)電機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)與火電等其他發(fā)電機(jī)基本一樣棋电。風(fēng)電大都使用千瓦級發(fā)電機(jī),比較火電使用的萬千瓦級發(fā)電機(jī)苇侵,屬于不同級別的機(jī)組赶盔。從制造角度上看沒有太大難度,能制造火電發(fā)電機(jī)組的企業(yè)榆浓,一般都能滿足制造風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的要求于未。但是,風(fēng)電發(fā)電機(jī)要求使用壽命達(dá)到20年以上殴衡,對其穩(wěn)定性和可靠性要求更高币沫。
風(fēng)機(jī)的葉片大多采用環(huán)氧玻璃纖維或碳纖維等復(fù)合材料制作。葉片設(shè)計主要采用全三維氣動仿真和結(jié)構(gòu)有限元仿真蟀腌,使用真空灌注工藝進(jìn)行葉片生產(chǎn)番雀。機(jī)械加工較少,部分需要沖切成型埃灿。
葉片的變槳機(jī)構(gòu)主要有變槳電機(jī)企亮、減速器和變槳控制器等呢旋。對制造設(shè)備沒有特別要求绝开,國內(nèi)機(jī)床可以滿足需求。
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