可再生(sheng)能源正在(zài)全面挑戰(zhàn)傳統能源(yuan)的産出方(fang)式✍️，比如🈚2016年(nian)光伏上網(wang)價格和風(fēng)電電價均(jun1)已出台下(xia)調方案。雖(sui)然趨勢如(ru)此🚶，但國家(jiā)能源局近(jìn)年來的統(tǒng)計數據表(biǎo)🔅明,發電♋量(liàng)的七成仍(réng)源自火電(diàn)發電，包括(kuo)水、風、核電(dian)、太陽能等(děng)新能源并(bìng)未🌈對傳統(tǒng)能源形成(cheng)強勢沖擊(ji)。
可是,目前(qián)國内電力(lì)市場已日(rì)趨飽和，在(zai)國家扶持(chí)新能源的(de)政策下，火(huo)力發電等(děng)傳統發電(dian)形式“上大(dà)壓小”，采用(yòng)✂️大功率設(she)備已成為(wéi)電力行業(ye)的共識。
“大(da)”帶來的挑(tiao)戰
作為我(wo)國制造大(dà)型電力設(she)備的主力(lì)廠商，上海(hai)電😍氣電站(zhan)💯設備有限(xian)公司發電(dian)機廠（SEPC）隸屬(shǔ)于上海電(dian)氣🔴集團💯股(gu)份有限公(gong)司電站集(jí)團，是與德(dé)國西門子(zǐ)公司合資(zi)的企業，主(zhu)要從🔆事火(huǒ)電、核電、燃(ran)💜機領域的(de)大🤩型發電(diàn)機成套産(chǎn)品的研發(fā)和🔅制造。
我(wo)國現有的(de)300MW、600MW、1000MW水氫冷汽(qi)輪發電機(jī)效率、年運(yun)行小時🌈等(děng)參數均已(yǐ)🧑🏽🤝🧑🏻達到國際(ji)先進水平(ping)，近年國家(jiā)規定國内(nei)能生産的(de)亞臨界600MW及(ji)以☁️下容量(liàng)機組一般(bān)不再進口(kou)，這加快了(le)對我國電(dian)站建設制(zhì)造業的發(fa)展。電站制(zhì)造業是國(guó)家重要的(de)基礎工業(yè)之一，法國(guo)、德國、日✏️本(ben)、俄羅斯、美(mei)國的大型(xíng)核🔱電站、火(huǒ)電站的絕(jué)大部分機(ji)組都是本(běn)💋國制造的(de)。
随着“上大(dà)壓小”政策(ce)的實施，SEPC目(mu)前已經形(xing)成完善的(de)空冷50MW～200MW等級(ji)、雙水内水(shui)冷60MW～340MW等級、水(shui)氫冷200～1000MW等級(ji)等系列産(chǎn)品，在超超(chāo)臨界1000MW級火(huo)👨❤️👨電、核電及(ji)燃氣輪發(fā)電機等重(zhòng)大項目上(shang)實現了曆(lì)史性突破(pò)✏️，目前正在(zai)研發國際(ji)上最大容(rong)量的1800MW級核(hé)電發電機(ji)、1200MW級火電發(fā)電機等産(chan)☔品，以形成(chéng)新的發電(dian)機核心技(jì)術，不斷提(tí)高企業核(he)心競争力(lì)。走🚶進SEPC的廠(chang)房，可看到(dào)：主廠房長(zhǎng)312米，寬36米，高(gao)34米，吊重能(neng)力可達500噸(dun)，具備了可(ke)加工目前(qián)世界上最(zui)大容量——1800MW四(si)極核電發(fā)電機和年(nian)産量3000萬千(qian)瓦的生産(chan)能力。
随着(zhe)等級的提(tí)升，發電設(she)備尺寸也(ye)随之加大(da)，動辄❄️上百(bai)噸、幾十米(mi)的大型設(shè)備給加工(gōng)帶來的不(bu)僅僅是不(bú)便，加💜工難(nán)度也🛀🏻随之(zhi)🌍提升。
