----------------------------------------------------------------[page] 世界大海上浮式生产储油船
--中海油海洋石油117号30万吨FPSO
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工程总投资:25亿元以上
工程期限:2005年--2007年
"海洋石油117"号为双底双壳结构,船长323米、型宽63米,船体相当于3个标准足球场大;型深32。5米,从船底到烟囱的距离有71米,相当于24层楼高。
2007年4月30日,我国一艘完全自主设计并建造的30万吨级海上浮式生产储油船(FPSO),在中船集团公司所属的上海外高桥造船有限公司被命名为"海洋石油117"号。这艘FPSO是全球四艘30万吨级的FPSO,我国在FPSO的设计与建造领域已位居世界先进行列。
"海洋石油117"号为双底双壳结构,船长323米、型宽63米,船体相当于3个标准足球场大;型深32。5米,从船底到烟囱的距离有71米,相当于24层楼高,满载吃水20.8米。船上建有容纳140人作息的上层建筑及直升飞机平台,系目前世界上建造的特大海上浮式生产储油船。该船设计寿命25年,通过安装在船艏的软刚臂单点系泊装置,长期系泊于固定海域,25年不脱卸,可抵御百年一遇的海况。它由原油处理工艺设施、兼顾海上采油平台的公用系统、外输油系统、储油舱区、海上生活区和单点系泊装置等组成,自重逾9万吨。
"海洋石油117"号船体由中国船舶工业集团公司所属的七○八所设计、外高桥造船有限公司建造。船上配备了先进的中央控制系统,可抵御百年一遇的海况,入挪威船级社(DNV)。
据介绍,"海洋石油117"号将用于我国渤海海域蓬莱19-3油田二期,成为此油田大的油水气处理加工中心,日加工量达19万桶格原油,储油量为200万桶(3万吨)。
蓬莱19-3油田二期开发项目由中国海洋石油有限公司与康菲石油中国有限公司共同出资、开发经营。30万吨FPSO项目即为其中的子项目之一。
FPSO是海洋石油开发的关键设施,具有高风险、高技术、高附加值、高投入、高产出特点。2005年,上海外高桥造船有限公司在与韩国三星、大宇等国际上知名的海洋工程建造商的竞争中脱颖而出,获得建造订单,打破了韩国等造船企业垄断30万吨FPSO的市场格局。
据预计,"海洋石油117"号将于2008年底建成投产。 ----------------------------------------------------------------
世界大矿砂船
--渤海重工38。8万吨超大型矿砂船
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工程总投资:8亿元以上
工程期限:2007年--2012年
2008年9月26日上午,南通中远川崎船舶工程有限公司建造的30万吨超大型矿石运输船(VLOC)顺利建成下水。这是我国造船企业建造的艘VLOC。作为我国进口铁矿石运输船队的主力,改船完工后将投入中国至巴西航线。该船由中远(香港)集团经营管理。VLOC是门从事铁矿石海上运输的大型船舶。此次建成下水的超大型VLOC,其详细设计和生产设计由南通中远川崎船舶工程有限公司技术部门自主完成,开创了国内同型船的建造先河。该船总长327米,型宽55米,型深29米。
2007年4月30日,渤海船舶重工有限责任公司、中国船舶重工国际贸易有限公司作为联卖方,与新加坡百国盛环球私人有限公司在北京签署了4艘38。8万吨DWT矿砂船建造同。该船是目前世界上同类产品中大的环保型船舶,由渤船重工自主研发,具有自主知识产权。它的成功研发和批量建造,标志着渤船重工的自主研发能力又有了新的突破,公司的产品结构进一步向高技术含量、大型化和批量化方向发展。
渤船重工开发了38。8万载重吨矿砂船,这是迄今为止中国历史上大的船舶,也是世界上大的散货运输船。其主尺度为:总长360。6米,垂向间长345。6 米,型宽65米,型深 30。5米,设计吃水22米,结构吃水23米。该船入级 DNV,满足2011年及2011年以前即将生的SOLAS 及MAPOL公约要求;可以适应国内诸多的港口,包括唐山曹妃甸港、大连港、马迹山港,具有较高的适航;航速不低于14。8节,与国外同种船型对比,航速较高,单航次周期可以大大缩短,可为船东带来巨大的经济益;该船设计考虑轻压载吃水,重压载吃水两种工况,将给船东空载状态较大的选择,节省运行费用;该船续航力25000 海里,可以满足从中国到巴西航线的要求。产品研发成功后,多家知名船东对该船表现出了大的兴趣。
近年来,渤船重工把建立以市场为导向满足市场需求的产品研发体系,作为建设世界企业发展战略的关键环节,依靠技术创新,动企业核心竞争力的不断提高。通过实施"名牌"战略,不仅成功研发和批量建造了以17。4万吨优选型散货船和29。7万吨、32万吨VLCC为代表的自主品牌,还成功打造了一支具有高度市场敏锐和应变能力的研发队伍,企业在做大的同时,也越来越强。
公司2006年通过对市场的分析发现,全年中国铁矿石进口量达3。26亿吨,占全球总进口量的45%。由于中国钢铁产量保持持续增长和国内矿石产量需求高速增长,预计2007年中国进口铁矿石3。65亿吨,未来铁矿石进口将不断增大。
VLOC(Very Large Ore Carrier)大型矿砂船,主要是运输各种矿砂,煤炭,或者钢材、肥料、粮食等等大宗散货的船舶,载重吨一般在20万吨以上。
在船舶分类中,将门用于运输固态散装货物或具有安全运输包装形态的大型船舶称为散装船,将门用于运输矿物的大型船舶称为矿砂船或矿石船。通常载重超过20万吨以上的散货船只用来运矿砂,被称为超大型矿砂船,简称ULOC。
本世纪之前,国际上对矿砂的需求一直是稳定的,所以矿砂船的发展一直没有大的突破,数量也很有限,基本上是20世纪80年代由日、韩船厂建造的,其中大的是1986年由南韩现代造船公司为挪威船东建造364767吨的博克斯坦号"BERGE STAHL"矿砂船,此船用于巴西PDM港和法国敦刻尔克港之间运输铁矿石。而同期我国没有建造过大型矿砂船,国内也一直没有开展大型矿砂船的研究工作,因此超大型矿砂船主要技术一直掌握在日、韩手中。
进入新世纪,我国经济迅速发展,对钢铁的需求不断增加,矿砂进口激增,并且亚洲其它国家,如南韩、日本,近年来对矿砂的进口需求也日益增加,因此亚洲市场对矿砂船的需求大量增加。这就大地刺激了超大型矿砂船的发展,近几年订船数量明显增多,并且大型化的发展趋势十分明显。
我国航运公司为了确保国家战略物资运输的主动权,近些年也相继签订了一批超大型矿砂船建造同,促进了超大型矿砂船的发展。国内造船界在国家的支持下组织开发了一系列超大型矿砂船的研发工作,取得了明显成。例如,在原国防科工委的高技术船舶项资金的支持下,由中国造船工程学会、中国船舶工业行业协会、中国船舶工业集团公司、中国船舶重工集团公司、中国船级社、中国远洋运输集团总公司等单位联承担的《超大型矿砂船船型开发项目》,开发了23万、32万、36万和50万吨级矿砂船系列船型。总之,我国超大型矿砂船船型的开发和建造,在技术上显著缩小了我国同日韩的差距。其中38。3万吨矿砂船的建造完成将是目前世界上大的矿砂船,50万吨级矿砂船的开发成功将使我国在超大型船舶技术方面走在世界前列。
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世界大吨位改装船
--30万吨油轮改装成30万吨浮式储油船
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工程总投资:1亿元以上
工程期限:2008年--2009年
正在中远30万吨浮船坞中进行改装的"太阳神松寿"轮。
2008年11月4日,由30万吨油轮(VLCC)改装成的全球大吨位海上浮式生产储油船(FPSO)--"太阳神松寿"轮,在大连中远船务船厂顺利交付日本船东MODEC公司。至此,大连中远船务承接的4艘同类型改装船已有2艘完工交付船东,另2艘船目前正在改装过程中。
30万吨油轮是世界上超大型船舶,改装后的"太阳神松寿"轮,是目前全球大吨位的集海上石油生产、加工、存储、输送为一体的大型浮式生产储油船,船长315米,型宽60米,井架高耸,油管密布,巍然似一座小型炼油厂。改装后的"太阳神松寿"轮开航后,远赴巴西国家石油公司投入油气资源勘探开采。作业深度可以达到海下1800米,其开采、存储和加工技术都是目前全球先进的。
完成此类型系列改装船难度大,技术要求高,不亚于建造新船。为迎接这个挑战,大连船务以创新举措完成改装任务:他们成立了项目领导班子,组建了科研小组,挑选精兵强将组织攻关。
此项工程中,大连中远船务共为"太阳神松寿"轮安装超过100吨的大型模块和设备15个,总重量超过8000吨。其中仅从2008年8月1日到8月15日,大连中远船务就为"太阳神松寿"轮完成9次超大型的海上吊装作业,加上火炬塔、直升机平台和管支架模块等上部钢结构的吊装,公司用超大型海吊为"太阳神松寿"轮作业超过30次,为大型模块吊装积累了丰富的经验。
大连中远船务此系列改装船订单的承接和实施,进一步确立了中远船务在国内船舶改装领域的领先地位,标志着我国船舶工业修改装船历史步入了新阶段。[page]
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世界一座浅海步行式钻井平台
--"胜利二号"浅海步行坐底式钻井平台
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工程总投资:1000万元以上
工程期限:1982年--1988年
"胜利二号"浅海步行坐底式钻井平台,是世界上一艘能在海滩 "步行"的钻井平台船。在漂浮状态下,可以被拖航,且能够在浅海区域内下沉坐底后钻井;在海陆过渡地带的浅水区搁浅后,能够以"步行"方式前进到设计井位后钻井,该船由内体和外体两部分组成。船上安装有一套液压装置,使内外体之间能够做上下、前后的相对运动,从而实现交替举升、前进的"步行"动作,达到移动目的。
船体总长72米,宽42。5米,外体甲板高12。6米,内体甲板高10。8米。空船排水量4144吨,平均吃水1。5米;远距离拖航排水量5014吨,平均吃水1。81米。小作业水深0米(海滩),大作业水深6。8米(包括潮高)。步距10。0米,步行速度60~100米/小时。船上装有可打4500米深井的全套钻井装置和配套的固井、测井设备。全船定员为80人。
1982年9月,胜利油田钻井院浅海室和上海交通大学组成联设计组,根据1981年胜利油田一艘登陆艇在潮间带(即潮涨有水、潮落无水区)搁浅,两名船员涉齐胸深水步行登岸的启发,由胜利油田钻井院总工程师顾心怿主持设计"胜利二号"浅海步行坐底式钻井平台船。
1986年3月,青岛北海造船厂开始建造。1988年9月19日,"胜利二号"步行 700 多米下水成功,11月20日完成一口2434米深的海上试验探井,发现20米厚的油田,宣告"胜利二号"研制成功。"胜利二号"浅海步行坐底式钻井平台船的诞生,对开发渤海浅海区域的油气资源,提供了技术和设备条件。 "胜利二号"是一种能在浅海步行的坐底式钻井船,也是一种有内体和外体的特殊形式双体船。
"胜利二号"浅海步行坐底式钻井平台属世界创项目,获1990年世界博览会金奖,并被评为1992年我国十大重大科技成就之一,1995年荣获国家发明二等奖;荣获中国船舶总公司优质产品奖
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世界上轮子多的汽车
--苏州大方2500吨液压遥控自行式动力模块平板车
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工程总投资:2000万元以上
工程期限:2005年--2006年
你见过4个轮子的汽车,或许还见过几十个轮子的汽车,但是,你见过880个轮子的汽车吗?
2006年12月,我国台2500吨液压遥控自行式动力模块平板车近日在在苏州大方特种车辆有限公司研制成功。该车长73。2米,宽8。125米,自重约400多吨,有880个轮子,由于车体过于庞大,巨型车拐个弯都要绕60米。由中陕物流集团陕西大件汽车运输有限公司采购。
这台2500吨液压遥控自行式动力模块车组是门为千吨单件或不可拆卸重量超过千吨的重型设备的运输而研制的,为方便运输整台车呈平板型,全车共有440组880个车轮,在车身的两头还有两个动力模块,通过一个操作盒就可遥控操作该车前行。除此之外,该车组还能够实现模块与模块纵横快速组,全挂车与半挂车可方便地转换,同时,也是我国次成功开发出的2500吨液压遥控自行式动力模块车组。可根据不同运输对象,拼装成70-2500吨各种吨位的运输车组,被称为大件运输的"变形金刚"。
近年来,在我国钢铁、石化、电力、船舶港口、大型工程建筑、航空航天以及部队装备等15个行业中这种市场需求非常突出。这就要求特种运输将向超大吨位、业化、高技术、高附加值方向发展。但目前,国内重型平板车车品单一、载重吨位较小,技术含量不高,市场需求的超大型大型特种运输车,主要还是依赖进口价格昂贵的国外公司的产品。2005年底,陕西大件运输公司将2500吨平板车的制造任务大胆交于苏州大方特种车辆有限公司研发。在此之前,国内此类装备市场一直为国外制造商所垄断,该产品的开发成功填补了我国在超重型特种车辆设计制造技术方面的空白,打破国外产品对国内市场的垄断,使国家自主发展超大超重型物件的生产研发和运输能力得到了很大的提升。
此次购买中国台2500吨液压遥控自行式动力模块车组的陕西大件汽车运输公司是以公路运输超长、超重、超宽物件为主的大型运输集团公司。作为国内大件运输民族企业,陕西大件汽车运输公司近年来发展迅猛,主要承接国家重点工程,特别是电力工程项目的成套大型设备运输任务,同时为公路工程行业提供大型路桥的吊装、桥梁架设服务。2004年6月青藏铁路二期工程--格尔木至拉萨的铁路建设中,陕西大件汽车运输公司作为两个火车头和一个青藏线长吊臂的承运方,以相对短运输时间、货物零损坏的成绩顺利完成了此次具有深远意义的运输任务,赢得了广泛好评。[page]
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世界艘重质加温原油轮
--装备先进的加热防寒装置
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工程总投资:8亿元以上
工程期限:2006年--2007年
2007年3月6日上午,由南通中远川崎船舶工程有限公司设计建造的世界上唯一一艘可承运重质加温原油(高粘度石油)的超大型油轮在大连隆重命名。这艘被命名为"天喜"(TENKI)号的巨轮总长333米,型宽60米,型深29米,设计吃水21。15米,载重为31.5万吨,是在原30万吨级油轮成熟船型基础上创新改进而来,采用了高强度钢板,优化了船体线形,减少了自重,改变了吃水,增加了运力。"天喜轮"船上装备了先进的加热防寒装置,从而使远距离运载高粘度石油成为可能。"天喜轮"经过为期6天的海上试航,交付后由中国石油国际事业公司租用并经营管理。
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单钩起重量大的桥式起重机
--三峡工程关键设备
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工程总投资:1亿元以上
工程期限:2000年--2007年
三峡水电站厂房内,两台1200吨吊机配,起吊重达2000吨的巨型水轮机转子,这个世界大的巨型转子,直径接近20米,高度超过3米。
2007年12月18日,太重集团为三峡工程地下厂房设计制造的两台 "巨无霸"--1200吨桥式起重机,顺利通过了家的验收。至此,太重共为三峡工程设计制造了6台世界大1200吨桥式起重机。
这两台桥式起重机的起重能力,均达到1200吨,跨度为33.6米,是世界上目前水电站建设中运用的,起重量大、跨度大的桥式起重机。此外,这两台桥式起重机的桥架,均为三梁式结构,主要由桥架、大车运行结构、1200吨主小车、125吨小车、吊具、司机室、电缆滑线及电器控制部分组成,每台总重量达到了1000吨。
在三峡工程建设中,左岸电站厂房内须安装两台型号为"1200T/125T"的桥式起重机,它们将在电站的机电设备安装、调试等环节发挥不可替代的作用。家介绍说,在三峡工程中,每台发电机组都重约7000吨,发电机转子单件重达2200吨,用一台1200吨桥式起重机都无法调运,须由两台相同的起重机将发电机转子"抬"到厂房里。
被誉为 "天下一机"的1200吨桥式起重机是目前世界上起重量大的桥机,它担负着三峡电站多台巨型水轮发电机组等关键设备的安装、运行维护和检修的吊装任务。它在水电站厂房桥式起重机中扬程高、调速能优越、安全措施和检测手段齐全、自动化程度高、控制技术先进。在规格参数、多项新技术的集成应用等方面均填补了国际空白,整体技术达到国际领先水平。2005年,三峡1200吨桥机荣获国家科技进步二等奖。
1954年太重设计制造出我国台50/10吨桥式起重机;1961年周总理亲自批示,由太重为黄河三门峡水电站设计制造成功全国大的350吨门式起重机;2000年为三门峡水利工程设计制造成功世界大的两台1200/125吨桥式起重机;2006年太重同意大利爱登公司作制造成功世界台过隧道900吨铁路架桥机。为一家钢企设计制造成功国内大的480吨铸造起重机......
