核島部分主要由反應(yīng)堆堆芯、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器和主泵組成,其中反應(yīng)堆堆芯包括壓力容器憨募、核燃料棒束、驅(qū)動機構(gòu)等部件跷跪。常規(guī)島由水泵馋嗜、汽水分離器、蒸汽輪機吵瞻、發(fā)電機葛菇、蒸汽凝結(jié)器等組成。此外橡羞,有支持系統(tǒng)正常運行和保證反應(yīng)堆安全的輔助設(shè)備眯停。這些是核電站設(shè)備的主要組成部分济舆。
這些設(shè)備主要部件的制造可分為以下幾種類型,需要不同機床設(shè)備進行加工莺债。
壓力容器殼體滋觉、蒸汽發(fā)生器殼體、穩(wěn)壓器殼體等大型圓桶類部件讼石,基本上屬于兩端帶有封頭的圓桶形部件苇赊,但直徑和高度有所不同。壓力容器和蒸汽發(fā)生器的直徑取決于核電站發(fā)電機組的大小回乞。
目前忠辛,主要生產(chǎn)百萬千瓦級核電設(shè)備,壓力容器的直徑5~8m或更大夹恨,長度約20m哎闻,分為4~5節(jié),焊接而成闰芒,材料為特種鋼枚林。毛坯為圓柱形鍛件,需要萬噸壓力機鍛壓成型墓运。后續(xù)切削加工需要超重型數(shù)控立式車床郭菜、超重型數(shù)控臥式車床、大鏜桿多軸聯(lián)動數(shù)控鏜銑床骨唇、數(shù)控龍門鏜銑床泼舱、五軸聯(lián)動車銑中心等等缀。這些設(shè)備規(guī)格大枷莉,對于加工精度、主軸轉(zhuǎn)速和快速移動等參數(shù)并沒有特別要求尺迂,但是由于這些工件的價格昂貴笤妙,而且沒有備件,要求成品率必須100%噪裕,因此對機床的可靠性和穩(wěn)定性有很高的要求蹲盘。
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膳音。其中主泵(1級泵)是位于核島心臟部位的關(guān)鍵部件召衔,是核電運轉(zhuǎn)控制水循環(huán)的關(guān)鍵,屬于核電站的一級設(shè)備祭陷,每個蒸汽發(fā)生器有一個主泵苍凛。
核島中主泵的結(jié)構(gòu)并不比其他泵復(fù)雜,但是要求極高兵志,要求具有絕對的可靠性醇蝴,是核反應(yīng)堆中惟一國內(nèi)目前做不了的設(shè)備宣肚,完全依賴進口,主要是因為主泵要求連續(xù)運行至少30年不準出現(xiàn)任何問題推吼。主泵直徑約2m好阎,高5~6m,其主要部件分為兩類:承壓部件(包括泵體贮殊、泵蓋环胸、主螺栓、主螺母等)和功能部件(包括葉輪夫咏、葉軸橱狗、密封件等)。目前坝贿,沈鼓正在與美國西屋公司進行聯(lián)合研制夭私,總體新設(shè)計還沒有完成。除了1級主泵外爬搓,還有多種2級添镜、3級泵,各種泵的名稱和功能不一樣唠鹅,但是原理基本一樣窿锉。如安全殼噴淋泵,該泵平時不用膝舅,只有發(fā)生故障時使用嗡载,要求在6秒鐘內(nèi)啟動,起到降溫的作用仍稀。這些泵的加工基本上包括了車洼滚、銑、鏜技潘、鉆遥巴、攻絲等工序。
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)控立式車床享幽、數(shù)控落地銑鏜床铲掐、龍門加工中心等設(shè)備。主螺栓值桩、主螺母等加工比一般螺栓和螺母要求高摆霉,但是主要是材料和刀具選擇問題。
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)動加工中心奔坟、數(shù)控車床携栋、大型數(shù)控臥式車床等。
常規(guī)島部分主要由蒸汽輪機組芳窟、發(fā)電機組万僚、水泵酬绞、汽水分離器等組成。核電蒸汽輪機的原理和結(jié)構(gòu)都與火電(燃煤)蒸汽輪機相同或祖,不同之處在于同等發(fā)電容量的蒸汽輪機組祖务,核電蒸汽輪機的直徑比火電蒸汽輪機要大一些,使用的材料也有部分不同凰彼,制造要求更高彭撑。主要加工零件有葉片、定子葛昏、轉(zhuǎn)子等蜈藏。主要加工機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,用于加工轉(zhuǎn)子的數(shù)控重型臥式車床绝鸡、數(shù)控葉根槽銑床迂雪,用于加工定子的數(shù)控大型落地銑鏜床、數(shù)控龍門鏜銑床舰褪、大型定子專用機床等皆疹。
如加工一個重達200多噸的60萬千瓦汽輪機轉(zhuǎn)子,需要回轉(zhuǎn)直徑3.5~5.0m占拍、長15~20m的重型臥車略就,加工渦輪葉片需要五軸聯(lián)動加工中心,加工中壓缸晃酒、高壓缸需要寬7.5~8m表牢、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。一般情況下贝次,能滿足火電蒸汽輪機加工需要的機床崔兴,基本上也能滿足核電蒸汽輪機加工的要求。在這些機床設(shè)備中浊闪,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)控臥式車床等恼布,國內(nèi)基本可以滿足要求螺戳。但是搁宾,大型葉片加工用加工中心和數(shù)控葉根槽銑床等數(shù)控機床主要依靠進口。
