上世纪九十年代初开始,可再生能源风力发电在中国兴起。作为专业的齿轮箱设计研发单位,杭州前进齿轮箱集团股份有限公司(以下简称杭齿)全程参与了国家风电增速箱的研制:从最早的200kW风电增速箱到小批量生产的600kW风电增速箱,再到目前形成可以批量供货的100kW~3.6MW各功率档全系列的
风电齿轮箱产品,杭齿为风电增速箱的开发研制做出了积极的贡献。在长时间风电增速箱研制、生产和使用的基础上,杭齿负责起草了GB/T19073-2008《风力发电机组齿轮箱》国家标准。
人无我有
2009年,风电行业在中国大地蓬勃发展。为了在激烈的市场竞争中拔得头筹,脱颖而出,杭齿从欧洲引进2MW风电齿轮箱,应用先进的柔性销、差动分流技术,行星轮采用无外圈轴承设计。因为当时大多数产品都是普通行星轮系,为刚性结构,均载性欠佳。行星轮采用双列满圆柱滚子轴承,存在行星轮外圈打滑导致失效的风险。而采用柔性销、差动分流技术,可以多行星轮传动,实现行星轮之间的均载,具有良好的缓冲性能,保证整个齿面宽度载荷均匀分布,降低齿轮应力;结构紧凑,有效降低齿轮箱重量。行星轮采用无外圈轴承设计,行星轮内孔直接作为轴承的外滚道,有效增加了行星轮轮毂厚度,极大地提高了行星轮刚度,从根源上解决行星轮内孔与轴承外圈打滑难题;在有限的空间使用更大型号的轴承,提高轴承和齿轮箱的使用寿命。
杭齿相信,国外技术的现状将会是国内未来发展的趋势。当时柔性销、差动分流及无外圈轴承已广泛应用于各类大兆瓦级风电齿轮箱、高精尖设备,同时也应用于航空航天领域。更重要的是,彼时的杭齿根据战略规划,结合产业政策,未雨绸缪,从可持续发展的角度考虑,认为未来几年,清洁能源将会大放异彩,而且随着技术的发展与进步,风电齿轮箱将会向大兆瓦级别发展,而柔性销、差动分流及无外圈轴承设计在大兆瓦齿轮箱上会有非常明显的优势。杭齿着眼当下,放眼未来,经过多重考量,最终成功引进柔性销、差动分流及无外圈轴承设计,建立新的技术路线和平台,成为国内首家应用柔性销、差动分流及无外圈轴承的企业。
杭齿十分重视技术人才的培养和团队的建设。在技术引进后,聘请外国专家对技术团队进行强化培训,让技术人员对柔性销、差动分流及无外圈轴承设计有深刻的理解。同时,派遣技术、工艺、质量、装配人员赴欧洲深入现场,参观学习国外先进的质量管控、装备制造流程,获得第一手资料,进行自身的改善提升。
2010年,2MW产品成功批量交付。同年,2MW风电齿轮箱成功通过型式试验和寿命试验,并获得了GL认证。
人有我专
事实证明,杭齿的确独具慧眼。近几年,随着优质风源的风场逐渐开发殆尽,风场渐渐向低风速地区转移,叶轮变大,对齿轮箱也提出了更高的要求;海上风电的开发也在如火如荼地进行,功率变大,工况变得更加复杂,原有的传统结构已跟不上市场发展的趋势;柔性销、差动分流及行星轮无外圈轴承因其良好的均载性和承载能力逐渐受到了其他风电齿轮箱供应商的关注,开始新的技术尝试。
而此时的杭齿,经过8年的潜心研究,勤练内功,在柔性销、差动分流及无外圈轴承设计的开发、制造与应用方面积累了大量的数据和经验,已完全掌握了该项技术,不仅应用于各类风电齿轮箱,包括1.5MW、2MW、2.5MW、3MW、3.6MW、4MW、5.0MW及5.5MW等,还将该技术运用至其他同类产品。通过与国外研究机构的联合开发,2016年,杭齿交付了世界上单台发电量最大的洋流发电齿轮箱,产品出口欧洲,质量达到水下运行6年免维护,20年使用寿命的高要求,应用可谓“炉火纯青”。
优良的设计是产品的基础,而工艺、制造和质量控制则是优秀产品的保障。多年来,杭齿的新产品开发从设计、评审、工艺制定、样机采购制造、试验、拆检、二次试验到评审总结,然后进入小批量生产,之后再进行批量生产并持续改进。整个过程中,杭齿制定了各种文件,包括DFMEA、MQCP、PFMEA、试车大纲等,贯穿所有环节,降低风险,保障各环节的顺利实施。多种2MW风电齿轮箱都已顺利通过全寿命周期试验和加速寿命试验。
得益于优异的设计,严格的质量管控,杭齿首批次批量交付的2MW柔性销、差动分流及无外圈轴承风电齿轮箱目前已零故障平稳运行至第8年,同结构的2.5MW、3MW也分别无故障运行了4年和2年。更加令我们自豪的是,杭齿累计交付的风电齿轮箱,目前为止无一台因质量问题而出现下架。
精进不休
杭齿投资8.5亿元,在杭州大江东产业园建立杭州临江前进齿轮箱有限公司(以下简称临江公司),旨在将其打造为新能源高端装备研制基地。一期建有10万平方厂房,购置了一批国外大型高精度加工设备、3米齿轮测量中心和三坐标测量机、热处理设备,以及1850kW-10,000kW综合性能试验台,达到年产2000台2MW级别风电齿轮箱的产能。临江公司引进SAP-ERP系统进行管理,以信息化提升生产管理效率。2016年,项目二期综合体大楼开工建设,预计2017年完成,2018年可以投入使用。
近年来,越来越多的风电齿轮箱即将渡过质保期。运维市场释放了大量的机遇。2016年,杭齿投资成立杭州爱德旺斯驱动链科技服务有限公司(以下简称爱德旺斯),开展风机驱动链运维后市场服务,对风机驱动链进行实时监测,收集数据,建立平台,利用专家系统进行远程故障诊断,实现对风电齿轮箱及驱动链的全生命周期管理。与此同时,杭齿也将利用大数据,促进现有产品在设计、工艺、质量、制造上的提升,精益求精,永无止境。
随着风电行业发展的起起伏伏,不管是逆境还是顺境,杭齿始终相信技术的力量。十年磨一剑,今日把示君。作为国内柔性销、差动分流技术及无外圈轴承应用的先行者,杭齿将利用其成熟的技术,可靠的产品,及时周到的服务,立足陆上风电,积极开发拓展海上风电,在有风有浪的地方,就有杭齿在乘风破浪,激流勇进。