近日,中船科技又一核心部件技术质量穿透取得阶段性成果——陆上15MW齿轮箱成功下线,此举加速了企业在风电机组核心关重零部件领域实现成本、质量自主可控的步伐,助力风电机组市场竞争力的提升。
当下,中国风电产业发展迅速,但竞争也激烈残酷,开展核心部件的技术质量穿透无疑能实现“既要”“又要”“还要”的多维度追求:在技术层面,它可突破“卡脖子”技术难题,提升产品竞争力;在成本层面,它可挖掘降本空间;在质量层面,它能从源头上控制质量问题,为此,核心部件技术质量穿透成为行业整机企业的必然选择。中船科技也紧跟市场要求,分层次、分步骤启动了核心部件技术质量穿透工作,此次突破现有陆上大兆瓦齿轮箱的技术边界,成功下线陆上15MW齿轮箱,是继今年成功自研两款超长叶片后的又一力作。
顺应行业大兆瓦风电机组发展趋势,开发具有低成本、高可靠性和优异传动效率的新型齿轮箱是研发的重中之重。在本次陆上15MW齿轮箱研发过程中,中船科技研发团队面临着提升扭矩密度、轻量化、齿轮偏载等多项难题,但团队以创新为钥,一步步打开了技术封锁的大门,使齿轮箱满足了可靠性和经济性要求,为新机组的开发提供了硬核支撑。
齿轮箱多目标协同优化
通过理论设计和试验协同生成大量齿轮修形参数样本点,建立齿轮、箱体、行星架与轴系的系统化仿真模型,计算各扭矩下零部件安全系数,进行多轮迭代优化选择最优的齿轮修形参数,使齿轮箱满足可靠性和经济性要求。
齿轮箱高扭矩与高性能
15MW主齿轮箱较行业内同类型产品重量轻约6%,扭矩密度达到250+Nm/kg,齿圈采用效率高、成本低的先进热处理工艺,齿轮变形小,高速比设计使得齿轮箱能够适应复杂的风速环境。
传动链一体化仿真分析
针对轴承座和齿轮箱的集成式设计导致的一级齿圈偏载是行业难题,建立了主轴部件+齿轮箱的传动链仿真模型,进行系统性的分析计算,对齿轮展开特殊修形和轴承座刚度优化,再结合特殊的热处理工艺,成功解决了一级齿圈偏载难题,使传动链变形量满足设计要求。
随着中船科技自研叶片的成功,叠加此次15MW齿轮箱的成功下线,使得新开发的机组能显著提升风能捕获效率,并进一步扩大可开发的风速范围,大幅提升风场选址的灵活性,同时相较于10MW机组,在同等装机容量下,可减少约33%的机位数量,直接降低基础建设成本,后期也将显著节约运维支出,为业主创造更可观的经济效益。