可(ke)再生能源(yuan)正在全面挑戰傳(chuan)統(tong)能源(yuan)的產(chan)出(chu)方(fang)式，比如(ru)2016年(nian)光伏上網價格和風(feng)電(dian)(dian)電(dian)(dian)價均(jun)已出(chu)臺下(xia)調(diao)方(fang)案。雖然趨勢如(ru)此，但國家能源(yuan)局(ju)近年(nian)來的統(tong)計數據表明，發(fa)電(dian)(dian)量的七成(cheng)仍源(yuan)自(zi)火電(dian)(dian)發(fa)電(dian)(dian)，包括(kuo)水、風(feng)、核電(dian)(dian)、太陽能等新(xin)能源(yuan)并未(wei)對(dui)傳(chuan)統(tong)能源(yuan)形成(cheng)強勢沖擊(ji)。

可(ke)是,目(mu)前國(guo)內電(dian)(dian)力市場已日趨飽和，在國(guo)家扶持新能源的政策下，火力發電(dian)(dian)等(deng)傳統發電(dian)(dian)形式(shi)“上(shang)大壓小”，采用大功(gong)率設(she)備已成為電(dian)(dian)力行業的共識。

“大”帶(dai)來的挑戰

作(zuo)為我國(guo)制造大(da)型電(dian)力(li)設備的(de)主(zhu)(zhu)力(li)廠商，上海(hai)電(dian)氣(qi)電(dian)站(zhan)設備有限(xian)公司發電(dian)機廠（SEPC）隸屬于上海(hai)電(dian)氣(qi)集團(tuan)(tuan)股份有限(xian)公司電(dian)站(zhan)集團(tuan)(tuan)，是與德國(guo)西門子(zi)公司合資的(de)企業，主(zhu)(zhu)要從事火電(dian)、核電(dian)、燃機領域的(de)大(da)型發電(dian)機成套產品(pin)的(de)研發和制造。

從2004年(nian)(nian)開始，上海(hai)發電(dian)機(ji)(ji)廠火(huo)力發電(dian)機(ji)(ji)組的(de)生(sheng)產、銷(xiao)售，以及訂(ding)單數量(liang)連(lian)續保持(chi)世(shi)界第一。近幾(ji)年(nian)(nian)公司1000MW等(deng)級水氫冷機(ji)(ji)組每年(nian)(nian)的(de)訂(ding)單量(liang)基本(ben)穩定在(zai)9000MW～13000MW范(fan)圍內，國內市場(chang)占(zhan)有率約(yue)80%，600MW等(deng)級水氫冷機(ji)(ji)組年(nian)(nian)訂(ding)單量(liang)穩定在(zai)6000MW～9000MW，國內市場(chang)占(zhan)有率約(yue)60%，產品遠銷(xiao)多個國家。

我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)現有的(de)300MW、600MW、1000MW水氫冷(leng)汽輪發電機效率(lv)、年(nian)運行小時等參(can)數均已(yi)達到國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)際先進水平(ping)，近年(nian)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家規定國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內能(neng)生(sheng)產的(de)亞臨(lin)界(jie)600MW及以下容量機組一(yi)般不再進口，這加快了(le)對(dui)我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)電站建設制造業的(de)發展。電站制造業是國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家重要的(de)基礎工業之(zhi)一(yi)，法國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、德國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、俄羅(luo)斯(si)、美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)大型(xing)核電站、火電站的(de)絕大部分機組都是本國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)制造的(de)。 

