Odkuwki przekładni turbin wiatrowych Producenci

Przekładnie turbin wiatrowych należą do środowisk najbardziej obciążonych stresem w sektorze energii odnawialnej. Komponenty kute są preferowane w stosunku do części odlewanych, ponieważ zapewniają doskonałą odporność na zmęczenie, udarność i jednolitą strukturę ziaren, która jest w stanie wytrzymać ekstremalny moment obrotowy i cykliczne obciążenia występujące w nowoczesnych turbinach o mocy 1 MW–15 MW.

1. Kluczowe kute komponenty w skrzyniach biegów

Większość części obrotowych i elementów nośnych o dużej wytrzymałości w przekładni turbiny wiatrowej jest kuta:

• Półfabrykaty przekładni: Duże dyski używane do przekładni planetarnych, kół słonecznych i kół zębatych pierścieniowych. Wymagają one dużej twardości powierzchni i wytrzymałości rdzenia.

• Wały główne i wały wejściowe/wyjściowe: Przenoszą ogromny moment obrotowy z wirnika na szybkie stopnie skrzyni biegów.

• Bezszwowe pierścienie walcowane: stosowane do zewnętrznych kół zębatych i bieżni łożysk.

• Sprzęgła i kołnierze: Wytrzymałe złącza łączące elementy układu napędowego.

2. Wspólne materiały i chemia

Aby przetrwać 20 lat na morzu lub w odległych środowiskach, materiały muszą być stalami stopowymi o wysokiej czystości.

3. Proces produkcyjny (łańcuch jakości)

Produkcja odkuwki przekładni turbiny wiatrowej przebiega według ściśle określonej kolejności:

1. Wytapianie wlewków: Wykorzystuje EF (elektryczny piec łukowy), LF (rafinacja) VD (odgazowywanie próżniowe), aby zapewnić ultraczystą stal o niskiej zawartości siarki i fosforu.

2. Wykonanie kucia:

   • Kucie swobodnie matrycowe do dużych wałów.

   • Kucie matrycowe do precyzyjnych przekładni i sprzęgieł.

   • Walcowanie pierścieniowe do elementów okrągłych o dużej wytrzymałości.

3. Obróbka cieplna: krytyczne etapy, takie jak normalizowanie, hartowanie i odpuszczanie w celu udoskonalenia struktury ziarna. Koła zębate często poddaje się nawęglaniu (utwardzaniu powierzchniowemu), aby uzyskać twardą powierzchnię przy jednoczesnym zachowaniu plastycznego rdzenia.

4. Obróbka precyzyjna: toczenie zgrubne CNC i szlifowanie wykańczające w celu spełnienia tolerancji tak wąskich, jak $\pm 0,001 $ cala.

4. Standardy jakości i badania (NDT)

Przekładnie wiatrowe są znane z tego, że są „słabym punktem” żywotności turbiny, dlatego testy są rygorystyczne:

• Badania ultradźwiękowe (UT): Obowiązkowe w celu wykrycia wewnętrznych pustek lub wtrąceń niemetalicznych w środku grubych odkuwek.

• Kontrola cząstek magnetycznych (MT): stosowana po obróbce w celu znalezienia mikropęknięć powierzchni.

• Weryfikacja przepływu ziarna: Zapewnienie, że „linie przepływu” metalu odpowiadają geometrii części, aby zmaksymalizować wytrzymałość.

• Zgodność: musi spełniać normy takie jak ISO 61400-4 (wymagania projektowe dotyczące przekładni turbin wiatrowych) i AGMA 6006.

Często zadawane pytania: Odkuwki przekładni wiatrowych

P: Dlaczego nie zastosować odlewania tych kół zębatych?

• Odp.: W odlewie często występują drobne pory lub defekty „skurczowe”. W turbinie wiatrowej pojedyncza usterka może działać jak czynnik zwiększający naprężenie, prowadząc do wyłamania się zęba przekładni pod wpływem silnych podmuchów wiatru. Odkuwki są zasadniczo „pozbawione pustych przestrzeni”.

P: Jakie jest największe zagrożenie dla tych kutych części?

• Odp.: Pęknięcia mikropittingowe i białe trawienie (WEC). Są to problemy zmęczeniowe na poziomie powierzchni spowodowane kombinacją zmiennych obciążeń i interakcji chemicznych ze smarami.

P: Ile czasu zajmuje wyprodukowanie niestandardowego wału skrzyni biegów?

• Odp.: Ze względu na wymagania dotyczące czystości materiału i cykle obróbki cieplnej, czas realizacji tradycyjnie waha się od 20 do 52 tygodni, chociaż wyspecjalizowani producenci „szybkiej ścieżki” mogą skrócić ten czas do około 10 tygodni.