目前,太重起重机产品不仅囊括了全部品种系列的冶金铸造起重机,而且在水电、火电、核电、造船、铁路、军工等各个重大领域内大显身手,300吨以上的大型起重机不仅全部占领了国内市场,而且还远销到韩国、印度、沙特、台湾等国家和地区。太重起重机分公司不仅是国内大的起重机生产基地,而且从品种、数量及规模上已经一跃而成为当今世界上大的起重机设计研发制造基地。
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世界大铲斗式挖掘机
--机械巨无霸,相当于7层楼高
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工程总投资:2亿元以上
工程期限:2006年--2008年
WK-55矿用挖掘机,是太原重工新研制的大型露天矿山采装设备。
2006年2月,中国一重集团公司与美国P&H公司作为中国煤炭集团平朔安太堡露天煤矿制造P&H4100XPC型矿用挖掘机。该挖掘机斗容为58。5立方米,是目前世界上同类产品中斗容大的挖掘机。此次签约的挖掘机总计3台,一重承制的整机设备占总重量的80%。随着我国露天煤矿对挖掘机大型化需求的急剧增长,这一产品市场前景广阔。此次签约并承制将对一重进一步拓展这一市场领域产生积的影响。
P&H是世界知名的表层采矿设备公司,公司成立于1880年,主要从事露天采矿设备的设计、制造及服务。其产品包括电铲、拉铲和钻机。生产的设备40%应用于铜矿、30%用于煤矿、30%用于铁矿及其他矿种的开采。
4100XPC是P&H的电铲系列矿机的旗舰产品,而且是新型的三代C型机。体型庞大,重约1100吨,一铲可装起104吨的矿物,铲容量达35。9~76。5立方米,几铲就可以装满像CAT 797这种巨型卡车。动力(输入)为高压交流电,有2台铲斗提升电机,1台回转电机和1台行走电机。
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2008年1月26日,国内台矿用55立方米挖掘机在山西太重集团下线,这是我国2000万吨级以上大型露天矿成套设备中的关键设备,具有完全自主知识产权,可满足世界上所有露天矿山的采掘条件,不日将运往中煤集团平朔分公司露天煤矿。
这台WK55型挖掘机高达22米,相当于7层楼高,总重量达到1400吨,相当于70节火车皮的总重量,斗容量56立方米,年产量可达1200万立方米。 可适用三千万吨级的大型露天矿、铁矿、有金属矿的剥离和采装作业。
大型矿用挖掘机是大型露天煤矿、铁矿、有金属和建材矿等理想的剥离和采装作业装备,属于《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》支持重点发展的16个关键领域范围。1961年,太重仿制成功我国一台4立方米矿用挖掘机,此后,通过作制造、引进技术、消化吸收再创新,先后研制出10立方米、16。8立方米矿用挖掘机。特别是2005年以来,太重集团自主开发出WK系列20立方米、27立方米、35立方米大型矿用挖掘机,形成了系列产品。应用于神华、中煤等国内大型煤炭集团。在WK-55大型矿用挖掘机的自主研发过程中,针对外方不愿转让的核心技术--可控硅供电技术,太重集团组织力量进行攻关,在电气设计上大胆采用交流变频电机及其控制系统,取代了传统的可控硅供电和直流电动机系统,实现了消化吸收再创新,掌握了核心技术。国产矿用挖掘机大大降低了使用部门的设备购置和运营成本,太重集团大型矿用挖掘机的主机价格只有进口产品的70%左右,运行费用也只有进口设备的一半。
太重集团是我国大的矿用挖掘机研制企业,已累计生产各种类型矿用挖掘机1100余台。在大型矿用挖掘机的研发过程中,太重通过自主创新掌握了核心技术,拥有了自主知识产权,一举打破了国外公司在这一领域的长期垄断。目前,全球能够独立研制大型矿用挖掘机的企业只有中国太重、美国PH公司和美国B-E公司等3家。
4100XPC是P&H的电铲系列矿机的旗舰产品,而且是新型的三代C型机。体型庞大,重约1100吨,一铲可装起104吨的矿物,铲容量达58。5立方米,几铲就可以装满像CAT 797这种巨型卡车。卡特彼勒797系列是世界大的载重卡车,装载量超过360吨,在4100XPC面前如同玩具。
5700系列于1991年出,共生产了5台,是在2800基础上开发的,是P&H公司生产过的大电铲型号,输入电压为14400V,它装有4个铲斗提升电动机,2个进电机和4台回转电机,吊臂长度为21m,整机质量:1667t吨,装机容量:9975kW ,铲斗容量:61m3 。
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世界大悬臂式斗轮取料机
--大连重工起重集团12500吨/小时取料机
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工程总投资:1亿元以上
工程期限:2007年--2009年
斗轮堆取料机作为一种连续、高的散状物料装卸输送机械已经被广泛地应用到港口、电厂、钢厂、矿山等行业中。
在国外,斗轮堆取料机作为散状物料装卸机械的使用是从上世纪初期开始,它是由斗轮挖掘机演变而来的。我国从六十年代中期开始研发斗轮堆取料机,国内早的设备为 KL-1型斗轮堆取料机和30。25型斗轮堆取料机,分别由大连工矿车辆厂(大连重工起重集团有限公司前身)和哈尔滨重型机器厂研制。经过四十余年的发展,国内斗轮堆取料机的设计和制造水平有了长足的进步和提高,尤其是上世纪八十年代后期计算机技术的应用和结构有限元分析计算的使用使得设计手段得到了大的改善。 多年来,大连重工起重集团制造的散料装卸设备,制造水平和市场占有率一直是国内同行业的龙头老大。从国内一台翻车机和一台斗轮堆、取料机在该公司诞生至今,大连重工起重集团已制造了不同型号和规格的翻车机卸车系统300余套,堆、取料机500多台,产品广泛应用于冶金等国民经济基础产业。该公司是目前国内惟一成功制造万吨级超大型堆、取料机的企业,其为秦皇岛港煤三期码头独立设计制造、具有自主知识产权的三车翻车机代表了国际同类产品的高水平。 仅2007年一年,大连重工起重集团就向澳大利亚和拓公司出口了4台万吨大型堆、取料机,向俄罗斯马格尼钢厂出口了39台冶金起重机,向印度维萨钢厂出口了12台冶金起重机,向尼日利亚董氏集团出口了16台桥式起重机。如今大连重工起重集团也进入了这些以前被几个国际知名重机企业垄断的大市场,并且很受好评。 2007年,大连重工起重集团与德国克虏伯公司作,向世界上大的采矿业企业---澳大利亚和拓公司出口了2台10000吨/小时取料机、1台12500吨/小时取料机、1台10000吨/小时取料机,同总额为4。9亿元。由于产品质量可靠,价格理,交货及时,得到了用户的高度评价。今年,大连重工起重集团将再为澳大利亚和拓公司制造3台万吨级超大型堆料机和取料机。 2008年,大连重工起重集团将为世界一大铁矿石生产和出口商---巴西淡水河谷公司提供4台10000吨/小时斗轮取料机、7台8000吨/小时回转式堆料机、1台1920吨/小时固定臂堆料机及12条机下皮带机,且全部由大连重工起重集团独立设计制造。设备研制成功后,大连重工起重集团将一举跻身世界上少数几家拥有自主品牌的大型散料装备制造商行列。能同时为上述两大世界矿业巨头提供大型散料设备,充分说明大连重工起重集团的设计制造能力已经达到世界级水平,表明该公司具备了与世界知名散料设备制造业企业比肩共舞的实力,同时也标志着大连重工起重集团在实施国际化经营战略,打造世界级散料设备研制基地的征程中迈出了重大而坚实的一步。 QL600055 斗轮取料机 秦皇岛港
1979年,大连重工自主设计制造国内一台回转半径为35米(当时国内大),取料能力为2000t/h的斗轮取料机;2005年,自主设计制造国内一台臂长为55米的6000t/h斗轮取料机。产品设计与制造水平已跻身世界先进行列。
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船用曲轴关键设备
--齐重数控"旋风车"
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工程总投资:4000万元以上
工程期限:2006年--2007年
由齐重数控装备股份有限公司自主研发的我国台具有国际领先水平的"数控重型曲轴旋风切削加工中心"(也称"旋风车"),成功加工出我国套大型船舶曲轴,其技术参数完全符要求。
2008年3月23日,在青岛海西重工有限责任公司高大宽阔的厂房中,曲轴加工系列机床演示鉴定会上,我国台由齐重数控自主创新独立研发,具有当代国际领先水平的"数控重型曲轴旋风切削加工中心"也称"旋风车",有如一个力大无比的钢铁"巨无霸",正与相距不到10米远的国外王牌"旋风车"同台竞技。
齐重数控的"旋风车"身长32。25米、宽12。6米、高6。9米、重达400吨,而其主要加工回转部件却异常灵巧精准。只见数控操作盘上指示灯闪烁,"旋风刀架"精度切削43吨重的曲轴"曲拐",一片片10厘米宽、几米长像锡纸般闪耀的薄钢片卷出。切削精度比头发丝一半还细。"旋风车"灵活自如地挪动几十吨重曲轴,加工不同部位,现场先进监控装置严格监视曲轴加工的技术参数。成品经现场鉴定,齐重数控"旋风车",成功加工我国套大型船舶曲轴,其技术参数完全符要求,堪与国外王牌"旋风车"加工的曲轴相媲美。
现场加工曲轴的海西重工机加站长廖辉激动地说:"我们终于有了国产加工曲轴的旋风车,再也不受人制约了!齐重数控的"旋风车"加工曲轴技术标准,完全能达到国外王牌"旋风车"的加工水平,这两台旋风车我都操作过,我感到国产台旋风车在自动滤油、拐档表设计等方面要比国外的好。"
现场家认为,齐重数控自主创新研制成功的我国台"旋风车",在润滑油、静压油循环自动控制,自动测量装置,Z轴传动静压蜗母条等方面设计及技术参数,明显优于国外王牌旋风车。国产台旋风车大量采用先进计算机设计手段,集目前国际先进的"五轴联动"等高端技术于一体,次应用"旋风刀架高精度定位技术"、"大载荷主轴平衡补偿技术"、"静压导轨技术"、"大切削力下高刚度技术"等关键自主创新技术。
2007年3月,齐重数控仅用一年时间,就成功研制出国产台旋风车,并于2007年4月9日参加北京十届国际机床展览会。展览会上,旋风车刮起一场"超级旋风",受到1000多家参展的中外客商赞誉。在展会期间,这台旋风车就被中船重工集团当场购得。从去年底到今年初,齐重数控在青岛海西重工提前完成旋风车的安装、调试,并成功加工我国套大型船舶曲轴,打破国外曲轴加工设备上的垄断,圆了我国曲轴制造梦。
联系人:何经理大型船用曲轴是万匹马力以上船舶柴油机的心脏。而船用大型柴油机曲轴重量大、加工精度要求高、制造技术难度大,我国多年来一直依赖进口,目前,我国每年需要大型船用曲轴500多根,国内每年加工曲轴仅能满足30%左右需求,主要依靠进口。"曲轴瓶颈"已严重制约了我国船舶工业的发展。为了扭转"船等机、机等轴"的被动局面,尽快实现大型船用曲轴加工国产化,齐重数控自主创新研制成功完全可替代进口的高精度曲轴加工"旋风车",打破了国外在高端数控设备上的技术垄断和封锁,使我国成为世界上三个可以独立生产大型曲轴的国家。标志着我国大型高档数控机床自主创新能力已达到世界领先水平。
