截至2008年年底,中国风电装机容量达1215万千瓦,占全球总容量1.2亿千瓦的十分之一,位列世界第四。中国风电市场的蓬勃发展对配套的机床工业提供了发展新机遇。其中风力发电站相关装备的加工是机床需求的主力,需要多种精密、大型数控、专用机床与之配套。
中国风电业高速发展
中国风能协会(CWEA)的统计数据显示,2008年中国新增风电机组5130多台,装机容量624.6万千瓦(KW),比2007年的新增装机容量330.4万KW,增幅达89%.而且,单是2008年当年中国的新增装机容量,就已经超过了中国截至2002年底全国总装机容量的总和。可见近年来中国风电业发展之迅猛。
截止2008年底,中国累计风电机组11600台,装机容量约1215.3万KW,分布在全国24个省(市/区),其中超100万KW的有内蒙古、辽宁、河北和吉林等四省。相比2007年累计装机590.6万KW,2008年的增长率高达106%.
配套机床技术需求
据了解,风机机组关键部件诸如水平主轴、风轮、塔架均为大型构件,加工难度大,对精度的要求也高,必需专门设计专用加工设备,且需使兼具高速、高效、智能化、柔性化、CAD/CAM自动转换、自动检测、误差补偿、故障自动诊断等多项先进功能。目前,生产最多的有齿轮箱风力发电机组,由于其结构复杂,完成其各种部件的制造需要不同机床设备进行加工。
风机的变速箱主要由箱体、行星轮系和变速机构等组成。风机变速箱体属于大型箱体,根据发电量的不同,直径约在2~3米之间,大部分为分体结构。加工需要镗杆直径约160~250mm的数控落地铣镗床和大型卧式加工中心、龙门加工中心等,加工精度要求较高,目前主要使用的仍是进口设备。
变速箱内的齿轮加工量很大,需要对大型内齿圈、圆柱直齿轮和斜齿轮等进行成批生产。主要加工设备为大型数控立式滚齿机、数控插齿机、数控磨齿机等。这些齿轮加工机床中,大规格普遍要求具有高效、重载、重切、刚性好的特点,主要依靠进口,中小型采用国产设备。
其中大规格、大模数齿轮和齿圈采用数控成型铣齿机和数控成型磨齿机。数控成形铣齿机要求大切深、大进给、滚速高。数控成形磨齿机要求精度达到5级以上,自动化程度高、自动调心、自动测量、自动修形、稳定性高。
风电叶片长达几十米,需要轮廓加工。所使用的叶片铣床,属于大规格轻型非金属五轴加工机床,对机床精度要求不高,功率和扭矩也小,但是,它的加工要求机床快速在60~80米/分,切削速度在30米/分左右,此类机床目前也基本依靠进口。