隨著“上大(da)壓小”政(zheng)策的實(shi)施，SEPC目前(qian)已經形成完善的空冷50MW～200MW等(deng)級(ji)(ji)、雙水內水冷60MW～340MW等(deng)級(ji)(ji)、水氫冷200～1000MW等(deng)級(ji)(ji)等(deng)系列產(chan)品，在超超臨界(jie)1000MW級(ji)(ji)火電(dian)、核(he)(he)(he)電(dian)及燃氣輪發(fa)電(dian)機等(deng)重大(da)項目上實(shi)現了歷史性突破，目前(qian)正在研發(fa)國際上至(zhi)大(da)容量的1800MW級(ji)(ji)核(he)(he)(he)電(dian)發(fa)電(dian)機、1200MW級(ji)(ji)火電(dian)發(fa)電(dian)機等(deng)產(chan)品，以(yi)形成新的發(fa)電(dian)機核(he)(he)(he)心技術，不斷提高(gao)(gao)企業核(he)(he)(he)心競(jing)爭力(li)。走進SEPC的廠(chang)房，可看到：主廠(chang)房長312米，寬36米，高(gao)(gao)34米，吊重能力(li)可達(da)500噸，具備了可加工目前(qian)世(shi)界(jie)上至(zhi)大(da)容量——1800MW四極(ji)核(he)(he)(he)電(dian)發(fa)電(dian)機和年產(chan)量3000萬千瓦的生產(chan)能力(li)。 

隨著等(deng)級的提(ti)升(sheng)，發(fa)電設備尺寸(cun)也隨之加大(da)，動輒上百噸(dun)、幾十米的大(da)型設備給(gei)加工帶來(lai)的不僅僅是不便(bian)，加工難度也隨之提(ti)升(sheng)。 

由于(yu)發(fa)電(dian)(dian)設備產品的(de)(de)(de)特(te)性，對設備的(de)(de)(de)可靠性有(you)著嚴(yan)格的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。比如轉子是大(da)型電(dian)(dian)力設備——發(fa)電(dian)(dian)機(ji)中的(de)(de)(de)核心部件，其加工質量的(de)(de)(de)好(hao)壞影響了發(fa)電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)運行質量。且轉子胚件尺寸大(da)，成(cheng)本(ben)不菲，供應有(you)限，雖加工要(yao)求(qiu)高，但也必(bi)須加工零失(shi)誤率(lv)。 

此外發電設備(bei)中其他一些典型關鍵零部件如轉(zhuan)子(zi)(zi)輪(lun)槽以及轉(zhuan)子(zi)(zi)嵌(qian)線鳩尾槽等的(de)切(qie)(qie)削(xue)加工(gong)，由(you)于(yu)被加工(gong)材料屬(shu)于(yu)耐熱高強(qiang)度合(he)金鋼(gang)、不(bu)銹(xiu)鋼(gang)等難加工(gong)材料，切(qie)(qie)削(xue)量大、切(qie)(qie)削(xue)負荷重，對數控刀(dao)具(ju)的(de)切(qie)(qie)削(xue)性能，諸(zhu)如高溫紅硬(ying)性、彎曲剪切(qie)(qie)強(qiang)度、抗(kang)(kang)磨損性、抗(kang)(kang)粘接性、摩擦系數等有很(hen)高的(de)要求。 

但難點正是關(guan)鍵點。控制和(he)減少二極轉子嵌線槽(cao)(cao)的(de)切削(xue)(xue)(xue)變(bian)形，是提高轉子運轉精(jing)度、保證發電機運行(xing)品(pin)質的(de)關(guan)鍵。一般來說嵌線槽(cao)(cao)在(zai)加工中發生變(bian)形，嵌線槽(cao)(cao)槽(cao)(cao)口變(bian)形量可達到0.5mm。要減小變(bian)形，必須選擇合(he)適的(de)切削(xue)(xue)(xue)力(li)并(bing)減小降(jiang)低殘余應(ying)力(li)。這不僅對工藝工程師和(he)操作(zuo)人員提出了(le)(le)高要求，其(qi)高精(jing)度復雜型面的(de)切削(xue)(xue)(xue)對數控刀具本(ben)身的(de)精(jing)度也提出了(le)(le)更(geng)高的(de)要求。 