武汉重工铸锻有限公司董事长沈成义感慨地说:"齐重数控的旋风车与国外王牌旋风车能相当,技术指标稳定、可靠,完全能替代进口先进设备。我们在国外买一台旋风车近亿元,而齐重数控旋风车售价仅4000多万元,供货期仅是国外的三分之一。我们又向齐重数控订购了‘一拖二'旋风车、国内大的数控镗铣床及数控曲柄立车、数控卧车等设备,供货期比国外提前一年半。"
齐重数控装备股份有限公司是全国机床行业大型重点骨干企业。经过多年的持续发展,现已成为国际知名、国内的重大装备及国防装备保障产业化基地,是国家火炬计划重点高新技术企业、中国金属切削机床10强企业、中国机床销售收入10佳企业、我国重型机床行业唯一的"中国工业行业排头兵企业"。
目前,齐重数控一大批产品已经达到了世界先进水平,并且全部拥有自主知识产权。立车加工范围从填补国内空白的10米、16米、16。8米,到现在填补国际空白的25米,大承重600吨,卧车从填补国内空白的4。3米、5米,到现在填补国际空白的6。3米,大承重300吨。在重型立卧车产品占据对优势的情况下,齐重数控全面开拓多品种产业格局,数控重型镗铣床、数控重型曲轴车床、数控不落轮对车床、数控动梁龙门移动式镗铣床、高速铣床、数控立式磨床、数控立式钻铣床、数控立式铣齿机等新产品不断问世,而且各项精度指标都达到国际先进水平。数控立式磨床工作台φ2500直径外端径跳达到0。003mm,砂轮主轴端径跳0。002mm,改写了我国同类设备长期依赖进口的历史;高精立式加工中心的铣齿加工精度达8级成品齿轮加工;数控重型曲轴旋风切削加工中心可一次完成低速机曲轴的成品加工;2。5米数控立式车床工作台径跳、端跳达到0。005mm。齐重数控为国防、航天、电力、核电装备、船舶等行业提供了替代进口、独家制造的产品。其中,五米数控卧式车床荣获机床行业高奖--春燕一等奖,Q1-105数控曲拐用车床荣获"中国机械工业科学技术奖"一等奖,是2006年我国机床行业唯一入围"中国机械工业科学技术奖"的企业。
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世界大、精度高轧钢机械
--中国一重5。5米宽厚板轧机
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工程总投资:2亿元以上
工程期限:2007年--2008年
鞍钢设备安装调试现场
2008年4月15日,我国一台5。5米宽厚板轧机4月15日在中国一重型机械集团公司下线,标志着我国在重型装备制造领域已跻身世界先进行列。这台轧机重760多吨,由40台左右的单机设备组成,占地约200延长米,零部件达10万个左右。5。5米宽厚板轧机制造成功,对我国造船业、核电以及国防工业等将起到重要支撑作用。
这台为鞍钢制造的5。5米宽厚板轧机,由一重与德国SMS(西马克)公司联设计、一重自行制造,是目前世界上规格大、装机水平高、轧制能力强、单机设备吨位大的宽厚板轧机,单片牌坊净重409吨,高15。91米,轧制力为1万吨。它的制造难度大,许多部件都是限件,零部件的重量及尺寸都达到了加工制造及运输设备的限。
该宽厚板轧机将主要用于轧制4米以上大型军民用船舶钢板,高强度大口径输油管、输气管,核电工业用特种钢板等。另外,它还将亮相于2008年6月份在鞍山举行的世界钢铁年会,代表中国重大装备制造业向世界钢铁年会献一份厚礼。
一重集团总经理吴生富说:"5。5米宽厚板轧机是一重多年技术积累和几代人共同努力的结果,标志着一重炼钢、浇铸、制造、加工、质量控制等成套技术能力的提升。"
宽厚板轧机制造体系復杂庞大、精度要求高,制造难度大,目前世界上只有德国、日本等少数国家能够制造。它的装配制造成功,有助于打破国外在特种钢材等领域对我国的封锁,对动国家的石油、天然气运输,造船及国防建设都将起到重要的作用。
韩国浦项制铁(世界叁大钢铁企业),已经与一重集团签订了购买宽厚板轧机的同,这是我国企业次向世界钢铁企业提供关键生产设备。同总价为3634万美元,项目将于2009年11月前完成。这套轧机的机架单体重量为430吨,目前世界上只有屈指可数的几个国家有能力生产。
韩国浦项制铁位居世界钢铁行业前三位,此次与中国一重的作使该公司在中国找到了可靠的能提高竞争力的作伙伴。而中国一重则在国际市场上进入到一个崭新的发展阶段。
1960年代中期,我国设计建造了一套4200mm厚板轧机。成品钢板尺寸:厚度8~250mm,宽度1500~3900mm,长度达18米(特殊的达27米)。原料用钢锭或锻坯,大单重为40吨。日本在60年代后期,为满足造船等大型结构的需要,才建成了6套4。7米级的双机架宽厚板轧。
现代化宽厚板轧机用的板坯,大重量已达80~110吨、高轧制速度已达每秒钟7。5米,轧件的大长度达65米,钢板大宽度达5300mm,一套双机架宽厚板轧机的年生产能力已从200万吨增至300万吨以上。在板形控制方面,随着轧件的加长,采用了液压自动厚度控制、弯辊装置、轧辊偏心控制和加大支承辊直径,减少了钢板纵向厚度偏差和横向厚度偏差,采用了各种平面板形控制技术后,使钢板成材率大大提高。
鞍钢集团在渤海湾建设的年产量650万吨的钢铁厂将于2008年下半年正式投产。 据介绍,鞍钢集团这一新厂紧临营口港,项目一期工程总投资约300亿元,占地8.3平方公里,建设年产650万吨精品钢材生产线,包括200万吨宽厚板、450万吨热轧板。项目建成后,将生产我国急需的造船板、舰艇板、桥梁板、管线板等用厚板以及用于汽车、家电的高端薄板
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世界大单臂起重船
--海上大力士,举重若轻
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工程总投资:15亿元以上
工程期限:2006年--2008年
蓝鲸号,由上海振华港机建造的7500吨级起吊船,这是目前世界大的单臂起吊船。此外中国正在建造两万吨级的巨型起吊船,主要用于海洋钻井平台运输。
2008年5月7日,"蓝鲸"号7500吨全回转浮吊在上海振华港机公司研制成功。它将成为海事工程的"大力士",可用于海上起重、建桥、铺管、打捞等多种用途,起重量达到7500吨,超过艾菲尔铁塔7000余吨的重量。
"蓝鲸"号总长239米,型宽50米,型深20。4米,大起重能力7500吨。它既可以将吊具深入水下150米,又可以将重物提升到水上125米。它的一大特点就是起重臂可以放倒或旋转,十分灵活。据介绍,海上环境瞬息即变,普通的固定臂式起重机因其起重臂不能放倒,遇上恶劣的海况,起重臂常会变形损坏或折断。7500吨全回转浮吊的诞生,就能自如对付恶劣环境,大大扩展了我国海事工程和求助打捞事业可涉猎的海域。
海上巨型浮吊是海上油气田开采等海上工程的紧俏装备。长期以来,巨型浮吊被称为美欧日的独占品,1500吨以上的浮吊都由发达国家制造。世界上7000吨以上的浮吊只有3台,重的为7100吨。7500吨全回转浮吊"蓝鲸"号"百分之百中国制造"的背后,是一个响彻全球的名字--振华港机。
"蓝鲸"顶点高130米,相当于40多层楼高,高起重高度可达110米;整个浮吊船可同时容纳300人食宿作业,并设有直升机停机坪,自航速度达到11个节级。可就是这个庞然大物,从设计到制造完成只用了两年半左右的时间,不及外国公司时长的2/3。振华总裁管彤贤自豪地强调,至少有10项独创的技术在"蓝鲸"上实施应用。
国际上已有的超大型浮吊一般不能全回转,起重机要转向,整个船须掉头,而掉头需要众多小船来牵引,率低下。而有了全回转,起重机进退自如,可大大提高作业率。
尽管全回转技术优点众多,国际上却少有公司敢触及,因为技术要求太高。"蓝鲸"的设计师们大胆采用了双层滚轮的方法,整个起重机的旋转重心降低,增加了起重机的稳定。
吊钩是起重机的灵魂,但是,国内没有公司锻造过能承载1600吨以上的单钩,为此,振华与上海重型机械厂作,由振华投资门成立了攻关组,在很短的时间内锻造出了满意的吊钩。
成立仅16年的振华,从集装箱起重机起步。成立初就立下了"世界上有集装箱码头的地方就要有振华港机的起重机在作业"的理想,后来,管彤贤提出了"每年做一件‘世界一'的事"的目标,并一步步演变成现实。
2006年,振华获得美国旧金山海湾大桥的订单,价值2亿美元以上。美洲区成为对振华业务需求增长快的地区之一。
如今,振华在大型集装箱机械领域占有世界80%以上的市场份额。根据英国杂志《World Cargo News》的统计,自1998年起,振华港机的产品已经连续9年位居全球市场占有率之。
1992年,振华为施工需要制造了900吨的浮吊。为了抓住世界约500亿美元的浮吊市场大蛋糕,振华涉足4000吨全回转浮吊产品,并于去年研制出了"南海一号",在打捞宋代沉船中一展风采。与此同时,2006年,振华又着手7500吨浮吊的研制,并顺利完成。
7500吨大型浮吊项目的建成,又让振华的国际订单应接不暇。5月1日,韩国三星重工与振华签订同,预定8000吨的大型浮吊,另外,荷兰等国家的1。2万吨、2。8万吨大型起重船的同也在洽谈之中。
2008年7月21日,由中国海洋石油工程有限公司投资购建的7500吨大型海洋工程起吊船"蓝鲸"号正式起航,离开上海长兴岛建造基地,标志着这艘世界单吊能力强的海洋工程船舶正式投入使用。
2008年10月19日,该船成功完成了印度VED项目组块支撑模块南块吊装,这是该船在海外完成的一吊作业。
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世界大浮船坞
--30万吨级"中海峨眉山"浮船坞
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工程总投资:5。8亿元
工程期限:2007年--2008年
轮驳公司将"中海峨眉山"从江都三江营中海造船基地成功拖航至长兴岛岸边,开创了长江拖航史上的先河
2008年11月29日下午,世界上大的浮船坞--30万吨级"中海峨眉山"浮船坞竣工投产仪式在上海国际会议中心举行。国家交通运输部部长徐祖远、上海市市长艾宝俊、海军装备部总工程师董玉臣少将、中国海运(集团)总公司党组书记马泽华等出席竣工投产仪式。
面积超4个足球场
"中海峨眉山"型深28米,相当于10层楼高;总长410米,型宽82米,比4个足球场还要大;举力8。5万吨,耗用钢材超过4万吨,采用了超大排量的进排水泵、阀门遥控等先进技术,实现中央控制室遥控操作,结构理,自动化程度高。可承修1万标准箱以上的集装箱船和目前世界上大的油船和散货船。通俗点说,目前全世界所有大船,‘中海峨眉山'都有能力承修。
在应对世界金融危机的背景下,世界大浮船坞在上海投产,有利于进一步拉动内需,为‘确保上海经济平稳较快发展,确保民生持续得到改善'提供实实在在的支持。标志着上海国际航运中心的配套修船能力迈上了新台阶,是中海集团对上海国际航运中心建设投下的信心一票。
浮沉之间引船入坞
从外形看,"中海峨眉山"浮船坞像一只硕大的长方形箱子,两头贯通;凑近了才发现,"箱子"里已停了一艘块头较大的旧船。李正建说,浮船坞具有造价低、建造周期短、机动灵活、便于迁移等优点,一般用于万吨以上船舶的小修、坞修和事故修理。
20万吨甚至30万吨级的大船,如何乖乖地"走进箱子"?