由于(yú)發電設備(bei)産品的特(tè)性，對設備(bei)的可靠性(xìng)有着嚴格(gé)的要求。比(bi)如轉子是(shi)大型電力(lì)設備—發電(dian)機中的核(hé)🔞心部🍉件，其(qi)加工🈲質量(liàng)的好壞影(ying)響了發電(dian)機的🔆運行(háng)質量。且轉(zhuan)⭐子胚件👄尺(chǐ)寸大，成本(běn)不⚽菲，供應(yīng)有限，雖加(jiā)工要求高(gāo)，但也必須(xu)加工零失(shī)誤率。
此外(wai)發電設備(bei)中其他一(yi)些典型關(guan)鍵零部件(jian)如轉☂️子輪(lún)槽以及轉(zhuǎn)子嵌線鸠(jiū)尾槽等的(de)切削加工(gōng)，由于被加(jiā)工材料屬(shu)于耐熱高(gao)強度合金(jīn)鋼、不鏽鋼(gang)等難👉加工(gōng)材料，切削(xue)量大、切削(xue)負荷重，對(duì)數控刀具(jù)的切❄️削性(xing)能，諸如高(gāo)溫紅硬性(xing)、彎曲😍剪切(qie)強度、抗磨(mó)損性、抗粘(zhān)接性、摩☀️擦(cā)系數等有(you)✨很高的要(yao)求。
發電設(shè)備中典型(xíng)關鍵零部(bù)件如轉子(zǐ)輪槽以及(ji)轉子嵌線(xian)鸠尾🚶♀️槽，屬(shǔ)于耐熱高(gāo)強度合金(jin)鋼、不鏽鋼(gang)等難加工(gōng)材料，切削(xuē)量大、切削(xuē)負荷重，對(dui)數控刀具(jù)的切削性(xìng)能有很高(gao)的要求
對(duì)1000MW及以上的(de)二級發電(dian)機轉子來(lai)說，其本體(ti)嵌線槽由(yóu)于槽😄深深(shēn)度大（100mm以上(shang)）,槽壁薄（15mm左(zuǒ)右）如下圖(tú)所示，剛🈚性(xing)差，易引起(qi)加工變形(xing)，加工困難(nan)。
對1000MW及以上(shàng)的二級發(fa)電機轉子(zi)來說，整體(tǐ)靜态撓度(du)大，其本體(ti)嵌🧡線槽由(yóu)于槽深深(shēn)度大,槽壁(bì)薄，剛性差(cha)，易引起加(jia)🥵工變形，加(jia)工困難
但(dan)難點正是(shì)關鍵點。控(kòng)制和減少(shǎo)二極轉子(zǐ)嵌線槽⭐的(de)切削變❓形(xíng)，是提高轉(zhuǎn)子運轉精(jing)度、保證發(fa)電機運行(hang)品☁️質的🔴關(guan)鍵。一般來(lái)說嵌線槽(cao)在加工中(zhong)發生變形(xing)，嵌線槽槽(cao)口變形量(liang)🐇可達到 0.5mm。要(yào)減小變形(xíng)，必須選擇(ze)合适的切(qiē)削力并減(jiǎn)小降低殘(cán)餘應力。這(zhè)不僅對工(gōng)藝工程師(shi)和操作人(ren)員提出了(le)高要求，其(qi)高精度複(fú)雜型面的(de)切削對數(shù)控刀具本(běn)身的精度(dù)也提出了(le)更高的要(yao)求。
難點重(zhòng)重
機加工(gōng)是發電機(jī)組生産的(de)重要環節(jiē)，發電機轉(zhuǎn)子💛、定子、機(ji)座✔️等部件(jian)切削量很(hěn)大，對機床(chuang)和刀具要(yao)求😍都很🙇♀️高(gao)。汽🏃輪發電(dian)機轉軸嵌(qiàn)線槽是采(cai)用專用可(kě)轉🔴位轉子(zi)⛱️槽盤銑刀(dāo)，在數控轉(zhuǎn)子🤟槽銑床(chuang)上加工而(er)成❗。由于轉(zhuan)軸材質為(wei)高✔️強度合(he)金鋼，切削(xuē)槽深、銑刀(dāo)直徑大、切(qiē)削速快，對(duì)刀具綜合(hé)性能要求(qiu)很高。
以轉(zhuǎn)子加工為(wéi)例，鍛造出(chū)的原材料(liao)工件首先(xian)要經✉️過車(che)削，然後❓是(shì)銑削加工(gong)。銑削分粗(cu)銑和精銑(xi)，每個工序(xù)分兩步又(you)分兩步走(zǒu)。“銑槽必須(xu)要分段，因(yīn)為牽扯到(dào)轉子的動(dòng)♈平衡。”這是(shì)每個🏃🏻♂️工藝(yi)操作人員(yuán)都所熟稔(rěn)的。
