可再(zai)生能源(yuan)(yuan)正在(zai)全面挑戰傳統(tong)能源(yuan)(yuan)的產出方式(shi)，比(bi)如2016年光伏(fu)上網價格和風(feng)電(dian)電(dian)價均已出臺下調方案。雖然(ran)趨勢如此，但國家能源(yuan)(yuan)局近年來的統(tong)計數據表明，發(fa)電(dian)量的七成(cheng)仍源(yuan)(yuan)自火電(dian)發(fa)電(dian)，包括(kuo)水(shui)、風(feng)、核電(dian)、太陽(yang)能等新(xin)能源(yuan)(yuan)并未(wei)對傳統(tong)能源(yuan)(yuan)形成(cheng)強(qiang)勢沖擊。

可是(shi),目(mu)前國內電力市場已日趨飽和(he)，在國家扶持新能源的政策下，火力發電等傳統發電形(xing)式“上(shang)大壓小”，采(cai)用大功率設備已成為電力行業的共識(shi)。

“大”帶來的挑戰

作為我國制造大型電(dian)力(li)設備的(de)主力(li)廠(chang)商，上海電(dian)氣(qi)電(dian)站(zhan)設備有限公司發電(dian)機(ji)(ji)廠(chang)（SEPC）隸屬于上海電(dian)氣(qi)集團股(gu)份有限公司電(dian)站(zhan)集團，是與德國西門(men)子公司合資(zi)的(de)企(qi)業，主要從(cong)事火電(dian)、核(he)電(dian)、燃機(ji)(ji)領(ling)域的(de)大型發電(dian)機(ji)(ji)成套產品的(de)研發和制造。

從2004年(nian)開始，上海發(fa)電(dian)機(ji)廠火(huo)力(li)發(fa)電(dian)機(ji)組的生(sheng)產、銷售，以及訂(ding)單數量連續保持世界第(di)一。近幾年(nian)公司1000MW等級水氫(qing)冷(leng)機(ji)組每年(nian)的訂(ding)單量基(ji)本穩(wen)定在9000MW～13000MW范圍內(nei)，國內(nei)市場(chang)占有率約(yue)80%，600MW等級水氫(qing)冷(leng)機(ji)組年(nian)訂(ding)單量穩(wen)定在6000MW～9000MW，國內(nei)市場(chang)占有率約(yue)60%，產品遠(yuan)銷多個國家(jia)。

我國(guo)(guo)現有(you)的(de)(de)300MW、600MW、1000MW水氫冷汽輪發電機(ji)(ji)效率(lv)、年運(yun)行小時等(deng)參數(shu)均已(yi)達到國(guo)(guo)際先進水平，近年國(guo)(guo)家規定國(guo)(guo)內(nei)能(neng)生產的(de)(de)亞臨界600MW及(ji)以下(xia)容量機(ji)(ji)組一(yi)般不(bu)再(zai)進口，這加快了對我國(guo)(guo)電站建(jian)設制造(zao)業的(de)(de)發展。電站制造(zao)業是國(guo)(guo)家重要的(de)(de)基礎工(gong)業之一(yi)，法(fa)國(guo)(guo)、德國(guo)(guo)、日本(ben)(ben)、俄羅斯、美國(guo)(guo)的(de)(de)大(da)型(xing)核電站、火電站的(de)(de)絕大(da)部(bu)分機(ji)(ji)組都是本(ben)(ben)國(guo)(guo)制造(zao)的(de)(de)。 