"‘中海峨眉山'设有超大排量、功率的进排水泵,由中央控制室遥控操作,工作原理和潜水艇类似。"李正建介绍,通过调节压载水舱的注水和排水,控制浮船坞自身沉浮,来引船入坞。
先向压载舱注水,浮船坞下沉,待修船舶进坞后,再排出舱内的水,船坞上浮,把船"托举"出水面。此时,船身已稳稳"坐"在坞底的几排墩木上。船坞沉浮全过程,一般需要近2个小时。
连续创造多项"之"
"中海峨眉山"浮船坞由上海船舶研究设计院负责总体设计,由中海工业有限公司自行建造,具有完全的自主知识产权。2007年8月,浮船坞在中国海运江苏造船基地江都三江营基地开工,经设计、施工人员416天艰苦奋战,今年9月下旬顺利下水。
10月2日,自重4。2万吨的浮船坞从江苏省扬州市顺长江而下,拖航50多小时,于10月4日抵达上海长兴岛。拖航船队总长度超过635米,宽约102米,26艘海巡艇、7艘护航艇全程维护安全,创下长江航运史上大型拖带尺度之。
中国造船工程学会理事长黄平涛介绍,对比"中海峨眉山"浮船坞和国内外已建成投入使用的类似设施,分析总长、举力、浮体长、坞体总宽、坞内总宽等各项主要技术参数,认定"中海峨眉山"是目前世界上投入使用的大浮船坞。
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世界创新型五轴混联机床
--XNZ2430大型龙门式五轴联动混联机床
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工程总投资:5000万元以上
工程期限:2005年--2007年
2007年11月10日在上海闭幕的2007中国国际工业博览会上,齐二机床集团自主研发的、具有完全自主知识产权的世界台XNZ2430重型龙门式五轴混联机床荣获博览会高奖--金奖。图为重达数十吨、高11米的世界台大型龙门式五轴混联机床亮相展会。本届工博会共聘请75位国内著名技术家及美国、法国、日本等外籍家参与评奖,总计评出39项获奖展品,其中金奖3项。
2007年10月,由齐齐哈尔二机床集团研制的世界一台XNZ2430新型大型龙门式五轴混联机床和亚洲大的SKCR165/1200型数控纤维缠绕机研制成功。
XNZ2430型重型龙门混联机床是齐二机床承担的国家863项目即"高、精、尖"重大数控装备关键技术研制项目。
并联机床,也被称为虚拟轴机床或并联运动学机器,是并联机器人技术和现代数控机床技术结的产物,由于它同时兼顾了机床和机器人的诸多特,已成为机床行业发展过程中不可忽视的一个亮点。 被称为21世纪的新型加工设备。它克服了传统串联结构机床的固有缺陷,具有模块化程度高、刚高,运动部件重量轻、加速度大、加工精度高等优点,可实现多坐标联动数控加工。它特别适用于加工带有复杂曲面形状的较大、较长类零件和叶片类零件,适用于国防、军工、航空航天、发电设备、模具制造等行业加工三维空间曲面的关键精密零件。
齐二机研制的大型龙门式五轴混联机床XNZD2415机床已经用于哈尔滨电机厂有限责任公司的三峡混流式水轮机叶片加工,并将广应用到其他螺旋桨和叶片加工。
加工飞机螺旋桨、大型叶片等大型复杂曲面,需要大型五轴联动加工设备,目前,国外在大型五轴联动数控机床上对中国实行技术封锁,我国每年需要花大量外汇从国外进口此类装备。新型大型龙门式五轴混联机床XNZD2430机床的研制成功将提升我国对大型复杂曲面零件的加工能力,提升我国先进制造装备水平,节约大量外汇,具有显著的经济和社会益。
SKCR165/1200型数控纤维缠绕机,是打破西方国家技术封锁的替代进口的高端产品。该数控纤维缠绕机为五坐标控制、四坐标联动的树脂基复材料,缠绕成型构件的大型数控机。该机包括五坐标控制四坐标联动的缠绕轨迹控制系统、张力自动控制系统、温度自动控制系统和质量保证系统,可实现圆筒、圆锥、球、双曲面回转体、组体回转体等构件缠绕,也可以进行矩形截面、多项式等多维复杂曲面和组体形状结构件缠绕。如火箭发动机壳体、各种弹体、卫星结构件、水处理设备、天然气储罐、医疗防火用压力容器等等。
XNZ2430新型大型龙门式五轴联动混联机床和SKCR165/1200型数控纤维缠绕机的成功研制,成功打破了西方的技术封锁,为我国的国防工业发展提供了强大技术和装备保障。同时也彰显了齐二机床自主创新的雄厚实力和丰硕成果。
近年来,齐二机床集团围绕构建国家振兴装备制造业保障基地这一目标,坚持数控机床不断向尖端化发展,在较短时间内开发研制了一大批具有完全自主知识产权和较强市场竞争力的重大高新技术产品,其中14种新产品接近当今国际先进水平,3种产品达到世界领先水平,31种产品填补了国内空白,1种产品填补了世界空白,获得省级以上科技进步奖等11个奖项。2005年和2006年企业连续荣获全国机床工具行业数控产值、产品销售收入、精心创品牌活动三项十佳企业称号。2006年"齐二牌"数控铣镗床荣获"中国名牌产品"称号,数控机床产品被国家商务部评为"具市场竞争力品牌产品",企业技术中心被认定为国家级技术中心。2007年荣获中国机械500强称号。
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世界二条激光冲击强化生产线
--中国航空制造技术重大突破
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工程总投资:-
工程期限:2000年--2008年
2008年11月30日,由西安天瑞达光电技术发展有限公司和陕西蓝鹰航空电器有限公司共同承建的中国一条激光冲击强化生产线,在西安阎良国家航空高技术产业基地建成。这标志着中国激光冲击强化技术向工程化应用迈出了重要一步,使中国成为继美国之后世界上二个可实现该项技术工业化应用的国家。
同时,由空军工程大学、西安天瑞达光电技术发展有限公司和北京镭宝激光技术有限公司共同研制的"激光冲击强化成套设备及关键技术",也于日前通过了国家鉴定委员会的技术成果鉴定,这些都标志着中国激光冲击强化应用技术取得了重大突破。
激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波,提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的一种高新技术。它与现有的冷挤压、喷丸等金融材料表面强化手段相比,具有非接触、无热影响区、可控强以及强化果显著等突出优点。
激光冲击强化技术在美国航空装备制造与维修以及其他装备制造业正得到广泛的应用。美国GE公司已经用此项技术为美国空军强化了数万件航空部件,据美国国防部估计,在美国空军现有飞机寿命期内,用激光冲击强化可节约60亿美元的维修成本。2004年,美国还为F22战斗机建设了价值2亿美元的激光冲击强化生产线。
此次中国激光冲击强化应用技术取得重大突破,对解决中国飞机发动机疲劳断裂问题、提高其可靠将具有重大的意义。
激光冲击强化技术简介
飞机和航空发动机结构大量采用金属材料,金属材料的主要失形式疲劳和腐蚀均始于材料表面,所以金属材料表面的结构和能直接影响着材料的综能。为此,人们采用喷丸、滚压、内挤压等多种表面强化工艺来改善金属表面能。利用强激光诱导冲击波来强化金属表面的新技术称为激光冲击强化技术(简称LSP),由于其表面强化果好,自产生之日起就得到了广泛的关注和研究。1998年该技术被美国研发杂志评为全美100项重要的先进技术之一。美国上世纪90年代后期开始的航空发动机高频疲劳研究计划中,将激光冲击强化技术列为工艺技术措施位。2005年,研制激光冲击强化系统的MIC公司获美国国防制造高成就奖。美国将该技术列为四代战斗机发动机关键技术之一,足见该项技术的重大价值。
当短脉冲(几十纳秒内)的高峰值功率密度( )的激光辐射金属表面时,金属表面吸收层(涂覆层)吸收激光能量发生爆炸汽化蒸发,产生高压(GPa)等离子体,该等离子体受到约束层的约束爆炸时产生高压冲击波,作用于金属表面并向内部传播。在材料表层形成密集、稳定的位错结构的同时,使材料表层产生应变硬化,残留很大的压应力,显著的提高材料的抗疲劳和抗应力腐蚀等能,这就是激光冲击强化。
激光冲击强化技术和其它表面强化技术相比较,具有如下鲜明特点:(1)高压,冲击波的压力达到数GPa,乃至TPa量级,这是常规的机械加工难以达到的,例如,机械冲压的压力常在几十MPa至几百MPa之间;(2)高能,激光束单脉冲能量达到几十焦耳,峰值功率达到GW量级,在10~20ns内将光能转变成冲击波机械能,实现了能量的高利用。并且由于激光器的重复频率只需几Hz以下,整个激光冲击系统的负荷仅仅30KW左右,是低能耗的加工方式;(3)超高应变率,冲击波作用时间仅仅几十纳秒,由于冲击波作用时间短,应变率达到 ,这比机械冲压高出10000倍,比爆炸成形高出100倍。
激光冲击强化技术初开发于20世纪70年代初的美国贝尔实验室,我国著名物理学家钱临照教授早在60年代也提出过这方面的思想。1972年,美国巴特尔学院(Battelle Memorial Institute)的Fairand B。P。等人次用高功率脉冲激光诱导的冲击波来改变7075铝金的显微结构组织以提高其机械能,从此揭开了用激光冲击强化应用研究的序幕。1978年秋,该实验室的Ford S。C等人与美国空军实验室联,进行激光冲击改善紧固件疲劳寿命的研究,结果表明激光冲击强化可大幅度提高紧固件的疲劳寿命。当时由于缺少可靠的、高脉冲频率的大功率激光器而未能实用化。
上世纪80年代后期,欧洲、日本、以列等国家和地区纷纷开展了激光冲击强化技术研究。但从公开报道的资料看,到目前为止,国际上还只有美国将激光冲击强化实际应用。上世纪90年代在美国高频疲劳研究国家计划等支持下,美国利佛莫尔国家实验室和GE、MIC公司等联深入开展了激光冲击强化技术的理论、工艺和设备的研究,使激光冲击强化技术获得了很大发展,逐步走向了实用,用于F110、F101、F414等发动机的生产和修理。其中,F110、F101发动机在使用中发生多次风扇叶片故障,迫使F101每飞25小时和F110每天一次飞行前要做一次能够发现0。127mm裂纹的精细检查,采用激光冲击强化解决了这一问题。
进入21世纪之后,激光冲击强化技术的应用取得了长足的进展。美国空军为提高激光冲击强化生产率做出了很大的努力,设置了4个重要的制造技术计划(Air Force Manufacturing Technology Programmes),取得了许多重要进展,解决了提高激光冲击强化生产率和可移动式生产等工业应用问题。2002年以来,美国已将激光冲击强化大规模用于航空部件的制造和修理中,例如,美国MIC公司将激光冲击强化技术用于军民用喷气发动机叶片以改善其疲劳寿命,不但提高了飞机发动机的安全可靠,而且每月可节约飞机保养费几百万美元、节约零件更换费几百万美元。美国预计仅仅战斗机发动机叶片的处理,就能节约成本超过10亿美元。2003年,美联邦航空局(FAA)和日本亚细亚航空(JAA)将激光冲击强化批准为飞机关键件维修技术,当年这项技术即被用于波音777飞机的零部件处理。
2004年,美国激光冲击技术公司(LSP Technologies, Inc。, LSPT)与美国空军实验室开展了F/A-22上F119发动机钛金损伤叶片激光冲击强化修复研究,对具有微裂纹、疲劳强度不够的损伤叶片,经过激光冲击处理后,疲劳强度为413。7MPa,完全满足叶片使用的设计要求379MPa,取得了巨大成功。此外,对叶片楔形根部进行激光冲击处理后,其微动疲劳寿命至少提高25倍以上。目前,激光冲击强化技术已大量用于F119-PW-100发动机整体叶盘等部件的生产。LSP公司还提出了对飞机蒙皮铆接结构强化的利,应用可移动激光设备在飞机装配现场对铆接后的铆钉及其周围强化,果明显。
从2005年开始美国又将激光冲击强化逐步扩大到大型汽轮机、水轮机叶片以及石油管道、汽车关键零部件等的处理。据报道仅石油管道焊缝的处理就能达到10亿美元以上的收益。
中国激光冲击强化研究
国内从20世纪90年代开始激光冲击强化技术的研究,主要进行了理论探讨和针对钢材、铝金材料等的试验研究。开展了激光冲击强化研究的单位主要有中国科学技术大学、江苏大学、南京航空航天大学、华中理工大学、北京航空制造工程研究所、航空材料研究院、北京航空航天大学、空军工程大学等单位。
南京航空航天大学的探索研究比较早,初步验证了激光冲击强化是有作用的,在国内具有一定开创。华中理工大学对LY12铝金冲击前后的试件做了疲劳实验,并进行了初步的微观机理研究,表明激光冲击强化使位错密度提高21倍、表面产生49。43MPa的残余压应力。北京航空制造工程研究所对铝金LY112铆接试件的铆钉孔进行激光冲击强化实验,表明激光冲击强化能稳定提高铆接结构疲劳寿命约80%,该所从俄罗斯引进了可进行单次冲击试验用的激光器设备,但由于俄罗斯并未门研制激光冲击强化用激光器,该激光器不能满足工业应用要求。
90年代中期开始,中国科学技术大学和江苏大学对激光冲击强化的研究工作比较多。中国科技大学强激光技术研究所研制出了国内台实验用的激光冲击处理机,但是该设备只能单次冲击,且可靠不高,仅能用于实验,不能满足航空部件的生产和修理需要。江苏大学从激光冲击强化机理、涂层约束层应用和强化工艺试验等方面进行了一系列研究,并与中国科技大学作研制了有重复频率的钕玻璃激光器,取得了一定的进展,但该激光器仍不稳定,不能长期工作,因此仍不能满足工业应用要求。
近年来,尽管需求越来越迫切,但受设备和关键技术的限制,国内的研究不够活跃。针对重大的应用要求,空军工程大学与西安天瑞达光电技术有限公司、江苏大学、西安蓝鹰电器设备公司和镭宝光电公司等多家单位作,对激光冲击强化技术的强化机理、关键技术、成套设备和在航空发动机上的应用工艺进行了大量研究,现已研制出适强化高温金、钛金等高强度材料用的HGN-1、HGN-2型高能脉冲激光器,以及脉冲能量为25J,重复频率达到1Hz的YAG激光器及其强化生产成套设备,制定了航空部件冲击强化工艺操作流程和质量检查规范,并在西安蓝鹰电器设备公司建立了激光冲击强化示范生产线,为该技术在航空工业上的应用上奠定了基础。[page]
2008年,空军工程大学和西安天瑞达光电技术公司将激光器和运动平台进行了集成与控制,并指导陕西蓝鹰电器有限公司在阎良建立了我国一条激光冲击强化工程应用示范线。该示范线可以实现复杂曲面(如叶片)双面激光冲击强化。
该激光冲击强化生产线与美国基本相当,实现了系统的集成控制,对强化过程的关键参数进行实时监控,脉冲工作频率1~2Hz;研制的Nd:YAG激光器比美国同类激光器能指标更高,用于激光冲击强化,与美国钕玻璃(Nd:Glass)激光器果相当。
法国针对激光冲击强化需要,研制了Nd:YAG激光器,但该激光器没有工业应用的成套设备,且Nd:YAG激光器能量比国内小,ASE更大。