轉子本(běn)體外圓有(you)一圈軸向(xiang)方向的嵌(qiàn)線槽，業内(nèi)也稱之為(wei)轉子縱樹(shù)型輪槽，有(you)時每個轉(zhuǎn)子的嵌線(xian)槽會多達(dá)30多❤️條。發電(diàn)機轉子槽(cao)形整體加(jiā)工要求較(jiào)高：整槽寬(kuān)度公差🥰要(yào)求≤0.2mm、等分度(dù)要求≤0.02°、粗糙(cao)度要求≤Ra3.2，其(qí)次工藝要(yào)求的加工(gong)效率要高(gao)，需要兼顧(gù)機床加工(gōng)性能及刀(dāo)具切削性(xing)能。
要提高(gao)産品的性(xìng)能一般有(you)兩種途徑(jìng)，一是加大(da)資金投㊙️資(zī)購買設備(bei)，或者求助(zhu)外協；還有(yǒu)一種辦法(fa)就是對💋刀(dao)具切削工(gōng)藝進行改(gai)進——這是最(zui)直接的手(shǒu)段㊙️，如果刀(dāo)具的切削(xuē)效率🌐能夠(gòu)提高一倍(bèi)，就相當于(yú)增加了一(yī)台☂️機床，它(ta)帶💃🏻來的效(xiào)果立竿見(jian)影🌍，事半功(gōng)倍。SEPC的轉子(zi)槽加工工(gōng)序中大量(liang)使用了各(ge)種盤銑刀(dao)和🛀鸠尾銑(xǐ)刀，所用刀(dāo)具以德國(guó)瓦爾特公(gōng)司提供的(de)可轉位盤(pán)銑刀和可(kě)☔轉位鸠尾(wei)銑刀為🧑🏽🤝🧑🏻主(zhu)。
國内發電(diàn)機制造技(jì)術發展經(jing)曆了三個(gè)階段，制造(zào)💞工藝也從(cong)💰手工、機械(xiè)、數顯加工(gong)為主，逐步(bù)發展到數(shu)控智能化(hua)加工，轉子(zǐ)嵌線槽内(nei)鸠尾槽的(de)加工刀具(jù)🈲從之前高(gao)速鋼材質(zhi)演變到可(ke)轉位刀片(pian)刀具。起初(chū)，SEPC和原來合(he)作的刀具(jù)🐉供應商也(yě)💘已将部分(fen)方案做成(cheng)⛱️了硬質合(hé)金可轉位(wèi)刀片🍉方案(an)。但其中📐一(yi)款刀具從(cong)定方案到(dao)制造、試加(jiā)工、修改方(fāng)案，幾次反(fǎn)複試加工(gong)總共花了(le)近兩年的(de)時間，最終(zhōng)仍然不符(fu)合技術要(yao)求，最主要(yao)的原因在(zai)于整體加(jiā)工性能不(bú)好，工件的(de)表面質量(liàng)無法保證(zhèng)。了解到相(xiang)💜關發電行(hang)業的一些(xie)🤞成功案例(li)後，具有較(jiao)豐富經驗(yàn)的瓦爾特(te)進入了SEPC的(de)💃🏻備選名單(dan)。
應用在300MW等(deng)級上的粗(cu)齒型粗銑(xǐ)盤銑刀是(shi)瓦爾特和(he)SEPC的首個合(he)作成果。因(yīn)為轉子槽(cáo)粗加工加(jia)工餘量大(dà)，要求良好(hǎo)📐的排屑功(gong)能，此外關(guan)鍵還不能(néng)出現拉鐵(tiě)圈、磨痕。300MW的(de)嵌線槽槽(cao)寬38mm,粗銑刀(dāo)選用的☂️切(qiē)寬是36mm，單邊(biān)留1個毫米(mǐ)左右精銑(xi)餘量。常規(guī)的加工工(gong)👣藝是：第一(yī)步盤銑刀(dao)粗銑後鸠(jiu)尾槽💞粗銑(xi)，接着盤銑(xǐ)刀第二、三(sān)…刀粗銑，結(jié)束後再進(jin)行盤銑刀(dao)精銑，一般(ban)都是整槽(cáo)☔形一刀到(dao)底，然後再(zài)進行鸠尾(wei)精銑。這其(qí)中所使用(yòng)的粗銑盤(pan)銑刀就是(shi)瓦爾特牌(pai)号為WF341-6092000的盤(pan)🔴銑刀，它采(cai)用卡口式(shì)刀座設計(ji)，極适合用(yòng)✊于電機轉(zhuǎn)子槽⭐粗/精(jing)加工，刀體(ti)剛性極好(hǎo)，加工效率(lǜ)高，特别是(shì)在精加工(gong)♊時，表面無(wú)明顯刀痕(hen)，粗糙度非(fēi)常好。