隨著“上(shang)大(da)壓(ya)小(xiao)”政策的實(shi)施，SEPC目(mu)(mu)前已經形成完善的空冷50MW～200MW等(deng)級(ji)(ji)、雙水(shui)內水(shui)冷60MW～340MW等(deng)級(ji)(ji)、水(shui)氫(qing)冷200～1000MW等(deng)級(ji)(ji)等(deng)系列產品，在(zai)超(chao)超(chao)臨界1000MW級(ji)(ji)火電(dian)(dian)、核電(dian)(dian)及燃氣輪(lun)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)等(deng)重大(da)項(xiang)目(mu)(mu)上(shang)實(shi)現了歷史性突破(po)，目(mu)(mu)前正在(zai)研發國際上(shang)至(zhi)大(da)容量的1800MW級(ji)(ji)核電(dian)(dian)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)、1200MW級(ji)(ji)火電(dian)(dian)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)等(deng)產品，以形成新的發電(dian)(dian)機(ji)(ji)核心技(ji)術(shu)，不斷(duan)提高(gao)企(qi)業(ye)核心競爭力(li)。走進SEPC的廠(chang)房，可看到：主廠(chang)房長(chang)312米，寬36米，高(gao)34米，吊重能力(li)可達(da)500噸，具備了可加(jia)工(gong)目(mu)(mu)前世界上(shang)至(zhi)大(da)容量——1800MW四極核電(dian)(dian)發電(dian)(dian)機(ji)(ji)和年產量3000萬千(qian)瓦的生產能力(li)。 

隨(sui)著等(deng)級的提升(sheng)，發電(dian)設備尺寸也隨(sui)之加大(da)，動輒(zhe)上百噸(dun)、幾(ji)十(shi)米的大(da)型(xing)設備給加工帶來的不僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)是不便，加工難度也隨(sui)之提升(sheng)。 

由于發電(dian)設備(bei)產品的(de)(de)特性(xing)，對設備(bei)的(de)(de)可靠性(xing)有(you)(you)著嚴格的(de)(de)要求。比如轉子(zi)是(shi)大型電(dian)力設備(bei)——發電(dian)機中(zhong)的(de)(de)核(he)心部(bu)件，其加工(gong)(gong)質量的(de)(de)好壞(huai)影響了(le)發電(dian)機的(de)(de)運行質量。且轉子(zi)胚件尺寸(cun)大，成本不菲，供應(ying)有(you)(you)限，雖加工(gong)(gong)要求高，但也必須加工(gong)(gong)零失誤率(lv)。 

此外發電設備中其他一些(xie)典型(xing)關(guan)鍵零(ling)部件(jian)如轉子輪槽以及轉子嵌線鳩尾(wei)槽等(deng)(deng)的切削(xue)加(jia)工，由(you)于被加(jia)工材料屬于耐熱高(gao)強度(du)(du)合金鋼、不銹鋼等(deng)(deng)難加(jia)工材料，切削(xue)量大、切削(xue)負荷重(zhong)，對數(shu)控刀具的切削(xue)性(xing)能(neng)，諸如高(gao)溫(wen)紅硬性(xing)、彎曲剪切強度(du)(du)、抗磨損性(xing)、抗粘(zhan)接性(xing)、摩擦系(xi)數(shu)等(deng)(deng)有很(hen)高(gao)的要求。 

但(dan)難(nan)點(dian)正是關(guan)鍵點(dian)。控(kong)制和減(jian)少二極轉子(zi)嵌(qian)線(xian)槽(cao)的(de)切削變(bian)(bian)形(xing)，是提高(gao)轉子(zi)運(yun)轉精度、保證(zheng)發(fa)電機運(yun)行品(pin)質的(de)關(guan)鍵。一般來說嵌(qian)線(xian)槽(cao)在加(jia)工中發(fa)生變(bian)(bian)形(xing)，嵌(qian)線(xian)槽(cao)槽(cao)口變(bian)(bian)形(xing)量可達到0.5mm。要減(jian)小(xiao)變(bian)(bian)形(xing)，必須(xu)選擇合(he)適的(de)切削力(li)(li)并減(jian)小(xiao)降低殘余應力(li)(li)。這不僅對工藝工程師(shi)和操作人(ren)員提出(chu)了(le)高(gao)要求(qiu)，其高(gao)精度復雜(za)型面的(de)切削對數控(kong)刀具本(ben)身的(de)精度也提出(chu)了(le)更高(gao)的(de)要求(qiu)。 

