清洁能源时代驱动下

风电机组精密加工解决方案

资料来源：《风力发电机组工作原理与技术基础》

由于叶片尺寸大且曲面复杂、打磨位置难以控制等因素，一般的磨抛设备无法进行准确加工。因此，需要依靠专业的设计和加工技术来保证叶片的质量和性能。

例如，机器人磨抛技术在风电叶片制造中的应用，可以根据叶片的形状和材料特性自动调整打磨参数。实现磨削、抛光等不同工序的自动化加工，从而提高大型复杂结构件的加工效率和质量。

叶片的技术迭代速度非常快，目前的发展趋势是大型化，大叶片对模具和成型工艺的要求更为复杂，同时还需要具备轻量化和高强度等特点。叶片的设计、材料和工艺不仅影响发电装置的性能和功率，更大的叶轮（叶片与轮毂的组合结构）还要求与之相配合的轴承、齿轮箱、发电机等关键零部件进行同步升级，尤其是需要更先进的表面精密加工工艺来处理成型后的零部件。

近年来，3D打印技术在风电行业中的应用日益广泛，它为制造复杂形状的叶片等关键部件提供了新的可能。?更多应用详情，请关注PME CHINA 2024第二届国际精密加工博览会。

轴承作为风电机组的核心零部件之一，尽管国内轴承的国产化程度不断提升，但与国际高端水平之间仍存在一定的技术壁垒。轴承主要包括主轴轴承、齿轮箱轴承和发电机轴承等。

其中，主轴的使用寿命一般为20年，是公认的国产化难度最大的部件之一，主要用于连接轮毂和齿轮箱，将叶片产生的动能传递给齿轮箱。因此，对主轴的机械性能、加工精度和寿命可靠性等方面提出了更高的要求。

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轴承的磨削对后续性能至关重要，主要涉及外圈和内圈的加工。在大型风电轴承的磨削过程中，一种有效的解决方案是采用立式磨床，例如，达诺巴特VG/DVG立式磨床。

1. 该磨床可配置双砂轮头架，同时执行不同的加工操作，提高生产效率；

2. DVG机床C轴工作台直径最大6000mm，工件高度600mm；

3. 用于调心滚子轴承SRB外圈加工的Y轴，磨削表面呈交叉网纹；

4. 集成测量装置；

5. 通过自动换刀、自动上料和自定心缩短设置时间。

图源“DGC达诺巴特集团”公众号

达诺巴特也为机舱、变速箱、桨距和偏航驱动等风机部件提供定制化精密磨削解决方案。此外，风电设备中的齿轮变速箱结构复杂且大型，其精密磨削通常需要依赖大型数控机床等专用设备。值得注意的是，圣戈班的新型磨料可满足特大型风机轴承对于高效磨料的需求。

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叶片在加工制造过程中，由于材料切割或型面打磨等原因，经常会出现毛刺或瑕疵，不仅影响叶片的外观质量，还可能对其性能和使用寿命产生负面影响。

电化学去毛刺技术，它利用电化学反应原理来溶解掉毛刺，没有工具磨损、不会形成二次毛刺、也没有机械冲击和环境污染，可以精密地去毛刺或使工件表面变得光滑。

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轴承的去毛刺技术主要包括磨粒流去毛刺和电解去除毛刺等方法。磨料流加工技术适用于刚进入精加工阶段的毛刺处理，通过挤压半固态或液态磨料，研磨内孔或端面，实现抛光去毛刺的目的。而电解去除毛刺则是利用电解原理进行工件表面精加工，从而去除金属材料表面的毛刺和氧化皮等，使得表面达到清洁、光滑的效果。

齿轮箱作为风电设备中的关键部件，由高强度和高硬度的钢制零件组成。为了提高齿轮箱的扭矩密度和效率，需要对工件进行精密加工。在加工完成后，也可以采用电解去毛刺技术去除工件表面的毛刺和锐边，从而提高工件的表面质量和尺寸精度。

易趋宏是一家能够为汽车、航空航天、能源、医疗等细分市场的客户提供去毛刺解决方案的企业。作为AFM磨粒流工艺的发明者，易趋宏利用该工艺对零件进行抛光和去毛刺处理。在高压工况下，通过使用研磨磨料，还可以改善被加工零件的表面特性，达到更好的效果。因此，易趋宏的精密加工技术完全有能力对风电轴承进行去毛刺处理。

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激光清洗技术凭借其高效、环保和精准的特性，已成为风电叶片表面灰尘、油污和污渍等附着物的理想清除方案。

宝宇激光通过搭载激光清洗设备的爬壁机器人，实现了无接触式的全智能机械化作业，从而进一步提升了清洗效率。此外，集成设备配备的高清摄像头还能进行探伤检测，高效排除其他安全隐患。

这一方案不仅避免了传统清洗方式中人工操作的缺点和高空作业的危险，还降低了叶片存留污染物的摩擦阻力，提高了风能利用率。

叶片直接与大气环境接触，可能会出现砂眼、划痕、裂纹等缺陷损伤，因此其表面防护尤为重要。涂装是现代产品制造工艺中的关键步骤，通过使用特殊涂料对叶片表面进行涂覆，可以增强其耐候性、耐磨性和抗腐蚀性等特性。

国际上主要采用溶剂型聚氨酯底漆和面漆作为风电叶片的防护涂层材料。然而，风电叶片防护涂层材料并不仅限于这一种，通过合理搭配丙烯酸类等聚合物，可以获得性能全面的叶片涂料。

轴承的表面热处理技术是一种有效的方法，通过加热和冷却工件表层，改变轴承钢的内部组织结构，从而提高其硬度、韧性和耐磨性等关键性能指标。这种处理方式可以显著提高零件的抗疲劳强度，从而延长轴承的使用寿命和可靠性。

对于风电产品来说，热处理技术的应用带来了良好的机械性能提升。对于大型风机而言，如何应用并优化轴承的表面热处理技术及相关应对措施，将是未来行业的重要攻关热点。

除了风电领域，航空飞机上的涡轮泵和喷气发动机的航空轴承对于表面热处理技术也尤为重视，这将有助于提升轴承的综合性能。

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