美国对激光冲击强化也有一个发展过程,如在初步应用的基础上,针对激光冲击强化技术存在的问题,美国空军组织了LSPT、P&W、GEAE和UTC等公司进行了多个制造技术计划。提出了快速涂层的RapidCoater技术,研制了先进的控制和监控技术以提高其工作可靠和可重复,成本至少降低了50~70%,增加产量6~9倍。国内外的研究均表明,激光冲击强化对各种铝金、镍基金、不锈钢、钛金、铸铁以及粉末冶金等均有良好的强化果,除了在航空工业具有好的应用前景外,在汽车制造、医疗卫生、海洋运输和核工业等都有潜在的应用价值。
金属板料激光冲击波成形涉及激光与材料的相互作用、冲击波传播及其对材料的加载机制、动态塑成形理论以及冲压成形工艺等众多学科。受到激光器等硬件条件的制约,目前国内能开展激光冲击成形试验的研究机构尚且不多,并且试验费用也是不小的开支,而冲击成形又是一个其复杂的过程,存在很多不确定因素。以上原因大大限制了对于激光冲击成形技术的研究应用。在这种情形下,采用计算机数值模拟技术来获得板料变形与激波加载之间的规律不失为一种行之有的方法。
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世界深钻井机
--12000米超深钻井机
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工程总投资:2000万元以上
工程期限:2005年--2008年
2008年3月中旬,我国台拥有自主知识产权的12000米超深钻机--ZJ120DB钻机,在川西海相科学探索井川科1井上安装调试成功,并正式投入使用。此前,全球仅美国拥有一台12000米钻机。
川西海相科学探索井川科1井位于四川省绵竹市孝德镇,由胜利油田99101钻井队承钻。这口井原设计井深为8875米,后设计井深改为7540米,按照施工要求,二开钻至3200米后更换为12000米钻机作业。
据悉,ZJ120DB钻机由宝鸡石油机械有限公司研发,已被确定为国家863计划"先进钻井技术和设备"的重要课题之一,胜利油田也派出家参与了此项研发工作。ZJ120DB钻机的研制成功,不仅意味着我国石油钻井装备取得了重大突破,对我国实现深层找油和油气稳产增产也具有重大意义。
目前全球石油、天然气的开采正呈现向陆地深层、环境恶劣区域和海洋发展的趋势,在我国探明可开采的石油资源中,很大部分埋藏在5000米以下,因此,超深井钻采装备技术成为石油开采业共同关注的课题。
要想获得万米以下的石油资源,钻机深度至关重要。2005年,我国成功研发出9000米超深井钻机,打破了美国、挪威等国对这一领域的垄断局面,成为了全世界少数掌握这项技术的国家之一。西安宝德公司在9000米超深井钻机的基础上,采用国际先进技术和设备,自主研发出世界台12000米超深井交流变频钻机电控系统,一举赶超其他国家,站到了全球石油装备制造业的前沿。
12000米超深钻井机为川科1井完成多项科学探索任务提供了保障。其"大脑"次使用超深钻井交流变频控制系统;核心动力绞车的提升能力高达6000马力,其超大功率能让钻头穿透地球深处的各种坚硬岩层,达到12000米深处;其"心脏"泥浆泵为承压52兆帕、2200马力的高压泵;还拥有900吨承载能力的井架和底座、900吨承载能力的天车、游车、大钩和吊环、675吨承载能力达的水龙头、72吨承载能力的耐低温死绳固定器......这些处于世界先进水平的设备在国内都属次研制,管道保温施工这把世界顶级利剑能在-40℃~55℃的环境中工作,几乎能在全球的任意区域使用,还能根据工况自动加减速、刹车、报警,使钻井作业的智能化水平和安全系数大大提高。
作为国内台超深井钻机电控系统,wb-zj120db的能总体达到了国际先进水平。它犹如中枢神经,能为12000米超深井钻机这个钢铁巨人提供有指令,使其达到佳的工作状态。该超深井钻机电控系统,创新地采用了多项西安宝德公司自主研发的利技术,其中包括荣获国家重点新产品奖的自动送钻技术、变结构技术、一体化控制技术等,提高了钻井工程的质量,为整个电控系统的成功研制起到了大的动作用。
这台超深井钻机电控系统不仅创造了国内一,同样也是世界台陆地交流变频钻机。它也同时被列为国家"863计划"、"十一五"重大科技攻关项目,还同时荣获了2007年度西安市科技进步一等奖、国家科技型中小企业创新基金及国家重点新产品奖等众多荣誉。代表了中国目前钻机电控系统研发的高水准。
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世界大环保型超级油轮
--30万吨级VLCC华山号
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工程总投资:10亿元以上
工程期限:2007年--2008年
甲板相当于3个足球场,船体高度超过20层楼。
2008年10月27日,由上海外高桥造船公司为新加坡海洋油船有限公司建造的绿环保型31。8万载重吨VLCC"华山"号提前5个月命名交船。这是目前世界上建成的一艘全面满足由国际船级社协会(IACS)制定的新《共同结构规范》(CSR)载重吨大、款式新的超级油轮。
之前,载重29。7万吨的VLCC"长江之珠"号交船,它是上海开埠以来建造的大油轮。不到半个月,"上海大"升级为"世界大",标志着改革开放30年来,上海造船业靠科技引领产业变革,制造能力不断攀高,产品更具有国际竞争力,上海各大船厂也向世界级"船老大"迈进。
"华山"号轮,船长333米,型宽60米,型深30.5米,设计吃水21米,航速为16.1节,续航力约29000海里,是上海外高桥造船公司继成功开发17万载重吨级好望角型散货船系列、11万载重吨级阿芙拉型油轮系列、大吨位海上浮式生产储油轮(FPSO)系列,世界六代3000米深水半潜式钻井平台之后,向市场出的又一标志产品。一经问世,立即引起国际航运界的广泛关注和积响应,至今已累计承接订单16艘。
在整个研发过程中,上海外高桥造船公司收集到了大量的船东意见和当今VLCC新潮流讯息。同时,依据《共同结构规范》,对VLCC的设计海况、标准装载情况、静态和动态载荷、构件净尺寸、腐蚀余量、局部强度衡准、总体强度衡准以及结构疲劳等参数进行了分析、测算和确定。该船主要应用了永久检查通道(PMA)、燃油舱双壳保护、泵舱双层底、低硫燃油舱设置等新的规范,达到了绿环保的要求。
特殊部位加厚处理
为增强船舶航行的环保和安全,国际船级社制订《共同结构规范》,将船舶疲劳寿命要求提高到25年。规范实施前,船舶各部位的钢板厚度相差无几,比如20毫米的钢板,只要一个地方被腐蚀2毫米,就要整体"换血"。而"华山"号穿上了"定制衣"--在露天、易潮湿、与原油接触的易受磨损、腐蚀的部位加厚,就像为容易受伤的臂肘、膝盖穿上护肘、护膝,既延长船舶寿命,又节省了成本。
安装永久检查通道
"华山"号新安装了永久检查通道,好比给船装了"胃镜"。由于船型深30。5米,肉眼看不到货油舱的细枝末节,"华山"号每隔6米设置一条通道,方便工作人员检查,油"肚子"里有任何风吹草动都能了如指掌。此外,"华山"号的燃油舱采用双壳保护;船身油漆杜重金属锡;燃烧产生的氮气、二氧化硫全面回收......多管齐下保证绿环保。
压载水"新陈代谢"
以往海轮空船行驶时,油轮内须注入压载水,保证船体稳定和航行安全。但压载水跟着船舶"走南闯北",无意中成了隐形炸弹--水中携带的微生物很可能就是水里的"一枝黄花",给其它水域"致命一击"。为了解决这个问题,"华山"号学曹冲称象,化"巨象"为"碎石",在船行驶过程中逐步置换压载水,保护海水水质,减小生物入侵的概率。
造船实现数字化
随着上海造船工业的发展,"外高桥"逐步提高造船能级,吨位越造越大,技术越变越精。17万吨的好望角型散货船、30万吨海上浮式生产储油轮、六代3000米深水半潜式钻井平台......每一个都是世界造船竞赛中的顶尖选手。造船基地从黄浦江搬迁到长兴岛,上海造船业有了大展拳脚的"练功房",而三维建模技术成就的"数字造船"法,实现了具体生产和设计图纸的无缝对接。硬件扩容,软件升级,正是这样的"软硬兼施",帮助上海造船业在国际舞台上屡创佳绩。
上海外高桥造船公司成立于1999年10月18日,2004年至2007年分别以122万吨、217万吨、311万吨和353万吨年造船完工总量,连续四年名列中国船厂前茅,跻身世界十强行列,成为世界上具有重要影响力的造船企业。 目前,上海外高桥造船公司的手持订单已安排至2012年。[page]
停靠在外高桥造船公司码头边的"华山"号油轮即将启航。
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车辆巨无霸
--湘电集团220吨交流传动电动自卸车
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工程总投资:3000万元以上
工程期限:2007年--2008年
2008年10月28日上午,由我国自主研制的、一台拥有完全自主知识产权的220吨交流传动电动轮自卸车在湖南湘电集团湘电重型装备股份有限公司成功下线,标志着我国大型露天矿运输设备制造业技术已达到国际领先水平,标志着国务院确定的16个重大技术装备关键领域的重大突破。
据了解,湘电集团是国内唯一的矿用电动轮自卸车生产制造单位,是国家定点的技术研发单位和标准制定单位,技术水平、开发能力处于国内领先地位。为全面落实党中央、国务院关于大力振兴装备制造业的战略任务,进一步满足我国露天矿山事业发展的需要,湘电集团充分利用现有108吨、154吨电传动自卸车国产化研制基础,于2007年7月正式启动了220吨交流传动电动轮自卸车研制项目。在项目实施过程中,公司先后投入资金5000余万元,并与湖南大学、中南大学、美国GE公司和白俄罗斯毕拉斯公司的建立了广泛的产学研作关系,先后攻克了整车集成优化技术、交流变频技术、液压系统研制三大技术难点,实现了关键领域的重大突破。
该车的研制成功和顺利下线,对国民经济发展和产业升级影响大、关联度高的重点领域的重大技术装备,实现核心技术和系统集成能力的突破;以点带面,通过自主设计和自主制造,带动基础装备和一般机械装备产品及零部件生产制造水平的全面提升。标志着我国的电传动矿用自卸汽车设计、制造技术水平跃上一个新的台阶,增强了国产电传动矿用自卸汽车参与国际化市场竞争的能力,促进大型露天矿山成套设备的国产化水平的提高。
2007年12月19日,湖南湘电重型装备项目落户湘潭九华经济开发区签约仪式在湘潭举行。项目规划用地500亩、计划总投资6亿元,将建设年产100辆大型电动轮自卸车基地。它是国内大的电动轮自卸车生产线,具有自主知识产权。项目将于明年完成主体厂房工程、设备订购及有关配套设施建设,2009年全面建成投产。
湘电集团重型装备股份有限公司主要生产大型和中小型工矿电机车、大型电动轮自卸车、城市轻轨车、城市轨道车及军用轨道车,产品通过ISO9001质量认证。拥有各类加工设备和齐全的制齿设备,具有年生产大型电动轮自卸车50辆、城市轻轨车30辆、工矿电机车1500辆及其备品的能力,以及电动轮自卸车动力总成、液压试验等试验台站,铺设为大型矿用汽车和大、小机车、轻轨车、城市轨道车、军工车厂内试验运行的试验设备和场地。落户湘潭九华经济开发区的湘电重型装备项目,主要生产载重190吨、220吨和320吨大型电动轮自卸车。此种产品适用于大型露天矿、大型水利工程建设等,在国内外有着广阔的市场前景。同时,美国通用电器公司将参与技术研发。
据了解,中国与美国是目前世界上仅有的两个可以独立开发、制造大型电动轮自卸车的国家。湘电集团重型装备股份有限公司研制的大型电动轮自卸车,被认定为国家级重点产品。该公司与美国通用电器的作,既发挥了湘电重型装备本土优势,又发挥了美国通用公司的技术优势,达到了优势互补、实现强强作的目的。将具有年产100辆重载卡车的能力。
这次引进的湘电重型项目,将进一步壮大湘潭九华的汽车产业。100辆大型电动轮自卸车生产线与已经入园的年产30万辆轿车的吉利汽车项目、年产800辆高速公路养护车项目,将共同形成湘潭九华年产可达250亿元的汽车产业集群。
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世界大立式车铣床
--齐重数控25米数控重型双柱移动立式车铣床
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工程总投资:3500万元以上
工程期限:2007年--2009年
2008年9月29日,继16。5米数控双柱大立车投产后,齐重数控装备股份有限公司(以下简称齐重数控)再次重磅出击,与上海港机重工有限公司正式签订25米数控重型双柱移动立式车铣床的供货同。
这台型号为dmvtm2500×60/550l-nc的数控重型双柱立式车铣床总吨位超过550吨,可以加工直径为25米的大型机组部件,其技术参数,技术等级,均处于世界领先地位。适用于高速钢、硬质金及陶瓷刀具对黑金属、有金属及部分非金属材料的零件进行粗、精加工,可车削内外圆柱面、内外圆锥面、沟槽、端面、螺纹及复杂回转型面。为当前世界大数控重型车铣床,预计将在2009年初在上海长兴岛港机制造基地投入使用。
这台25米高端数控重型立车,其技术参数、加工精度、技术等级,均创造诸多"一",为当今世界机床业的扛鼎之作。这标志着我国港机制造业和机床制造业一同跻身世界一方阵。
齐重数控之所以敢接下这笔订单,凭借的是公司7年多来科研攻关成果的积累。由于有了先前16。5米数控双柱大立车的制造经验,这台25米的数控重型双柱移动立式车铣床的生产周期仅有一年零4个月,比正常的3年工期将缩短20个月。
成立于2000年的齐重数控,是以原齐齐哈尔一机床厂作为主发起单位,联中国机电出口产品投资公司等6家社会法人单位共同发起成立的。上海港机重工有限公司现已跻身为世界二大港机制造商。
此前,上海港机需要添置一台世界领先、生产港口重型设备的高精尖大型设备,国内外三家知名机床制造企业为此竞标。终,齐重数控以技术精良、管理先进、实力雄厚的优势,击败另外两家强劲对手,一举夺标。
这次成功签约,标志着上海港机和齐重数控两家国内知名企业在各自行业的产品生产制造方面均有了决定和历史的突破。25米数控重型立车其技术参数,技术等级,均处于世界领先地位,目前世界上只有齐重数控装备股份有限公司可以生产。上海港机使用25米数控重型立车后,可为今后进一步巩固和拓展国际市场奠定基础。
2007年,齐重数控投资兴建占地面积1万平方米超重型机加车间。为使技术创新迅速转化为高质量产品,将相继投入3000万元,自制1台加工长度为50米的数控桥式龙门铣、3台高速铣,安装1台数控导轨磨床等先进设备,可大大提高产品出产率,缩短了产品生产周期,降低了生产制造成本。 [page]
在齐二机床集团有限公司重机装配车间内,工人们正在紧张地组装重型落地式数控铣镗床。
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巨型海上储油筒