難點重重 

機(ji)加工是發電機(ji)組生產的重要(yao)環(huan)節，發電機(ji)轉(zhuan)子、定子、機(ji)座等部件(jian)切削量很大，對(dui)機(ji)床和刀(dao)具要(yao)求都很高。汽輪發電機(ji)轉(zhuan)軸嵌線槽(cao)是采(cai)用專(zhuan)用可轉(zhuan)位(wei)轉(zhuan)子槽(cao)盤銑(xian)刀(dao)，在(zai)數控轉(zhuan)子槽(cao)銑(xian)床上加工而成。由于轉(zhuan)軸材質(zhi)為高強(qiang)度(du)合金鋼(gang)，切削槽(cao)深、銑(xian)刀(dao)直徑大、切削速快，對(dui)刀(dao)具綜(zong)合性能要(yao)求很高。 

以轉子加(jia)工為(wei)例，鍛造(zao)出(chu)的(de)原材料工件(jian)首先要(yao)經過車削，然后是(shi)銑(xian)削加(jia)工。銑(xian)削分粗(cu)銑(xian)和精銑(xian)，每(mei)個工序分兩步走。“銑(xian)槽必須(xu)要(yao)分段，因為(wei)牽扯(che)到(dao)轉子的(de)動平(ping)衡。”這是(shi)每(mei)個工藝操作人(ren)員都所熟稔的(de)。 

轉(zhuan)子(zi)本(ben)體外圓有一圈軸向方向的(de)嵌(qian)線槽(cao)，業內也稱之為轉(zhuan)子(zi)縱樹型輪槽(cao)，有時每個轉(zhuan)子(zi)的(de)嵌(qian)線槽(cao)會(hui)多達30多條。發電機(ji)轉(zhuan)子(zi)槽(cao)形整(zheng)體加(jia)工(gong)要求(qiu)(qiu)(qiu)較(jiao)高：整(zheng)槽(cao)寬(kuan)度(du)公差要求(qiu)(qiu)(qiu)≤0.2mm、等分度(du)要求(qiu)(qiu)(qiu)≤0.02°、粗糙度(du)要求(qiu)(qiu)(qiu)≤Ra3.2，其次工(gong)藝要求(qiu)(qiu)(qiu)的(de)加(jia)工(gong)效(xiao)率要高，需要兼顧機(ji)床加(jia)工(gong)性能及刀具切削性能。

要提(ti)高產品的(de)(de)性能(neng)一般有兩種途徑，一是加(jia)大資(zi)金投資(zi)購(gou)買設備，或者求助外(wai)協；還有一種辦法(fa)就(jiu)(jiu)是對刀具切(qie)削工藝(yi)進(jin)行改(gai)進(jin)——這是直接的(de)(de)手段，如果刀具的(de)(de)切(qie)削效率(lv)能(neng)夠提(ti)高一倍(bei)，就(jiu)(jiu)相當于增加(jia)了一臺機床，它(ta)帶(dai)來的(de)(de)效果立竿見影，事(shi)半(ban)功倍(bei)。SEPC的(de)(de)轉(zhuan)子槽加(jia)工工序中大量使(shi)用了各種盤(pan)銑(xian)(xian)刀和鳩尾銑(xian)(xian)刀，所(suo)用刀具以德國瓦爾特公司提(ti)供的(de)(de)可(ke)(ke)轉(zhuan)位(wei)盤(pan)銑(xian)(xian)刀和可(ke)(ke)轉(zhuan)位(wei)鳩尾銑(xian)(xian)刀為主。 

國內發電機制(zhi)造技術發展經(jing)歷(li)了三個階段，制(zhi)造工藝也從手工、機械、數顯加(jia)工為(wei)主，逐步發展到(dao)數控(kong)智(zhi)能化加(jia)工，轉(zhuan)子嵌線(xian)槽(cao)內鳩尾槽(cao)的加(jia)工刀具從之前高速鋼材(cai)質演(yan)變到(dao)可轉(zhuan)位刀片刀具。 

應用在(zai)(zai)300MW等級(ji)上的粗齒型粗銑盤銑刀是瓦(wa)爾特和SEPC的頭個合作成(cheng)果(guo)。因為(wei)轉子槽粗加工余(yu)量大(da)，要求良好的排屑功能(neng)，此(ci)外(wai)關鍵還不能(neng)出現(xian)拉鐵圈、磨(mo)痕。現(xian)在(zai)(zai)瓦(wa)爾特刀具(ju)在(zai)(zai)SEPC的應用已經越(yue)來越(yue)多，只(zhi)要有新(xin)的產品設計(ji)都會在(zai)(zai)看到(dao)瓦(wa)爾特技術人(ren)員的參與(yu)。 

