Кованые детали для ветроэнергетики: «незаменимая опора» для стабильной выработки электроэнергии ветротурбинами, от нее зависят все основные компоненты!

Кованые детали для ветроэнергетики: «незаменимая опора» для стабильной выработки электроэнергии ветротурбинами, от нее зависят все основные компоненты!

На фоне стремительного развития ветроэнергетики в направлении больших мощностей, высокогорных и глубоководных ветроэнергетических установок, оборудование ветротурбин должно выдерживать многочисленные испытания, такие как сильные ветровые нагрузки, переменные напряжения и экстремальные перепады температур. Ковка, как «прочностной элемент» ветроэнергетического оборудования, стала предпочтительным методом изготовления ключевых компонентов, таких как главный вал, ступица и фланец башни ветротурбин, благодаря своим превосходным механическим свойствам и усталостной прочности. Многие производители ветротурбин и покупатели компонентов задаются вопросом: в каких именно ключевых деталях используется кованые заготовки для ветротурбин? Почему высокое качество кованых заготовок определяет срок службы вентиляторов? Как выбрать кованые изделия, подходящие для различных условий ветрового поля? В этой статье будет всесторонне рассмотрена основная ценность кованых заготовок для ветроэнергетики с трех основных точек зрения: сценарии применения, преимущества процесса и ключевые моменты выбора.

I. Кованые детали для ветроэнергетики: основные компоненты «сердца» и «скелета» ветротурбин.

Стабильная работа ветротурбины мегаваттной мощности невозможна без скоординированной поддержки десятков высокоточных кованых деталей. От главного вала, передающего энергию, до ступицы, поддерживающей лопасти, и до фланца, соединяющего башню, кованые детали проходят через основные несущие компоненты ветротурбины и являются ключом к обеспечению эффективности выработки электроэнергии:

Ковка главного вала: «центр передачи мощности» вентилятора.

Главный вал вентилятора является ключевым компонентом, соединяющим рабочее колесо и редуктор, и он должен выдерживать огромный крутящий момент, переменные нагрузки и ударные напряжения, возникающие при вращении лопастей в течение длительного времени. Поковки главного вала обычно изготавливаются из высокопрочных легированных конструкционных сталей, таких как 42CrMo, и производятся с помощью нескольких процессов, включая штамповку и закалку с отпуском. Высококачественные поковки главного вала имеют однородную и плотную внутреннюю структуру, без пор, пористости и других дефектов. Их предел прочности на растяжение может достигать более 800 МПа, обеспечивая стабильную передачу мощности без деформации или разрушения в течение более чем 20 лет эксплуатации. Они являются «жизненно важной составляющей» эффективной выработки электроэнергии ветротурбинами.

Кованые ступицы: «опорная сердцевина» лопастей.

Являясь ключевым компонентом, соединяющим три лопасти, ступица ветряной турбины должна концентрировать и передавать вращательную силу лопастей на главный вал, а также выдерживать неравномерную нагрузку, создаваемую сильным ветром. Кованые ступицы в основном имеют цельнокованую конструкцию. По сравнению с литьем, их ударопрочность и усталостная прочность улучшены более чем на 50%, что позволяет эффективно избежать риска растрескивания, вызванного локальной концентрацией напряжений. На морских ветропарках кованые ступицы из коррозионностойких сплавов также выдерживают коррозию в условиях высокого солевого тумана и высокой влажности, тем самым продлевая цикл технического обслуживания всей машины.

Кованые фланцы башни: «Соединительное звено» башни.

Башня ветряной турбины состоит из множества секций стальных труб, а фланец башни является ключевым элементом, обеспечивающим надежное соединение каждой секции башни. Он должен выдерживать собственный вес всей ветряной турбины и ветровую нагрузку. Кованые детали фланца изготавливаются методом кольцевой ковки, что обеспечивает плоскостность плоскости фланца и точность расположения болтовых отверстий. Высокая прочность предотвращает ослабление или деформацию башни под воздействием сильного ветра, обеспечивая стабильную «каркасную опору» для вентилятора. Кроме того, ключевые компоненты, такие как корпус подшипника главного вала и планетарный носитель редуктора, также изготавливаются методом ковки по индивидуальному заказу.