--世界个陆造圆筒形浮动式储油生产平台
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工程总投资:2000万元以上
工程期限:2007年--2008年
2008年9月2日凌晨5点10分,在南通海事局的精心维护下,全球个在岸上船台建造的圆筒型浮动式储油生产平台在南通顺利下水。
此次下水的储油生产平台由江苏韩通船舶重工有限公司为挪威船东建造,是国内建造的个同类型海洋平台。整个平台呈圆筒型,直径达66米,型深27米。因为采用了独特的圆桶式设计,使该平台无需依赖复杂而昂贵的转塔和旋转密封装置而长期独立系泊海上,具有较高的稳定和抗风浪。平台上建有一座炼油厂、一座输油用的注气站、一座大型储油库,日加工原油约3万桶,储油能力可达30万桶。平台竣工后将长期系泊于北海水域,从事海洋石油的生产与储存。
由于此次下水在全球属次,无任何实践经验可以借鉴,平台下水时的重量近1。2万吨,重心高,下水速度快,下水冲程远,且平台呈圆筒型,与常规船舶比较,容易发生旋转,稳向能较差,对周围通航环境、风力、水流等因素的要求较高。为保证平台安全下水,南通海事局多次派出业务骨干,到现场进行察看,并组织海事、引航、船务、水文等方面的家召开咨询会,对方案进行周密论证。
5时10分,平台开始从滑道上下滑,下水时速度近每秒3米。在6艘大马力拖轮和岸上卷扬机的共同作用下,平台被稳稳地控制住,并顺利穿过110米宽的内港池口,安全靠泊码头。
近年来,随着大型石油公司对海洋油气田开发产生兴趣,海洋工程市场前景看好。中远船务、惠生重工、韩通船厂纷纷进军海洋装备制造业。投资80亿元的中远海工基地在启东开工建设,主要建造海洋钻井平台、大型半潜式钻井平台和特种海洋装备,预计一期工程今年底完工,全国大的民营造船企业熔盛重工也有意进入海工产品领域。南通海洋装备制造业新高地悄然崛起。
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世界大船用曲轴
--打造中国芯,突破技术垄断
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工程总投资:1000万元以上
工程期限:2007年--2009年
2007年12月29日上午,由大连重工起重集团控股的大连华锐船用曲轴有限公司自主研制的一根大型船用曲轴正式下线。它长6。7米,重41吨,精加工要求很高,在旋转时的振动的振幅不能小于人头发丝的五分之一。
2008年7月27日,迄今为止国产长重的船用曲轴在上海电气临港重装备基地下线。这是中国一根8K90MC-C船用大功率低速柴油机曲轴,全长16米,重约200吨,填补了国内空白。也标志着上海电气在中国率先具备了大缸径船用曲轴的制造能力。
继取得这一新成果后,2009年,上海电气重工集团还将根据海外用户需求,试制世界上大型号规格的12K98MC-C曲轴等超大超前规格的产品。上海船用曲轴公司总经理刘超明表示,随着技术的积累和成熟,我国造船业有望打破"一轴难求"受制于人的瓶颈,动我国从"造船大国"向"造船强国"加快迈进。
打造中国芯
曲轴作为船用发动机的关键部件,被誉为船用柴油机的"心脏",对船舶的安全起着至关重要的作用,大型船用曲轴要求与船舶寿命相等,终身免维护,使用期限一般在二三十年以上,占发动机总造价的三分之一。但中国造船业几十年来却一直缺少这颗"中国心"。由于其重量大、加工精度要求高、制造技术难度高,因而业内常用"是否具备曲轴制造能力,从某种程度上代表了一个国家的造船工业水平。目前日本、韩国、捷克、西班牙等少数几个具备制造大型船用半组式曲轴能力的国家高度垄断着国际上大型船用曲轴市场。
韩国和日本造船业的重要优势之一,就是它们对曲轴的高度占有。有鉴于此,上海曲轴公司扮演的角相当重要,既是解决大功率船用主机配套产品产能不足的突破口,又是我国造船产量在"十一五"末占领世界市场份额25%以上的重要落脚点。
由于少数几个国家完全垄断了全球的曲轴,2001年以后,中国造船业常常碰到用比以前高出一两倍价格也买不到曲轴的情况。柴油机生产厂订不到曲轴就不能生产柴油机,船厂买不到主机就不敢接船舶订单,以致"十五"期间放弃了几百万吨的海外造船订单。 在一次国际订货会上,几位日本、韩国的曲轴供应商同一位国内船用柴油机厂的负责人开玩笑说,喝一大杯白酒就卖一根曲轴,这位负责人二话没说,就端起酒杯,直吓得供应商连连拱手,因为他们生产的曲轴将优先供应本国,根本不敢轻易许诺给中国客户。
随着原材料成本上升以及其他国家自身需求量的猛增,每根船用曲轴价格目前已达50万美元以上。该关键部件自造能力的缺失一度制约着我国船舶工业的发展,也让中国在荣获"世界三造船大国"之名的同时付出了高昂的代价。有统计资料显示,1978~1997年,中国在进口曲轴上花费高达9000多万美元。而近年来,由于曲轴价格持续飞涨,以及中国造船业对曲轴需求量的增加,每年进口曲轴的费用已经高达四五千万美元。近几年来,半组曲轴供求矛盾更为突出,价格逐年提高,并且交货期也经常得不到保证。因此,迅速建立中国自己的曲轴生产基地,实现船用大功率低速柴油机曲轴国产化已经成为我国经济建设中的一项战略任务。
发展过程
2001年前后正是世界造船工业新一轮的扩张期,各国对大型高技术附加值船的需求激增。船用配套设备自造水平低下与中国的船舶生产大国的地位不相称,特别是船用柴油发动机的核心部件曲轴不能自给,这一尴尬现状正是上海船用曲轴诞生的背景。
为改变我国造船业"船等机、机等轴"的现状,2001年,在国家领导人的有关指示下,国家发改委批准上马船用半组曲轴国产化项目,并安排了部分国债资金予以支持。
2002年5月,上海电气(集团)总公司、沪东中华造船(集团)有限公司、中国船舶重工集团公司和上海工业投资公司共同投资组建上海船用曲轴有限公司,投资1。86亿元开展船用半组曲轴的科技攻关。
技术难度
表面上看,曲轴只是个十多米长几十吨重的一块"铁疙瘩"。然而,它的设计和制造工艺却相当复杂。
曲轴是柴油发动机直接与螺旋浆轴联结而传递进力的。是由将钢铁打制成型的锻造钢和在模具中熔铸的铸造钢制成的。制造方法大体上有二种,一是整体制造的曲轴,主要用于中小船舶和发电用中、高速的冲程的柴油发动机,这种曲轴我国早能自给自足,另一种是组装式曲轴,主要用于大中型船舶和发电用低速二冲程柴油发动机,是将曲拐和轴颈部件热压成为整体。这种曲轴直到2005年我国才实现零的突破。
组装式曲轴的曲拐有锻造和铸造二种制造方法,锻造方法需要用压力机等装备,所以气割及机械加工费用高,制造成本高。但是由于用压力机加工,疲劳强度可提高。铸造方法与锻造方法比,在成本上有优越,可批量生产,但疲劳强度比锻造的低。目前,国内生产曲轴毛坯锻件的企业有两家,即鞍钢重机与一重集团。
船用大马力低速柴油机曲轴形状复杂,传递动力大,承受交变载荷,在船舶寿命期内不允许更换,因此对曲轴钢的纯净化,强度、硬度等有很高的要求,对曲轴毛坯锻件的强度、耐疲劳、抗冲击等能要求十分苛刻,而且曲轴毛坯一体化成型工艺复杂,锻件制造还须获得国际制造许可证和船级社的工厂许可。
2007年12月7日,鞍钢重机公司正式接到丹麦MAN-B&W总部的"大型船用柴油机曲轴锻件制造认证证书",这表明鞍钢成为国内一家申请六家船级社认证生产大型船用柴油机曲轴锻件的企业。鞍钢重机公司从2006年5月开始进行大马力柴油机曲轴毛坯锻造的研发。采用先进的真空冶炼、真空浇注技术,成功实现了曲轴钢的纯净化冶炼、浇注,使钢质满足了曲轴钢标准要求;利用计算机模拟技术,优化设计了曲轴柄弯锻模具、锻造工艺、热处理工艺,从而使曲轴毛坯锻造获得成功。
2007年8~9月,一重集团相继获得了中国船级社和英国劳氏船级社的工厂认可证书,10月28日,正式收到了丹麦MANB&W总部的"大型船用柴油机曲轴锻件制造许可证"。至此,一重集团已取得了生产规格80以下曲轴毛坯的全部认证,具备了大型船用柴油机曲轴锻件的资质。一重集团现正在积进行 MANB&W和Wartsila-NSD(瓦锡兰)两种结构形式的90级曲轴认证工作,预计2008年上半年可以通过认证,同时可取得6家以上船级社工厂认可。届时,一重集团将具备生产所有级别的船用曲轴毛坯锻件的资质。一重集团正经过实施曲轴产业化的技术改造后,2008年具备年产75根曲轴毛坯的生产能力。
上海曲轴公司一根曲轴原计划下线时间是2004年6月,之所以延后到2005年1月,就是因为研制过程中不断遇到新问题。2005年1月,中国一根国产船用大功率低速柴油机半组曲轴在上海船用曲轴有限公司顺利下线,这根7。5米长、约60吨重的船用柴油机半组曲轴实现了我国在该领域零的突破。这根曲轴的诞生是"十五"期间中国船舶行业配套领域大的技术突破。
为了提升技术,该公司广泛吸收国内外曲轴毛坯制造和曲轴加工技术,通过引进国外家、与国内知名高校科研院所作等多种方式,采用"产学研"战略联盟、联攻关的技术创新模式,走出了一条产学研结,自主创新,自主开发的发展道路,在曲轴材料、曲拐弯锻工艺、曲轴红套工艺、曲轴精加工工艺等诸多方面取得重大突破,掌握了曲轴制造过程中的关键技术,形成了一批具有自主知识产权的曲轴核心制造技术。其中,先进的曲轴红套技术、带回转刀架的用曲轴机床曲轴精加工工艺及宽刃刀具设计和应用、"柴油机-曲轴-船舶轴系-螺旋桨系统"动力学分析的攻关课题难度已达到国际同类产品水平。截至2006年12月底,该公司已申请国家利10项,其中实用新型利3项,发明利7项。
目前,该公司已累计承接船用曲轴同152根(其中出口96根),2007年已完工50多根,2008年计划生产100根。
据资料,到2010年,中国需要大型船用半组曲轴约310根,2015年将达 473根。届时,全世界的大型船用半组曲轴仍将供不应求。为迅速形成产业规模,上海电气集团及时决策,抢先在临港重型装备制造基地开始了曲轴二期工程的建设。据悉,该公司曲轴二期项目投资5。92亿元人民币,新建厂房约24000平方米,新增曲轴车床、曲拐立车等用设备32台套,形成年产200根曲轴的生产能力。
据透露,到2010年,该公司将实现年产240根大型船用半组曲轴的规模,跻身世界曲轴制造企业前三名;到2015年,计划在曲轴的产品质量、生产能力和企业品牌方面保持世界一。
目前,国内仅3家企业可以生产大型船舶用曲轴,具体情况如下。
上海船用曲轴有限公司2007年生产了40根曲轴,不但打破日韩等少数几国对技术和市场的垄断,还有一半产品完成了出口。随着二期项目启动,2008年产量将是去年3倍,可达120根,目前公司已累计承接船用曲轴同152根(其中出口96根)。另外,计划2009年年产160根,2010年达到200 根,届时几乎能与韩国斗山重工旗下的船用主机曲轴制造厂不相上下。斗山重工在2004年和2005年所生产的这类曲轴分别为200根和220根。自 2006年增加产量达到270根后,未见有报道称再有扩产计划。
青岛海西重工自去年5月生产一根曲轴至今已经生产了15根曲轴,已形成年产50根半组式曲轴的装配、机械加工生产能力。二期项目建成投产以后将形成年产150支船用大型柴油机曲轴,其一根船用曲轴已于去年5月份成功下线。
大连华锐曲轴公司现在已经形成了年产40根曲轴的生产能力,而到2009年,其生产能力将达到75根。目前这个公司在手的大型船用主轴同已达63根,其中今后3年的同分别达到23根、38根、2根,而订货意向已达58根。
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图一、曲拐在弯锻
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世界大电动轮矿用车
--服务于2000万吨级煤田
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工程总投资:2400万元以上
工程期限:2007年--2009年
360吨尤尼特瑞格MT5500型电动轮矿用车
2007年6月13日,内蒙古北方重型汽车股份有限公司(简称北方股份)生产的360吨尤尼特瑞格MT5500型世界大电动轮矿用车在神华集团准格尔黑岱沟露天矿完成总体装配,这是国内台360吨世界大电动轮矿用车的问世,标志着中国矿用汽车事业的发展又迈上了一个新的台阶。从全球范围来看,目前能够生产360吨电动轮矿用车的制造商只有三家,公司位列其中。
360吨尤尼特瑞格MT5500型电动轮矿用车,车宽9。45米,长15。39米,高7。67米,自重223吨,载重后为557吨。是到目前为止世界上装载量大的矿用车。该车的完成,充分证明了北方股份是目前世界上唯一一家能够在同一工厂、同一条生产线上生产25吨到100吨机械传动轮矿用车和120吨到360吨电传动轮矿用车以及23吨到42吨铰接式自卸车三大系列产品的工程机械制造企业。同时也为保证北方股份顺利完成与神华集团签订的37台360吨MT5500电动轮矿用车和18台260吨MT4400电动轮矿用车同打下了坚实的基础。
作为集世界露天采掘设备之大成的神华准能公司,目前已引进了代表当今世界采掘业发展方向的先进工艺如:轮斗工艺、单斗电铲加卡车运输工艺、吊斗铲倒堆工艺等投入到目前国内大露天煤矿黑岱沟露天煤矿剥离中,在建设中的哈尔乌素露天煤矿,准能公司将单斗电铲加卡车运输工艺中的卡车由过去单车大运能154吨提升到326吨,将进口MT5500型卡车37台用于剥离生产。新引进的MT5500型卡车,单车购置费用近300万美元,由美国厂家与国内包头北方股份公司联生产与组装。为加快组装进度,培养自己的技术人员,神华准能在厂家组装的同时,一方面做好组装监理工作,另一方面进行自行组装,在厂家完成4台组装任务之际,自己组装的四台卡车也已竣工。伴随这种大功率卡车的投入,我国矿用汽车业的发展将迈向一个全新台阶。
国际矿用车市场的市场容量在1300辆左右,总装载量20亿吨左右。矿用车的主要用在煤矿、金矿、铜矿和铁矿,用户主要分布在澳洲、美洲。澳大利亚是世界矿用车大的用户,仅2004年就购进500台。我国目前矿用车保有量在3000台左右,2005年销量在580台,2006年预计销量在700台左右。前几年矿用车的市场需求主要以45吨以下为主,近年来大吨位需求开始上升,尤其是2005年以来,大吨位和电动轮销售比例出现大幅度上升。
大型矿用车国际上主要生产厂家是卡特彼勒(美国)、小松(日本)、特雷克斯(美国)(以及被特雷克斯收购的优尼特瑞格)、别拉斯(白俄罗斯)、日立(日本)、利勃海尔(德国),这些厂家在国际的市场份额占到90%以上。国内厂商主要是北方重工、湘潭电机、北京重型汽车厂、都重型车厂、本溪重型车辆厂等5家企业。北方股份在国内企业中所占份额达80%以上。在50吨以上市场,北方股份更是占到90%以上的市场份额。