同時，降本(ben)增效(xiao)也是SEPC選擇刀(dao)(dao)(dao)具(ju)的重要條件。比(bi)如600MW鳩尾(wei)槽由(you)高(gao)(gao)速(su)鋼刀(dao)(dao)(dao)具(ju)更換為瓦爾特的刀(dao)(dao)(dao)具(ju)后(hou)粗(cu)糙度由(you)原先的Ra6.3提(ti)高(gao)(gao)至不(bu)大(da)于(yu)Ra3.2，加(jia)工(gong)效(xiao)率(lv)由(you)原先使用高(gao)(gao)速(su)鋼刀(dao)(dao)(dao)具(ju)加(jia)工(gong)每個槽需90分鐘，提(ti)高(gao)(gao)到使用硬質合金(jin)刀(dao)(dao)(dao)具(ju)后(hou)只需30分鐘。雖然(ran)刀(dao)(dao)(dao)片消耗成(cheng)本(ben)略(lve)高(gao)(gao)于(yu)高(gao)(gao)速(su)鋼刀(dao)(dao)(dao)具(ju)方(fang)案，但由(you)于(yu)加(jia)工(gong)工(gong)時減少，且加(jia)工(gong)進給量由(you)于(yu)比(bi)原先提(ti)高(gao)(gao)不(bu)少：可以從原來的不(bu)足(zu)100mm/min提(ti)高(gao)(gao)到240～280mm/min，綜(zong)合計(ji)算下來，實際加(jia)工(gong)成(cheng)本(ben)的降低(di)依然(ran)可觀。 

據悉，目前1000MW水氫冷(leng)、600MW水氫冷(leng)III型、300MW水氫冷(leng)是(shi)SEPC訂單至(zhi)多的(de)拳頭產(chan)品(pin)，年產(chan)臺(tai)份(fen)數在25～35臺(tai)，每(mei)年總的(de)產(chan)品(pin)制造容(rong)量穩定(ding)在2000~3000萬(wan)千(qian)瓦(wa)（3000萬(wan)千(qian)瓦(wa)機(ji)組一年發(fa)電量可達(da)2400億度）。此(ci)外水冷(leng)機(ji)組也(ye)是(shi)SEPC另一項引(yin)以(yi)為傲的(de)自主開發(fa)產(chan)品(pin)，至(zhi)今已(yi)(yi)累(lei)積制造的(de)水冷(leng)機(ji)組臺(tai)份(fen)數超過650臺(tai)。目前，SEPC也(ye)已(yi)(yi)經在研發(fa)世界660MW至(zhi)大(da)水冷(leng)發(fa)電機(ji)組及(ji)1200MW等級世界至(zhi)大(da)二極發(fa)電機(ji)機(ji)組。 

隨(sui)著(zhu)中國裝(zhuang)備制(zhi)造業的(de)發(fa)展(zhan)，未來生(sheng)產(chan)企(qi)業對機床和(he)刀具的(de)要求(qiu)也越(yue)來越(yue)高。金屬切(qie)削機床和(he)刀具作(zuo)為(wei)切(qie)削加工(gong)的(de)基礎(chu)工(gong)藝裝(zhuang)備，被稱(cheng)為(wei)“孿生(sheng)兄弟”，機床依靠優良(liang)的(de)“牙(ya)齒”才(cai)能發(fa)揮作(zuo)用。可以(yi)說(shuo)刀具性能和(he)質(zhi)量直接(jie)影(ying)響(xiang)到整體生(sheng)產(chan)效率的(de)高低、加工(gong)質(zhi)量的(de)好壞，以(yi)及生(sheng)產(chan)技術水平(ping)和(he)經濟效益，所以(yi)國外(wai)企(qi)業才(cai)有“企(qi)業的(de)紅利在刀刃上”的(de)說(shuo)法。