難點重重 

機(ji)(ji)加工(gong)是發電(dian)機(ji)(ji)組生(sheng)產的重要(yao)(yao)環節，發電(dian)機(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)子、定子、機(ji)(ji)座等部件切(qie)削(xue)(xue)量很(hen)大，對(dui)機(ji)(ji)床和(he)刀具要(yao)(yao)求(qiu)都很(hen)高。汽輪發電(dian)機(ji)(ji)轉(zhuan)(zhuan)軸嵌線槽(cao)(cao)是采用專(zhuan)用可轉(zhuan)(zhuan)位轉(zhuan)(zhuan)子槽(cao)(cao)盤(pan)銑刀，在數(shu)控轉(zhuan)(zhuan)子槽(cao)(cao)銑床上加工(gong)而(er)成(cheng)。由于轉(zhuan)(zhuan)軸材質(zhi)為高強度合金(jin)鋼，切(qie)削(xue)(xue)槽(cao)(cao)深、銑刀直徑大、切(qie)削(xue)(xue)速快，對(dui)刀具綜合性能要(yao)(yao)求(qiu)很(hen)高。 

以轉子(zi)加工為例，鍛造出的(de)原材(cai)料工件(jian)首先要經過(guo)車削，然后是銑(xian)削加工。銑(xian)削分粗銑(xian)和(he)精銑(xian)，每個(ge)工序分兩步走。“銑(xian)槽必須(xu)要分段，因為牽扯到轉子(zi)的(de)動平衡。”這是每個(ge)工藝操作人員都(dou)所熟稔(ren)的(de)。 

轉子(zi)本(ben)體(ti)外圓有一圈軸向(xiang)方向(xiang)的(de)(de)嵌線槽(cao)(cao)，業(ye)內也(ye)稱之為轉子(zi)縱樹型輪(lun)槽(cao)(cao)，有時每個(ge)轉子(zi)的(de)(de)嵌線槽(cao)(cao)會多達(da)30多條。發電機轉子(zi)槽(cao)(cao)形整體(ti)加(jia)工(gong)要(yao)求較高(gao)：整槽(cao)(cao)寬度公差要(yao)求≤0.2mm、等(deng)分度要(yao)求≤0.02°、粗糙(cao)度要(yao)求≤Ra3.2，其次工(gong)藝要(yao)求的(de)(de)加(jia)工(gong)效率要(yao)高(gao)，需要(yao)兼顧機床(chuang)加(jia)工(gong)性能及刀具(ju)切削性能。

要提(ti)(ti)高(gao)產(chan)品的(de)性能(neng)一般有兩種(zhong)(zhong)途徑(jing)，一是加(jia)大(da)資金(jin)投資購買設備，或者求(qiu)助外協(xie)；還有一種(zhong)(zhong)辦法(fa)就是對刀具(ju)切(qie)削工藝進行改進——這是直接的(de)手段，如果刀具(ju)的(de)切(qie)削效率能(neng)夠提(ti)(ti)高(gao)一倍(bei)，就相當于增加(jia)了一臺機床，它帶來的(de)效果立竿見影，事半功倍(bei)。SEPC的(de)轉子槽加(jia)工工序中大(da)量使(shi)用了各種(zhong)(zhong)盤銑(xian)刀和鳩尾銑(xian)刀，所用刀具(ju)以(yi)德國瓦(wa)爾特公(gong)司提(ti)(ti)供的(de)可轉位盤銑(xian)刀和可轉位鳩尾銑(xian)刀為主。 

國內發(fa)電機制造技(ji)術發(fa)展經歷了三個階(jie)段，制造工藝也從手工、機械、數顯加工為主，逐步發(fa)展到數控智能化加工，轉子嵌線(xian)槽內鳩(jiu)尾槽的加工刀(dao)(dao)具(ju)從之(zhi)前高速鋼材質演(yan)變(bian)到可轉位刀(dao)(dao)片(pian)刀(dao)(dao)具(ju)。 