Кованые детали для регулировки угла поворота и наклона лопастей: «Ключ к интеллектуальному регулированию» ветротурбин.

Система поворота (регулировка направления гондолы в соответствии с направлением ветра) и система изменения угла наклона лопастей (регулировка угла наклона лопастей для управления мощностью) ветротурбины, а также их основные компоненты, такие как корпус подшипника поворота и зубчатые передачи, также изготавливаются методом ковки. Эти кованые детали должны обладать высокой точностью и износостойкостью, чтобы обеспечить точную реакцию на повороты и изменение угла наклона, позволяя ветротурбине поддерживать оптимальное состояние выработки электроэнергии при различных скоростях ветра.

II. Процесс ковки: «Основной код» ковки для ветроэнергетики, позволяющий адаптироваться к экстремальным условиям эксплуатации.

Условия эксплуатации ветроэнергетического оборудования чрезвычайно суровы: наземные ветротурбины сталкиваются с перепадами температур от -30 ℃ до +40 ℃, а также с эрозией песком и пылью. Морские ветротурбины должны выдерживать коррозию от солевого тумана и воздействие огромных волн. Обычные литые или сварные детали просто не могут удовлетворить требованиям длительной стабильной работы, в то время как кованые изделия выделяются своими уникальными технологическими преимуществами:

Исключительная прочность, устойчивость к экстремальным нагрузкам.

Процесс ковки включает в себя высокотемпературную и высоконапорную ковку металлических заготовок, которая позволяет разрушить крупные зерна внутри металла, измельчить их и распределить вдоль направления силы, полностью устраняя распространенные дефекты, такие как газовые, песчаные и усадочные полости в отливках. Кованые компоненты ветроэнергетических установок обладают прочностью на растяжение, пределом текучести и усталостной прочностью, значительно превосходящими показатели литья, что позволяет им легко выдерживать переменные нагрузки и сильные ветровые воздействия во время работы ветротурбин, значительно снижая риск отказа компонентов.

Обладает высокой устойчивостью к усталости и может продлить срок службы вентилятора.

Расчетный срок службы вентилятора обычно составляет от 20 до 25 лет, а его основные компоненты должны выдерживать десятки тысяч циклов напряжения. Непрерывная структура металлических волокон в кованом изделии соответствует направлению приложения силы к компоненту, и его предел усталостной прочности значительно выше, чем у других обработанных изделий. Например, после закалки и отпуска кованых деталей главного вала их усталостная прочность может быть повышена в 2-3 раза по сравнению с литыми деталями, что гарантирует отсутствие усталостных разрушений при длительной эксплуатации и обеспечивает стабильную выработку электроэнергии на протяжении всего срока службы ветротурбины.

Точные размеры повышают эффективность сборки.

Технология прецизионной ковки позволяет получать кованые детали для ветроэнергетических установок практически без дополнительной обработки, с допусками размеров на уровне микрометров. Для соответствия требованиям сборки требуется лишь незначительная дополнительная обработка. В качестве примера рассмотрим кованую деталь фланца башни. Ее погрешность плоскостности контролируется в пределах 0,5 мм, а отклонение точности позиционирования отверстий для болтов не превышает 0,1 мм. Это позволяет точно соединить деталь непосредственно со стальной трубой башни, избегая вибрации и посторонних шумов, вызванных чрезмерным зазором при сборке, и повышая стабильность работы всей машины.

Материал поддается контролю и пригоден для различных условий работы.

Для различных условий эксплуатации ветропарков процесс ковки позволяет гибко комбинировать материалы: для наземных ветропарков с низкой скоростью ветра можно выбрать поковки из обычных легированных сплавов для контроля затрат. Для ветровых полей на большой высоте и при низких температурах можно выбрать поковки из термостойких легированных сплавов для предотвращения хрупкого разрушения компонентов. Для морских ветропарков можно выбрать поковки из коррозионностойкой нержавеющей стали в сочетании с антикоррозионными покрытиями для защиты от эрозии солевым туманом. Такой индивидуальный выбор материалов позволяет адаптировать поковки для ветроэнергетических установок к различным сложным сценариям применения.