此外倔幼,核電發(fā)電機與火電發(fā)電機基本相同使谋,兩者的加工設(shè)備也沒有什么不同。在一般情況下坷磷,能滿足火電發(fā)電機加工需要的機床度攘,基本上也能滿足核電發(fā)電機加工的要求。主要加工機床有用于加工轉(zhuǎn)子的數(shù)控重型臥式車床竹坝、數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床嘱杆,用于加工定子的數(shù)控大型落地銑鏜床止歇、大型定子專用機床等。目前杭嚷,在這些需要的高檔數(shù)控機床中翘辑,部分機床國內(nèi)可以滿足需要,但是部分機床設(shè)備如數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床等仍然依靠進口嚣咕。
機床精度制約風電設(shè)備發(fā)展
風力發(fā)電站裝備主要包括以下幾部分:變速箱(升速箱)溜信、發(fā)電機組、葉片绷咳、塔基和變電站等幸双。目前,風力發(fā)電逐漸向大功率機組發(fā)展位仁,要求高可靠性柑贞、壽命周期長,因此零部件的精度聂抢、功能要求很高凌外。
隨著風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,風電機組的原理和結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化涛浙,未來的風電機組在向結(jié)構(gòu)簡單化康辑、體積減小的方向發(fā)展。目前轿亮,我國正在開發(fā)無齒輪箱風力發(fā)電機組疮薇。如哈爾濱發(fā)電設(shè)備集團的發(fā)電設(shè)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”等我注,可代替帶齒輪箱傳動的異步發(fā)電機組按咒,具有制造成本低、運行可靠但骨、維修簡便等優(yōu)點励七,并具有自主知識產(chǎn)權(quán)。
目前籍纸,生產(chǎn)最多的是有齒輪箱風力發(fā)電機組剿夫,由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,完成其各種部件的制造需要不同機床設(shè)備進行加工烹驰。
風機的變速箱主要由箱體姓拂、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魄蔗,根據(jù)發(fā)電量的不同寒肋,直徑約2~3m,大部分為分體結(jié)構(gòu)。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易麻、龍門加工中心等职予,加工精度要求較高,目前主要使用的是進口設(shè)備秽祷。
變速箱內(nèi)的齒輪加工量很大派男,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)冬魏。主要加工設(shè)備為大型數(shù)控立式滾齒機帮寻、數(shù)控插齒機、數(shù)控磨齒機等赠摇。這些齒輪加工機床中固逗,大規(guī)格數(shù)控齒輪機床普遍要求具有高效、重載藕帜、重切烫罩、剛性好的特點,主要依靠進口洽故,中小型采用國產(chǎn)設(shè)備贝攒。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)控成型磨齒機时甚,數(shù)控成型銑齒機要求大切深隘弊、大進給、滾速高荒适。數(shù)控成型磨齒機要求精度達到5級以上梨熙,自動化程度高、自動調(diào)心刀诬、自動測量锯忱、自動修形、穩(wěn)定性高健吃。目前闰妓,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(wù)非常忙陕绢,長期三班倒过腰,還是不能完全滿足市場需求,因此要求加工設(shè)備穩(wěn)定询嘹、可靠庵动,目前該廠使用的齒輪加工機床基本上是進口設(shè)備。
風電用發(fā)電機的原理和結(jié)構(gòu)與火電等其他發(fā)電機基本一樣呜谓。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洼荡。從制造角度上看沒有太大難度椎吼,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)電機組的要求下质。但是姓建,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缤苫。
風機的葉片大多采用環(huán)氧玻璃纖維或碳纖維等復(fù)合材料制作速兔。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,使用真空灌注工藝進行葉片生產(chǎn)活玲。機械加工較少涣狗,部分需要沖切成型。
葉片的變槳機構(gòu)主要有變槳電機舒憾、減速器和變槳控制器等镀钓。對制造設(shè)備沒有特殊要求,國內(nèi)機床可以滿足需求镀迂。
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丁溅。該種大型軸承目前國內(nèi)還不能制造,主要依靠進口探遵。國內(nèi)天馬股份將進行偏航機構(gòu)用的大型軸承開發(fā)制造窟赏。其加工設(shè)備主要是一些要求較高的專用機床裝備,如CCMT2008展覽會上箱季,齊重數(shù)控裝備股份有限公司展出的3臺大型數(shù)控專用機床禀丁,就是為加工制造風電大型齒輪的設(shè)備。
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