應(ying)用(yong)在300MW等(deng)級上的(de)(de)粗(cu)齒型(xing)粗(cu)銑盤銑刀是(shi)瓦爾特(te)(te)和SEPC的(de)(de)頭個合作成果(guo)。因(yin)為轉子槽粗(cu)加工余(yu)量大(da)，要(yao)求良好的(de)(de)排屑功能(neng)，此外關鍵還(huan)不能(neng)出現拉(la)鐵(tie)圈、磨痕。現在瓦爾特(te)(te)刀具在SEPC的(de)(de)應(ying)用(yong)已經越來越多(duo)，只要(yao)有新(xin)的(de)(de)產品設計都會在看(kan)到瓦爾特(te)(te)技術人員的(de)(de)參與。 

同時，降(jiang)本增效也是SEPC選擇刀具(ju)(ju)的重要條件。比如600MW鳩尾槽由(you)(you)(you)高(gao)(gao)速(su)(su)鋼刀具(ju)(ju)更換為瓦爾特(te)的刀具(ju)(ju)后(hou)粗(cu)糙度由(you)(you)(you)原先(xian)的Ra6.3提高(gao)(gao)至不大于Ra3.2，加(jia)(jia)工(gong)效率由(you)(you)(you)原先(xian)使用高(gao)(gao)速(su)(su)鋼刀具(ju)(ju)加(jia)(jia)工(gong)每個槽需(xu)90分鐘，提高(gao)(gao)到(dao)使用硬質(zhi)合金刀具(ju)(ju)后(hou)只需(xu)30分鐘。雖然(ran)(ran)刀片消耗成(cheng)本略高(gao)(gao)于高(gao)(gao)速(su)(su)鋼刀具(ju)(ju)方案，但由(you)(you)(you)于加(jia)(jia)工(gong)工(gong)時減少，且(qie)加(jia)(jia)工(gong)進給量由(you)(you)(you)于比原先(xian)提高(gao)(gao)不少：可(ke)以從(cong)原來的不足100mm/min提高(gao)(gao)到(dao)240～280mm/min，綜合計算下來，實際(ji)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本的降(jiang)低依然(ran)(ran)可(ke)觀。 

據悉，目前1000MW水氫冷(leng)(leng)、600MW水氫冷(leng)(leng)III型、300MW水氫冷(leng)(leng)是SEPC訂(ding)單至多(duo)的(de)拳頭(tou)產(chan)品(pin)，年產(chan)臺(tai)份數在(zai)25～35臺(tai)，每年總的(de)產(chan)品(pin)制造容(rong)量穩定(ding)在(zai)2000~3000萬千瓦（3000萬千瓦機(ji)(ji)(ji)組(zu)一年發電量可達(da)2400億度）。此外水冷(leng)(leng)機(ji)(ji)(ji)組(zu)也是SEPC另一項引以(yi)為傲的(de)自主開(kai)發產(chan)品(pin)，至今已(yi)累積制造的(de)水冷(leng)(leng)機(ji)(ji)(ji)組(zu)臺(tai)份數超過650臺(tai)。目前，SEPC也已(yi)經在(zai)研發世(shi)(shi)界(jie)660MW至大水冷(leng)(leng)發電機(ji)(ji)(ji)組(zu)及1200MW等級世(shi)(shi)界(jie)至大二(er)極(ji)發電機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)組(zu)。 

隨著(zhu)中國(guo)裝備(bei)制造業的(de)(de)(de)發展，未來生產(chan)企業對(dui)機(ji)床和(he)刀具的(de)(de)(de)要求也(ye)越(yue)來越(yue)高。金屬切削機(ji)床和(he)刀具作為切削加工的(de)(de)(de)基礎(chu)工藝裝備(bei)，被稱為“孿生兄(xiong)弟”，機(ji)床依靠優良(liang)的(de)(de)(de)“牙齒(chi)”才能發揮作用(yong)。可(ke)以說刀具性(xing)能和(he)質量(liang)直接(jie)影(ying)響到整(zheng)體生產(chan)效率的(de)(de)(de)高低(di)、加工質量(liang)的(de)(de)(de)好壞，以及生產(chan)技術水平和(he)經濟效益，所以國(guo)外企業才有“企業的(de)(de)(de)紅利(li)在刀刃上”的(de)(de)(de)說法(fa)。