为了追求生产率,大型矿山偏爱使用载重量较大的矿用汽车,近年来随着矿山开采的规模的增加,大吨位矿用车的需求比例不断增加,超大吨位的矿用车不断出现。升级步伐不断加快。矿用车的吨位的快速提升始于60年代,在这之前,机动轮电动车是标准的产品。从50年代的30~40吨发展到60年代的60~70吨,在60年代开始柴油发电驱动应用于矿用车之后,矿用车吨位得以大幅度快速提升。现在常用的机动轮大吨位在100吨左右,而电动轮大吨位已经达到360吨。400~500吨的可能在不久的将来也会出现。我国在2005年以前主要以40~50吨为主,2005年以后大吨位车需求开始快速上升,现在已成为市场主流产品。
随着世界制造业向中国转移的大趋势,世界矿用车的中国制造比例也将大幅上升,主要驱动因素包括中国制造技术的提升,劳动成本的低廉以及国内市场的拉动。北方重工的矿用车销售遍及越南、朝鲜、卡塔尔、老挝等周边国家以及尼日利亚、津巴布韦、南非等非洲国家,矿用车的出口涵盖了从3303D(25吨级)到TR100(91吨级)的所有机型,品牌知名度日益提高。
TEREX-UnitRig MT5500 | 特雷克斯-尤尼瑞格[美国] MT5500
该系列包括MT5500和改进型MT5500B,采用的是交流电传动系统,MT5500B共有4种柴油发动机可供选择,[功率分别为2014kW-2723kW],大一款为MTU/DDC的Series4000,4冲程20缸,8845kg,油箱容量为3028L,空车质量是232t。
技术参数[MT5500B]:
外形尺寸:15。4m×9。5m×7。7m
大功率:3705马力[2723kW]
额定载重:326t[360美吨]
车箱容积:218m3
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世界大缸径船用柴油机
--沪东重机8K98MC型船用低速柴油机
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工程总投资:5000万元以上
工程期限:2007年--2009年
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2007年6月30日,一台单机功率达49680马力(36550千瓦)的超重型船用柴油机主机在大连船用柴油机厂建造成功,这台船用柴油机主机的型号为8K90MC-C,机长为15。6米,高12。4米,自重达1253吨,高度超过4层楼,仅机内的一根曲轴就重211吨。它的建造成功,打破了日、韩在5万马力柴油机市场上的垄断地位。这台柴油机操纵灵活可靠,可实现24小时无人值守,技术指标、经济指标均代表了目前世界船用主机的先进水平,成为国际上船东优先选择和争先抢购的船舶主动力源。大连船用柴油机厂目前手持主机同150台,金额超过65亿元,生产已经排到2010年。
2007年1月,沪东重机股份有限公司与江南造船(集团)有限责任公司正式签约,国内大功率的8K98MC型船用低速柴油机将安装在江南造船(集团)为中国远洋运输(集团)公司建造的5100TEU集装箱船上,这标志着我国大型集装箱船动力自主配套又实现了新的突破。
8K98MC船用低速柴油机是国防科工委高技术船舶科研计划重点支持项目,是迄今为止世界制造的大缸径柴油机,也是目前国内功率大的船用柴油机。沪东重机股份有限公司自2002年起开展大功率低速柴油机关键制造技术攻关,在成功研制出7S80MC机和7K90MC机的基础上,又研制出8K98MC机。这表明我国船用大功率低速柴油机国产化研制能力进一步增强。
8K98MC型低速柴油机缸径980mm,活塞行程2660mm,大功率49840千瓦(67782马力)。本次同签约4+4+4台,已生4台,制机计划2008年9月完工。
经过多年发展,沪东重机目前已位居全球低速柴油机五强,年产柴油机可达 150 万马力以上。2007后公司增长动力主要来自于产能和产量的大幅扩张(从100万力产能计划扩张到400万马力)。
沪东重机股份有限公司位于上海黄浦江畔的浦东新区,占地20。9万平方米,现有职工1700余名,于1998年5月在上海证券交易所成功上市。公司是中国目前生产规模大、技术开发能力强的船用大功率中、低速柴油机生产基地。
公司于五十年代初开始研制船用大功率柴油机。1958年成功研制出中国一台船用大功率柴油机;1965年自行设计制造中国台万匹机。改革开放以来,公司又引进船用中、低速大功率柴油机利技术,先后制造出MAN-B&W、SEMT、SULZER系列等多种机型的利产品。其中1997年成功研制出世界台5S50MC-C柴油机,并得到ABS、CCS、DNV、GL、LR等世界12家船级社的认可。截止到2005年8月份,公司累计制造柴油机已突破1000万马力;2006年预计将完工柴油机82台/150万马力。在保持柴油机主业快速发展的同时,又积开发非柴油机产品,例如柴油机配件、地铁盾构和美国GE排气缸等等。
目前,全国有14家船用柴油机生产厂,其中能够生产1万马力以上低速,大功率船用柴油机的只有沪东重机,大连柴油机厂,宜昌柴油机厂。沪东重机是目前国内船用柴油机行业的龙头,占有65%的市场份额。
船用柴油机
柴油机动力装置具有比较优良的能,在现代舰船中,不论商船﹑渔船﹑工程船及各种军用舰艇上都得到了为广泛运用。目前以柴油机作为主机的舰船占90%以上,柴油机船总功率占造船总功率的82%以上。由此可见柴油机动力装置的对统治地位。
柴油机动力装置具有以下优点:
(1) 有较高的经济,耗油率[Kg/(KW。h)]比蒸汽﹑燃气动力装置低得多,其中高速柴油机(1000r/min以上)耗油率为0。16-0。18;中速机(300-1000r/min)为0。125-0。170;低速机(300r/min以下)为0。120-0。140。一般蒸汽轮机的耗油率为0。18-0。35;燃气轮机的耗油率更大,为0。24-0。40Kg/(KW。h)。
这一优点使柴油机舰船的续航力大大提高,换言之,一定续航力下所需的然油储备更少,从而使运行成本降低,有载荷更高。
(2) 重量轻,柴油机动力装置中除主机和传动装置外不需要锅炉﹑燃烧器及这些设备附带的共质输送管道等,所以辅助机械设备相应减少,布置简单,因此单位重量指标较小。
(3) 具有良好的机动,操作简单,启动方便,正倒车迅速,一般情况下正常启动到全负荷只需要10到30分钟,紧急时仅需3到10分钟。虽然这一指标比燃气轮机装置差些,但它不需要像燃气轮机装置那样需要一套复杂的启动和倒车设备。柴油机装置停车只需要2到5分钟,主机本身停车只需要几秒钟。
但柴油机装置也存在以下几个缺点:
(1) 由于柴油机的尺寸和重量按功率比例增长快,因此单机功率受到限制,低速柴油机也紧有40000KW左右,中速机20000KW左右,而高速机仅在8000KW或更小,这就限制了它在大功率船上使用的可能,大功率舰艇希望的功率植普遍在30000到500000KW,故无法胜任。
(2) 柴油机在工作中的噪声﹑振动比较大。
(3) 中﹑高速柴油机的运动部件磨损比较严重,高速机的整机寿命仅1000到2000小时。
(4) 柴油机在低转速时稳定差,因此不能有较小的的低稳定转速,影响了船舶低速航行能。另外,柴油机的过载能力也较差,在超过负荷的10%时,一般仅能运行1小时。
近年来,随着中国造船业在市场上风生水起,"中国因素"成为国际船舶市场上一个时新名词,它也在一定程度上影响着国际船舶市场的变化与发展。
中国造船业不断致力于加快世界三大主流船型的技术能力提升,回上世纪90年代末之前,面对30万吨VLCC、8000TEU的集装箱船、15万吨散货船的建造,都只能望而却步,而在这短短几年间,中国造船业在集装箱、油轮、散货船三大主流船型上已经做大做强,不仅中国船东将新船交由本国制造,而且国际船东都将目光投向中国。
目前我国三大主流船型散货、油船、集装箱船呈现并驾齐驱的态势,无论VLCC、散货船包括大型矿砂船、万箱的集装箱船,覆盖面是全方位的、从小型到大型的,并且是呈系列的,油船有VLCC、好望角型、苏伊士型、巴拿马型等,几乎各种型号的船我国都能建造。无论从完工量、接单还是手持定单上看,这三大主流船型都是形成全方位和系列的发展态势,成为真正意义上的三大主流船型。我国造船技术水平有大幅度的提高,不仅是主流船型,在高附加值船方面也有很大突破,如LNG船今年要交船,建造的进度一切都按照计划进行,而且重大的关键的技术也已经一个个攻破了。
沪东重机总装车间[page]
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世界单轴大功率机车
--南车株洲DJ4大功率交流传动电力机车
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工程总投资:1000万元以上
工程期限:2007年--2008年
2008年9月25日,世界单轴大功率电力机车台车体在株洲试制成功,这类大功率交传电力机车属国务院、铁道部铁路装备现代化重点项目,台机车车体的竣工标志着该项目取得了重大进展。
2007年8月18日,铁道部与南车株机公司签署了1200台六轴机车的购销协议并正式签订了其中500台的采购同,项目由南车株机公司自主设计、自主研发、自主制造,拥有完全自主知识产权。项目采用世界单轴功率大的六轴电力机车系统集成及配套技术,单轴功率达1600KW,具有价比更高、线路适应更广优点,是我国未来的主型货运电力机车。
DJ4大功率交流传动电力机车,为八轴交流传动,总功率达9600千瓦,将以120公里的时速牵引着2万吨列车,飞驰在山西大同到秦皇岛的千里铁道线上,缓解晋煤外运的难题。
作为我国大运输能力的"西煤东运"用通道"大秦线",自1988年底开通以来,虽然开行过5000吨级、10000吨级的运煤列,年运量逐年攀升,但运输能力已近饱和。据家预计,到2020年我国煤炭需求量将达到24亿吨。运能不足导致国内部分发电企业出现缺煤停机现象,严重影响了电力生产和电网安全。因此,发展更大功率的交流传动电力机车迫在眉睫。
承担该型机车研制重任的中国南车集团株洲电力机车有限公司,是中国铁路机车车辆行业的龙头企业,凭借其强大的系统集成优势和自主创新能力,为中国铁路提供了近3500台电力机车,在中国铁路五次大提速中多次担纲主力,并创下了中国铁路发展史上的多个一。DJ4大功率交流传动电力机车的成功下线,将中国铁路机车车辆装备与国外先进水平缩短了10到20年,为企业创建70周年增添了喜庆彩。
中国南车集团株洲电力机车有限公司前身为中国南车集团株洲电力机车厂,创建于1936年,1958年研制成功中国一台干线电力机车,1978年全面转产电力机车。历经半个多世纪特别是改革开放27年来的积累,公司已发展为中国轨道电力牵引装备主要研制生产基地和城轨交通设备国产化定点企业,享有"中国电力机车之都"的美誉,也是国内唯一的电力机车整车出口企业。
株洲电力机车有限公司年产干线电力机车能力达260台(按6轴车计),截止目前,已累计向中国铁路提供了各型电力机车3500多台,占全国铁路电力机车总拥有量的70%左右。
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我国功率大的重型燃气轮机
--R0110燃气轮机
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工程总投资:10亿元以上
工程期限:2002年--2012年
R0110重型燃气轮机是"十五"期间863重大项,"官产学研"联模式发展。项目预算5亿。黎明与606所、清华大学、中科院工程热物理研究所、上海交通大学等单位组成设计研制项目联体,借鉴国外技术,引进国外智力。R0110预期输出功率114500KW(150000马力,排水量接近1 万吨的日本金刚级驱逐舰的总功率才100000万力),热率36%。在RO110母型机基础上,可以实现60MW、160MW与200MW以上系列燃机。R0110舰用型号论证工作已经开展,可以作为中型常规航空母舰的主动力。
R0110是我国自主研制的一台重型燃气轮机,它的研制成功预示着我国将成为世界上五个具备重型燃气轮机研制能力的国家。这对于提高我国的综国力具有积动作用。他表示,中国一航将继续精心组织、统筹安排,确保研制工作万无一失。
曹健林对R0110重型燃气轮机项目给予高度评价。他指出,这个项目是我国节能减排攻坚战取得的一项重大成果,我们要进一步抓紧项目研制进度,加强基础研发,把自主创新的国策落到实处。[page]
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世界大水轮发电机
--三峡70万千瓦水轮机组
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工程总投资:4亿元以上
工程期限:1996年--2009年
三峡工程左岸电站厂房内景(摄于2005年8月8)
2008年8月7日,三峡工程经过十多年的建设,已开始发挥防洪、发电、航运等综益。大坝全线达到185米高程,水库蓄水位达到156米,左右岸电站已有24台机组投产运行,累计发电2482亿度。
三峡工程蓄水发电后,滚滚江流将在这里转化为强大的电能,源源不断地输往祖国四面八方。三峡工程水电站分左右两个厂房,共安装26台发电机组。左厂房安装14台机组,右厂房12台,单机容量均为70万千瓦,总装机容量1820万千瓦。单台水轮发电机组重量近万吨左右,是当今世界已投产的水轮发电机组中重量重的机组。为力轴承置于下机架的三导轴承半伞式竖轴混流式水轮发电机组,额定出力700MW,转速75转/分。
转轮是水轮发电机组的心脏,其质量、能直接影响到发电机组的安全、稳定和率。该转轮直径10。07米、高5。4米、净重416吨,不锈钢铸焊结构,由上冠、下环和13块每块重达近18吨的叶片焊接而成, 每块叶片大轮廓尺寸为4537×4951× 2300毫米,净重17。49吨,VOD精炼钢水,探伤要求为CCH70-3,其尺寸、重量、技术含量、制造难度都堪称当今同类产品的世界之。
机组发电机转子大直径为18。74米,高3。42米,重量为1779吨,整体起吊重量达1999吨。是当今世界已投产的水轮发电机组中重量重的机组。由哈尔滨电机厂有限责任公司研制,葛洲坝集团机电建设公司负责安装。
转子磁轭是三峡发电机的关键部件,由13500多片转子磁轭冲片装配而成,重达1300多吨。磁轭冲片的尺寸精度和表面粗糙度的要求很高。3。6平方米的冲片上均匀分布着50个孔,孔与孔之间的距离误差要求在正负0。05毫米范围。以前国内一直采用冲床加工磁轭冲片,精度上难以达到要求,而且冲床加工的钢板边缘易起毛边,叠加起来后不平整,也难以满足平整度的要求,冲床加工还存在噪音大、不安全等问题。
东方电机股份有限公司对整台发电机转子的磁轭冲片采用激光技术切割完成,这在国内尚属次,是中国发电机部件加工能力提高的结果,而激光数控切割机由中国华工科技激光公司制造。