改變(biàn)看得見
由于(yu)轉子槽底(dǐ)比較大，因(yīn)此刀具加(jia)工時受到(dào)的阻力⛷️比(bi)較大👄，刀盤(pán)的抗震性(xing)也會差一(yi)點。瓦爾特(tè)定制的刀(dāo)具最初被(bei)設計成波(bō)浪形，效果(guǒ)并不理想(xiang)，前後實驗(yàn)了3次：第一(yi)次把刀座(zuò)做了調整(zheng)，第🌍二次是(shi)把刀具運(yùn)回到📱德國(guo)改進，但還(hai)有小☎️缺陷(xian)，第三次又(you)重新訂做(zuò)了一套新(xin)的刀座。但(dan)是雙方都(dou)有着“不達(dá)目的不罷(ba)休的勁頭(tóu)”，數次在加(jiā)工現場商(shang)讨試驗，最(zui)終提供出(chū)幾近完美(měi)的解決方(fāng)案。現在瓦(wa)爾特刀具(ju)在SEPC的應用(yòng)已經越來(lái)越多，隻要(yao)有新的産(chan)品設計都(dou)會在第一(yī)時間📐看到(dao)瓦爾特資(zī)深技術人(ren)員的參與(yu)。
同時，降本(ben)增效也是(shi)SEPC選擇刀具(ju)的重要條(tiao)件。比如600MW鸠(jiū)尾槽由高(gao)速鋼刀具(jù)更換為瓦(wa)爾特的刀(dao)具後粗糙(cāo)度由原先(xiān)💔的Ra6.3提🌐高至(zhi)不大于Ra3.2，加(jia)工效率由(you)原先使用(yong)高速鋼刀(dao)具加工每(měi)個槽需90分(fèn)鐘，提高到(dao)使用硬質(zhì)㊙️合金刀具(jù)後隻需30分(fèn)鐘。雖然刀(dao)片消耗成(chéng)⚽本略高于(yu)高速鋼刀(dāo)具♉方案，但(dàn)由于🔞加工(gōng)工時減少(shao)，且加工進(jìn)給量由于(yu)比原📞先提(ti)高不少：可(kě)以從原來(lái)的不足100mm/min提(tí)高到240～280mm/min，綜合(hé)計算下來(lái)，實際加工(gōng)成本的降(jiàng)低依然可(ke)觀。
目前，1000MW水(shuǐ)氫冷、600MW水氫(qīng)冷III型、300MW水氫(qīng)冷是SEPC訂單(dan)最多的拳(quan)頭産品，年(nián)🌐産台份數(shù)在25～35台，每年(nián)總的産品(pin)制造容量(liàng)穩定在2000~3000萬(wàn)千瓦（3000萬千(qian)瓦機組一(yī)年發電量(liang)可達2400億度(du)）。此外水冷(leng)機組也是(shi)SEPC另一項引(yǐn)以為傲的(de)自主開發(fā)産❌品，至今(jin)已累積制(zhì)造的水冷(leng)機組台份(fèn)數超過650台(tai)。目⛹🏻♀️前，SEPC也已(yi)經在研發(fa)世界660MW最大(da)水冷發電(dian)機組及1200MW等(deng)級世界最(zuì)大二✔️極發(fā)電機機組(zǔ)。
随着中國(guó)裝備制造(zao)業的發展(zhan)，未來生産(chan)企業對機(ji)床📱和刀具(ju)㊙️的✂️要求也(ye)越來越高(gāo)。金屬切削(xuē)機床和刀(dao)具作為切(qie)削加工的(de)基礎⭕工藝(yì)裝備，被稱(chēng)為 “孿生兄(xiōng)弟”，機床💘依(yī)靠優良的(de)“牙齒”才能(néng)發揮最佳(jia)作用。可以(yǐ)說刀具性(xìng)能和質量(liàng)直接影響(xiang)🏃🏻♂️到整體生(shēng)産效率的(de)高低、加工(gong)質量的好(hao)壞，以及生(sheng)産技術水(shui)平和經濟(jì)效益，所以(yǐ)國外🐉企業(yè)才有“企業(ye)的紅利在(zài)刀刃🏃♀️上”的(de)✏️說法。SEPC正緻(zhi)力于此。