III. Руководство по выбору кованых изделий для ветроэнергетики: 3 ключевых момента, чтобы избежать недоразумений при закупках.

Для производителей ветряных турбин и предприятий, занимающихся эксплуатацией и техническим обслуживанием, выбор правильных кованых заготовок является ключом к снижению частоты отказов оборудования и повышению эффективности выработки электроэнергии. При закупке следует уделять особое внимание следующим трем моментам:

Проверьте процесс и протокол испытаний.

Отдавайте приоритет выбору кованых заготовок для ветроэнергетических установок, изготовленных методом штамповой ковки. Характеристики штампованных заготовок значительно превосходят характеристики заготовок, изготовленных методом свободной ковки. В то же время поставщики обязаны предоставлять полные протоколы контроля качества, включая протоколы испытаний материалов, протоколы неразрушающего контроля (ультразвуковой дефектоскопии, магнитопорошковой дефектоскопии), протоколы испытаний механических свойств и т. д., чтобы гарантировать отсутствие внутренних дефектов в заготовках и соответствие всех показателей их характеристик национальным или отраслевым стандартам.

Выберите материал, соответствующий условиям ветроэлектростанции.

В зависимости от типа ветропарка (наземный/морской, высокогорный/низменный) выбирайте соответствующий материал для поковок: для морских ветропарков следует уделять особое внимание коррозионной стойкости и отдавать предпочтение поковкам из нержавеющей стали или атмосферостойкой стали. Для высокогорных ветропарков с низкими температурами следует выбирать поковки из легированных сплавов с низкотемпературной ударной вязкостью, соответствующей стандартам. Для вентиляторов большой мощности следует выбирать высокопрочные поковки, отвечающие требованиям передачи большого крутящего момента.

Обратите внимание на процесс термообработки.

Термическая обработка является ключевым этапом повышения производительности кованых изделий для ветроэнергетики. Высококачественные поставщики кованых изделий, в зависимости от области применения компонентов, применяют различные процессы термической обработки, такие как закалка и отпуск, цементация и азотирование, чтобы обеспечить оптимальный баланс твердости, ударной вязкости и износостойкости кованых изделий. При покупке вы можете запросить информацию о процессах термической обработки, чтобы избежать преждевременного выхода компонентов из строя из-за некачественной термической обработки.

IV. Тенденции в отрасли: Крупномасштабные ветротурбины мегаватт стимулируют модернизацию производства ветроэнергетических установок.

По мере того, как ветроэнергетическая отрасль движется к увеличению мощности в мегаваттах и ​​снижению веса, размеры и несущая способность компонентов ветротурбин также постоянно увеличиваются. Например, главный вал морской ветротурбины мощностью 16 МВт имеет длину более 10 метров и весит более 100 тонн, что предъявляет более высокие требования к производственным мощностям поковок. В будущем ковка для ветроэнергетики будет развиваться в направлении сверхбольших размеров, высокой точности и интегрированной ковки. В то же время применение цифровых технологий ковки (таких как цифровые двойники и интеллектуальное обнаружение) еще больше повысит стабильность качества кованых изделий и поможет ветроэнергетической отрасли снизить затраты и повысить эффективность.

Краткое содержание

Кованые детали являются «основой» ветроэнергетического оборудования. От главного вала и ступицы до фланца башни качество каждой ключевой кованой детали напрямую определяет эксплуатационную стабильность и срок службы ветротурбины. В современную эпоху стремительного развития ветроэнергетической отрасли выбор высококачественных и подходящих кованых деталей является ключевым фактором для производителей ветротурбин, позволяющим повысить конкурентоспособность продукции, а предприятиям, занимающимся эксплуатацией и техническим обслуживанием, — снизить затраты на техническое обслуживание.

Если вам нужна дополнительная информация о решениях для изготовления кованых изделий для ветроэнергетики по индивидуальному заказу, технических параметрах кованых изделий для ветротурбин различной мощности или вы хотите получить сравнительные таблицы отраслевых стандартов для кованых изделий для ветроэнергетики, пожалуйста, свяжитесь с нами в любое время!