风电紧固件业肩负能源转型的历史使命
发布时间:2015-04-16
发布者: 张力 专家
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  2014年,我国风电装机超过2335.05万千瓦,累计装机达到1.15亿千瓦。不但保持了高的增速。,而且更加注重协调和规划,更加讲究经济和社会效益。   风电设备制造业是整个风电产业的最重要环节和基础,没有高质量的风电装备制造业,风电发展不可能做到由大变强。过去的几年里,风电设备制造企业讲究科技创新,讲究产品质量,讲究售后服务,在艰难的环境中发展,并完成了产品技术的提升,大机组研发取得重要进展,多种型号的5兆瓦、6兆瓦机组投入装机试验。   建设生态美丽中国,推动能源消费、能源供给、能源技术和能源体制四方面的“能源革命”,意味着我国能源战略需要根本性的变化,未来必然要走清洁、高效、安全、可持续发展之路。中国要实现碳排放大幅缩减的承诺,大力发展风能使必然之路。现代化的、高质量、高效能的风电装备制造业,是风电产业持续健康稳定发展的保证。   从2008年,我国风电产业进入了快速建设阶段,在内蒙、甘肃、河北、新疆等地区建设了千万千瓦级风电基地;随着风电机组技术的不断进步,低风速机组的大量推出进入批量发展阶段,海上风电也是未来开发重点。目前我国已提出2020年非化石能源比例达到15%的发展目标,按现行能源统计口径初步测算,为确保达到上述目标,2020年风电并网容量应不少于2亿千瓦。   今年1月底,国家能源局正式下发《关于报送“十二五”第五批风电项目核准计划项目的通知》第二批,此次涉及河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山西、四川、云南、甘肃、宁夏、新疆等地区。不难看出该批次涉及的省份既包含河北、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、新疆等千万千瓦级风电地区,又包含近几年风电发展迅猛的山西、云南等重点省份,都属于我国风电发展的重点区域和关键区域。我们有理由相信,2015年我国风电装机容量将不少于2500千瓦。据不完全统计,多个风电机组制造商如上海电气、金风科技、明阳风电、东方电气、华创风能、湘电风能、运达风能、南车风电和久和能源等今年订单和发货量大幅增长甚至于翻番。订单和发货量趋于分散。   关注风电紧固件的发展,就是关注自己的生存。如今在规模以上的紧固件企业中,不少重点紧固件企业已把生产的重点投向风电紧固件。风电紧固件在技术上有一系列特点:高强度、高精度、高等级,风电机组服役条件严酷,常年经受酷暑严寒和极端温差的影响,承受高温、低温的侵蚀,功率大、速差大,现今最高达到7兆瓦级,“十三五”规划中将列于研发10兆瓦级机组。风电机组由于安装的自然条件恶劣,交通又不方便,风区一般在山间、河谷、海滩安装和维修相对困难,为此要求紧固件使用寿命最少20年,与一般的机械基础件不同,提出了更高要求,机组紧固件承受各种轴向拉伸载荷、剪切载荷或弯曲载荷下,还有冲击载荷;或同时承受上述几种载荷,而在环境介质的作用下,还会引起螺栓的延迟断裂,以及高温条件下引起材料的蠕变等。对材料除了常规状态下机械性能外,还应该具有低温状态下抗冷脆性等特点。   如风电塔筒用大规格高强度紧固件,要求防腐蚀性能,一般超720小时,按DIN EN ISO9227规定的防腐时间甚至为1440小时,强度等级10.9级、12.9级。从目前我国风电高强度紧固件的生产来看,要保证20年使用寿命,这一关道路漫长,尚待考验。紧固件企业只有通过综合全面的质量控制,才能保证紧固件的机械性能、疲劳极限、使用寿命。紧固件的生产,不只限于提高自己产品的质量水平,还应去了解风电机组中有何特殊要求,由此开发新产品,尤其是7兆瓦级、10兆瓦级中大规格紧固件,既推动风电高强度紧固件制造工艺的提高,又保证自己企业生存、发展。   风力发电机组用高强度螺栓,作为主机、叶片、塔架和减速箱的连接件,与主机一起承担着基本性能、构件基本功能的各项要求;主要有以下品种:   a .塔筒螺栓:即风力发电机塔座上使用的螺栓,主要使用的是GB/T 1228~1231、DIN6914~6916以及DAST等大六角头钢结构连接副螺栓。   b. 整机螺栓:即风力发电机上使用的螺栓,主要使用的是GB/T 5782、GB/T 5783、GB/T 70.1、GB/T 6170、GB/T 97等六角头螺栓、内六角螺栓、六角螺母及垫圈。   c. 叶片螺栓:即连接风力发电机叶片的螺栓,主要为一些新设计的非标双头螺栓及T型圆螺母产品等。   在一定条件下,原材料质量的优劣将影响紧固件生产工艺参数的选择,并直接影响风电用高强度紧固件综合机械性能和使用安全。在风电场风机安装过程中,风电高强度紧固件的开发和应用上,还存在着来自供应商和加工制造方面的挑战。面临新的挑战,风电用紧固件的工艺和材料,潜在巨大的市场和对技术期待将是可持续发展的课题。     目前,风电机组紧固件的研发和产业化很不平衡。10.9级小于48毫米的螺栓,技术难度相对较小,上海申光、上海金马、宁波东港、上海奥达科、舟山正源等企业已经形成规模产能目标。但大于64毫米的螺栓研发和产业化重视不够,特别是12.9级的样品刚开始在主机或部件企业装机试验。风电机组主机和部件制造厂家,为了有利于生产组织和质量控制,需要紧固件企业成台份地供应紧固件。因此,有志于在风电机组高强紧固件市场占一席之地的企业,不仅要研发、生产,还要形成产业链,全面为风电机组配套。   风电机组在野外高空运行,温度、湿度、载荷变化大,要承受冲击载荷和倾覆力矩,对紧固件要求至少20年使用寿命和高可靠性。目前。国产紧固件批量使用寿命只有8-10年时间,寿命和可靠性还未真正经受考验。   面对这种情况,要攻关破难,研发和应用紧固件可靠性设计、可靠性制造和可靠性达到要求,以功能强大的设计数据,检测数据,试验数据和经验数据,使风电机组紧固件的寿命和可靠性让用户放心。   我国是以企业为单位进行紧固件的研发并进而产业化,缺乏共性技术研发平台。对于涉及多学科的紧固件来说,相互之间既是对手,又是技术研发的合作伙伴。如果几大紧固件企业能够联合起来,并争取高等院校、科研院所,产学研联合,并争取政府支持,进行风电机组高强紧固件技术研发,将会大大提高我国风电机组的设计制造水平。这是一个很难解决但又必须解决的问题。   随着风电机组单机容量的不断增大和风电场由陆地向近海发展,风电机组技术也在不断提升。紧固件企业不能坐等推出了新机型,才去研发配套紧固件。要与风电机组企业结成战略联盟,与主机企业同步研发,甚至超前配套紧固件。对7兆瓦级、10兆瓦级机组,一些前沿技术,一定要高度敏感,快速跟进。风电机组大多都是通用紧固件,如今其中大部分要发展成为专用紧固件,这是一种趋势,一定要超前做好个性化设计的研发工作。
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