水轮机转轴由哈尔滨电机厂生产,目前世界上同类产品中大的,轴径达4米,重量超过100吨。为了能够完成这样超大尺寸的产品生产,哈尔滨电机厂特别引进了20米数控卧车,设计了用特制刀架。
水轮机座环直径14。6米、高4。86米、重391吨,尺寸和重量均为世界之。
发电机额定容量778MVA,功率因数0。9,为提高在高水头下水轮机运行的稳定,发电机设大容量840 MVA,可连续运行。发电机额定电压20千伏,采用定子绕组水冷、转子空冷的冷却方式。发电机定子机座外径21。42/20。9米,定子铁芯内径18。5/18。8米,铁芯高度3。13/2。95米,单台机组约重6600吨,是目前世界上大的水电机组。
自2003年7月批机组投产以来,三峡电站机组相继经历了135米、156米、172。8米等不同阶段蓄水位的运行考验。现场试验表明,水轮机的真机能与模型试验结果的符较好。水轮发电机组运行安全稳定,能量、空蚀和电气等能良好,主要能指标达到或优于同要求。
从"六五"计划开始,国家将三峡机组列入重大技术装备科技攻关项目,国内重点在哈尔滨大电机研究所、哈尔滨电机厂有限责任公司(哈电)和东方电机股份有限公司(东电)建立了高水头试验台、1000~3000吨力轴承试验台,扩充强度、电机、通风、缘等试验室,产学研相结开展科研工作并取得了成果,为国内三峡机组论证和可行研究报告提供了有的技术数据。
2008年8月28日,哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司在北京与中国三峡总公司签订了同金额达44。27亿元的采购同,为三峡总公司旗下的金沙江向家坝、溪洛渡水电站生产10台巨型水轮发电机组,其中溪洛渡左岸电站6台机组单机容量为77万千瓦,向家坝左岸厂房4台机组单机容量为80万千瓦,即将成为世界大水轮发电机,而目前世界上已投入运行的三峡水电机组大单机容量为70万千瓦,显示出我国机组制造已达到世界领先水平。
2007年4月3日15时48分,三峡右岸电站台国产水电机组---26号机组转子开始起吊,70分钟后,转子平稳落入既定的26号机坑。26号机组转子由哈尔滨电机厂有限责任公司研制,葛洲坝集团机电建设公司负责安装。总成后的转子重量为1799吨,直径达18。43米,高3。435米,整体起吊重量达1999吨。该转子组装工作于2006年7月14日开始,至2007年4月2日全部完成,历时近10个月,整体组装质量优良,这是目前世界上大的水轮机转子。[page]
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世界大电渣重熔炉
--上海重机200吨级电渣重熔炉
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工程总投资:1亿元以上
工程期限:1972年--1980年
电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其主要目的是提纯金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭。经电渣重熔的钢,纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀。
美国霍普金斯(R。K。Hopkins)于20世纪40年代先提出这种精炼方法的原理。其后苏联和美国相继建立工业生产用的电渣炉。一九五八年,乌克兰德聂泊尔特钢厂建成了世界一台0。5吨工业电渣炉,使电渣冶金进入了工业化生产进程。60年代中期由于航空、航天、电子、原子能等工业的发展,电渣重熔在苏联、西欧、美国获得较快的发展,但炉子容量不大,一般为0。5~2。5吨。。生产的品种包括:优质金钢、高温金、精密金、耐蚀金以及铝、铜、钛、银等有金属的金。1980年世界电渣重熔钢生产能力已超过120万吨。
随着电渣冶金的发展及金属材料要求的不断提高 ,钢锭大型化已成为电渣冶金发展的然趋势。初各国工业电渣炉容量仅为0。5t,大一些的一般也不超过3吨。八十年代中期,很多国家都有了50吨以上的电渣炉,就连印度这样的发展中国家也建立了88吨电渣炉。
多年来 ,国外电渣冶金已不满足于一般电渣锭的生产,在工业技术成熟的基础上向着更深更广的领域发展,形成了一个跨业、跨行业的新学科。已开发出的工艺技术有:电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣热封顶、电渣离心浇注、电渣复熔铸及快速电渣重熔等。尤其值得重视的是电渣熔铸异形件的发展 ,小到几十克重的不锈钢假牙齿,大到几十吨重的发电机转子,直至重量超过百吨的水泥回转窑炉圈等,均可不经锻造在异形水冷结晶器中直接熔铸成型。现在电渣熔铸的主要产品有大型发电机转子、水轮机叶片、船舶柴油机大型曲轴、各种高压容器、大型环件、各类轧辊、模具、透平涡轮盘、厚壁中空管、石油裂化管、齿轮毛坯、三通管、核电站压水堆主回路管道等。种类规格之多,形状之复杂不胜枚举。除此之外 ,实用较强,具有发展前景的还有电渣热封顶、电渣离心浇注及快速电渣重熔等。
我国在电渣熔铸异形件方面工作开展较早,很多厂家及院所在六、七十年代就对曲轴、炮管、飞机发动机涡轮盘、轧辊、模块等异形件进行过研制,但是电渣熔铸异形件这项技术始终没有真正发展起来。目前,实现工业化生产具有代表的有西宁特钢电渣熔铸轧辊、模块;沈阳铸造研究所的大型电站用水轮机叶片、挖掘机复斗齿、气压机连杆;成都冶金硬面技术加工厂的供无缝管生产用复穿孔顶头等。
目前,世界上大的电渣炉是我国上海重型机器厂的200吨电渣炉及德国萨尔钢厂的165吨电渣炉。世界上大的电渣钢生产厂家是乌克兰德聂泊尔特钢厂,该厂拥有22台电渣炉和年产10万吨电渣钢的生产能力。大的板坯电渣炉是俄罗斯双串联70吨板坯电渣炉。我国大的板坯电渣炉是舞阳钢铁公司的40吨双串联大型板坯电渣炉。该板坯电渣炉主要产品为特种用钢大型扁锭,大锭重40吨,大断面尺寸为950毫米×2000毫米,大重熔锭40吨,其中截面为世界一位。相比传统电渣炉,在国内超大吨位电渣炉设备中次实现了低频电源控制,保证了三相平衡的供电要求;采用双串联重熔,大幅度降低了电耗,提高了熔化率,节能明显;结晶器移动式抽锭,成功解决了大型钢锭重熔时的结晶器配置问题;采用保温措施,实现了钢锭在线保温。
巨型钢锭的生产技术是衡量一个国家重工业发展水平和科学技术拥有一定攻坚能力的重要标志之一。我国是世界上电渣冶金起步较早的国家之一。1960年 ,重庆特殊钢厂、大冶特殊钢厂,大连钢厂及上钢五厂的电渣炉先后建成投产。紧随其后齐齐哈尔钢厂、抚顺钢厂等工业电渣炉相继建成投产。四十多年来 ,我国电渣冶金始终保持着旺盛的发展趋势势。1980年4月,一台200吨级的大型电渣重熔炉在上海重型机器厂试制成功。它是中国大,也是世界上大的一台电渣重熔炉。整个工程由上海重型机器厂总工程师林宗棠负责领导和组织,北京钢铁学院朱觉教授任顾问,上海重型机器厂和北京钢铁学院共同开发研制。
20世纪70年代,我国一座核电站---秦山核电站开始筹建。上海重型机器厂为了经济而可靠地为秦山核电站提供核电大锻件,在著名电冶金学家朱觉教授的精心指导下,深入研究大锻件生产的主要质量问题和特殊,并认真总结100吨电渣炉的生产实践,于1980年创建了至今仍然是世界大的200吨级电渣炉。
从1972年11月起到1974年12月止,刘椿林和北京钢院教师刘海洪带领试验小组在上重厂和有关工厂先后进行了多项试验,以确定电渣炉设备的设计参数、重熔和抽锭工艺参数。这台三相三摇臂双串联式的大型电渣炉由三个小机架呈等边三角形布置构成。每个小机架有一根18米高的立柱。三根立柱的底部固定在地基上,中部和顶部用曲梁连结,构成电渣炉本体。在中部曲梁上安放直径2。8米的铜衬钢壳水冷结晶器。每根立柱的上部通过传动装置装有可以上下运动又能左右旋转的摇臂。摇臂的一端装有电夹持机构,可以夹持相互缘而串联的两根电。
三个摇臂共悬挂六根电。每两根电由一台单相变压器供电。这样六根电便组成三相双串联回路。电直径为500毫米,每根重约5吨。结晶器下部有一台带水冷却底板的电动平车,平车载重可达300吨。平车放在能沿三根立柱上下运动的活动平台上。重熔开始前,活动平台上升使水冷底板将结晶器下部封住,然后在结晶器内造渣和重熔电。
六根钢电同时进行重熔,经过一定时间电重熔将尽,三个摇臂轮流地换上新的电,以便熔炼出一个大的电渣锭。若更换成直径为3300毫米的结晶器,则可生产300吨重的电渣锭。
随着钢电的重熔,结晶器的渣液面便不断上升,达到一定高度后便进行抽锭操作,即在渣液面上涨的同时不断将水冷底板向下缓慢降落,以得到有一定长度和所需吨位的大型电渣锭。钢锭炼成后,平台下降,钢锭便从结晶器内抽出,电动平车载着钢锭沿着轨道开出炉外。
这台电渣炉有以下特点:双串联供电,可以减少回路感应,提高电功率因数;采用三相电源,有利于外网络电压平衡;三摇臂轮换电,用小截面电重熔大钢锭,有利于控制电成分偏析;采用抽锭操作,能用短结晶器重熔长的钢锭。
由于电渣锭的冶金质量与普通钢锭迥然不同,采用电渣锭生产百吨以上的大锻件,钢锭利用率要比普通钢锭高出20个百分点以上,这就大大增加了钢锭的有吨位。比如,240吨电渣锭相当于400吨普通钢锭,可生产200吨重的锻件;300吨电渣锭相当于500吨普通钢锭,可生产250吨重的锻件。该电渣炉也可用于单相重熔,以生产不同直径各种吨位的中小型电渣锭,或者直接熔铸轧辊。因此,该设备灵活多变,适应很强,属于万能型电渣炉。
用它重熔钢锭制成的锻件,1982年通过国家鉴定,同意用这台电渣炉为中国一台核电站--秦山30万千瓦核电站生产安全一级压力容器用钢锭。接着为核电站的蒸发器和稳压器提供了所需的全部大型电渣锭。其中大的两只电渣锭单重分别为205吨和207吨。
后还用这台电渣炉重熔了火电锻件和化工容器用的大型电渣锭。它生产的大型电渣锭经过国家鉴定,表明电渣钢纯度高,成份均匀,能良好,韧特别优良。从而为中国优质大型锻件的制造开辟了一条新的途径。进入21世纪,上重生产了三峡工程710兆瓦水轮机导叶轴头、100万千瓦核电站堆内构件、超超临界汽轮机转子等高金大锻件,取得了巨大的经济和社会益。
完善工艺技术 发挥设备潜能
该大型电渣炉建成后,上重又针对其重熔工艺的关键技术展开了全方位、多层面、深入系统的研究,攻克了一系列重大技术难题,使其生产能力得到充分发挥。
一是均匀控制技术解决了用成分有差异的若干炉号数十根电通过几个昼夜重镕成一根200吨电渣锭的成分均匀问题。
二是大功率、快熔速、高冷却和强脱氧工艺为获得高质量巨型电渣锭提供了重要保证。大功率供电,渣温高,冶金反应的动力学条件好,精炼净化果强。熔速高达5吨/小时以上,但因为有高速强制冷却,且熔池浅,所以成分均匀,组织致密。强制脱氧使渣池始终保持低氧位(FeO≤0。3%),高冶金能。因此,200吨级电渣炉生产的电渣锭热塑良好,锻压时一次压下量达到1米也不开裂。电渣锭中心的密度与锭边缘密度一致;锭中心的二次枝晶间距仅为2毫米;氧化物0。5级,硫化物为0。直径为2米的锻件,超声波探伤起始灵敏度Φ1。1毫米也能通过。
三是低氢控制技术解决了高湿度气候条件下长时间重熔获得低氢巨型电渣锭的难题。尽管上海气候潮湿,空气湿度高达每立方米30克水,熔炼区气/渣接触面积有5平方米大,但几个昼夜的重熔过程中的低氢控制与天气和季节无关,使用冷渣料对低氢控制没有明显影响。电渣锭中的氢含量均低于2ppm,大部分在1。4ppm以下。
四是低铝控制技术清除了电渣重熔法生产汽轮机转子的障碍。汽轮机转子中的铝含量不允许超过0。010%。用低铝、低氧、低硫的重熔工艺技术批量生产高、中、低压汽轮机转子,铝含量均在0。005%~0。007%之间,氧、硫均在25ppm以下,大部分为20ppm。
生产实践证明,采用电渣重熔法生产特大锻件用巨型钢锭,质量可靠高,投资节省,经济理,是理想的手段。为了满足市场需求,上海重型机器厂有限公司近期已投建450吨电渣炉(450吨电渣锭相当于600吨普通钢锭),总投资1亿元以上,设备安装即将竣工,明年初可望投入运行。
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共和国的当家设备
--武重CK53160十六米数控单柱移动立式车床
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工程总投资:1000万元以上
工程期限:1985年--1989年
渤海船舶重工CK53160单柱移动数控立式车床,工件大车削直径16米,大工件高度6。3米,工作台大承重450吨,二坐标两轴联动。
1989年9月CK53160十六米数控单柱移动式立车在武重研制成功,10月16日通过机械电子工业部组织的验收。这台机床高17米,自重620吨,运用了静压导轨、卸荷丝杆、导轨辅助梁、变形位移补偿、无间隙双齿轮齿条、自动升降台、大型钢结构焊接件、阻尼防震等先进技术和科研成果,工作台承重量达450吨,加工工件直径可达16米,是我国大的数控立式车床,具有国际先进水平。
这是我国生产的一台超重型数控机床,被誉为共和国当家设备。至今为止,武重共生产了同类规格的超重型机床6台,分布在哈电、东电、天津阿尔斯通水电设备有限公司等,为国家电站设备关键工程发挥着重要作用。其中,为世界瞩目的三峡工程建设提供了加工水轮机的关键设备--CKX53160型数控单柱移动立式铣车床,其技术要求高,制造难度大,要求既能车削加工,又能完成铣削加工,工作台可精确分度。
改进型机床仅零件就有300多种,2000余件,自重近700吨,创国内机床重量之,为世界罕见。该机在CK53160型机床的基础上,作了较大改进与提高,加工直径16米,加工高度6。3米,工作台承重550吨,承重为国内一"大力士"。一次装卡完成车、铣、镗、钻、攻丝、磨削全部加工工序,保证了三峡电站550t巨型水轮机转轮的加工。该机的研制成功,代表了我国超重型机床的生产能力和水平,标志着我国自主版权产品达到了世界先进水平,成为世界上少数几个超重型机床供应国之一。
CK53160型数控单柱移动立式车床曾被评为1989年度全国十大科技成果,并名列榜;获1998年国家科技进步二等奖。CKX53160数控单柱移动立式铣车床被评为2004年度中国机械工业科学技术一等奖一名,也是机床行业唯一获得一等奖的产品。
武汉重型机床集团有限公司的前身是我国"一五"时期156项重点工程之一的武汉重型机床厂,该厂是我国制造数控重型和超重型机床的大型骨干企业。自1958年建厂以来,企业先后为我国的机械、能源、航空、航天、军工、交通、化工等行业提供了近两万台重大设备,并向北美、中东、东南亚、非洲等地区的20多个国家出口产品。以CK53160数控十六米单柱立式移动车床为代表的一批高科技产品填补了国内空白,为国家重点工程项目作出了重要贡献。武重的辉煌历史,被誉为机床制造业的"亚洲明珠"。