一、风电大型化倒逼加工升级,超长厚板折弯成行业痛点
随着 “双碳” 目标推进,全球风电产业加速向大功率、大型化转型,5MW 以上海上风电机组已成为主流,10MW 级机型逐步量产。风电底座作为核心承载构件,尺寸与重量持续升级:当前主流机型底座长度需达 10-12 米,板厚突破 40mm,材质多为 Q690/Q960 超高强度钢,对加工精度与整体性提出严苛要求。
然而,传统加工模式面临多重瓶颈。此前国内风电底座加工普遍采用 “分段折弯 + 焊接拼接” 工艺:将 12 米长板分割为 3-4 段,通过普通折弯机分别加工后,再进行焊接组装。这种方式存在三大致命缺陷:一是精度失控,分段拼接处直线度误差达 ±3mm,无法满足风机安装的水平度要求;二是结构隐患,焊接接头易产生应力集中,在海风交变载荷下疲劳寿命降低 30%,某风电企业数据显示,拼接底座的故障返修率高达 8.7%;三是效率低下,单台底座分段加工 + 焊接 + 探伤周期需 15-20 天,远不能匹配风电整机量产节奏。
更严峻的是,超长厚板折弯设备长期被国外垄断。德国通快、日本阿玛达等企业的 12 米级折弯设备,单台售价超 2000 万元,交货周期长达 8-12 个月,且核心技术封锁,维修保养成本高昂。中国机械工业联合会数据显示,2024 年国内风电行业对 12 米以上超长厚板折弯设备的需求缺口达 300 台,设备依赖进口导致大型构件加工成本居高不下,制约了风电装备的国产化率提升。
二、三重核心技术突破,打造 “超长厚板折弯利器”
针对行业痛点,国内重型装备企业联合西安交通大学、哈尔滨工业大学等科研机构,历时 3 年攻关,成功研发出 12 米超长厚板数控折弯机,于近日在江苏盐城基地正式投产。该设备以 “一次成型、超高精度、智能高效” 为核心优势,关键技术指标达到国际领先水平,核心突破集中在三大维度:
结构强度革新:设备采用整体式龙门机架,通过 42CrMo 合金钢锻造 + 时效处理,机架跨度达 12.5 米,承重能力提升至 3200 吨,可稳定折弯最大板厚 50mm 的超高强度钢。创新设计的 “三点支撑” 挠度补偿系统,通过实时监测机架变形量,自动调节中间支撑油缸压力,将折弯直线度误差控制在 ±0.5mm 以内,远超行业 ±2mm 的标准。
精度控制升级:搭载多轴同步伺服控制系统,采用德国海德汉光栅尺进行位置反馈,8 个折弯油缸的同步误差≤0.02mm,实现超长板材的均匀受力。配备智能编程系统,支持 CAD 图纸直接导入,自动生成折弯路径,结合 3D 模拟仿真技术,提前规避干涉风险,首次折弯合格率提升至 99.2%。针对厚板折弯易产生的回弹问题,设备内置材料力学数据库,可根据板材材质、厚度自动调整折弯角度补偿量,回弹误差控制在 0.3° 以内。
高效适配设计:采用分段式模具组合结构,配备 12 米加长型折弯模具,模具表面采用此前突破的 COMPLEX 复合涂层技术,硬度达 HV4000,耐磨性提升 3 倍,避免厚板折弯时的模具拉伤问题。设备集成自动送料、定位、夹紧一体化系统,送料精度达 ±0.1mm,单道折弯周期缩短至 45 秒,较传统设备效率提升 200%。同时,设备预留智能化接口,可接入风电制造 MES 系统,实现生产过程的全流程追溯。
三、实测成效显著,风电底座加工效率提升 6 倍
在江苏某风电装备龙头企业的实测应用中,12 米超长厚板折弯设备展现出颠覆性优势。该企业此前加工 12 米风电底座(材质 Q690,板厚 45mm),采用传统分段工艺需 18 天,而新设备实现 “一次成型”,全程仅需 8 小时,加工周期缩短 95%,单台底座生产效率提升 6 倍。
第三方检测数据显示,一次成型的风电底座关键指标全面优于行业标准:直线度误差 0.35mm,平面度误差 0.28mm,焊接量较分段工艺减少 90%(仅需进行端部法兰焊接),焊接缺陷率从 8.7% 降至 0.8%。经疲劳测试,一次成型底座的疲劳寿命达 12000 小时,较拼接结构提升 25%,完全满足海上风电 25 年的设计使用寿命要求。
经济效益同样突出。该风电企业负责人算了一笔账:新设备单台售价约 1200 万元,较进口设备节省 40% 成本,按年加工 200 台风电底座计算,可节约加工成本超 3000 万元,设备投资回收期仅需 14 个月。此外,设备加工能耗较进口设备降低 30%,每年可减少电费支出约 80 万元,符合绿色制造趋势。
四、赋能高端装备制造,助力风电产业国产化升级
12 米超长厚板折弯设备的投产,不仅破解了风电大型构件加工的 “卡脖子” 难题,更推动我国重型折弯设备从 “跟跑” 向 “领跑” 跨越。长期以来,国内 10 米以上超长厚板折弯设备进口依存度超 80%,此次国产设备的技术突破,使国内大型构件加工设备国产化率提升至 65%,单台设备价格较进口产品降低 40%-50%,交货周期缩短至 3-4 个月,显著降低了风电、桥梁、海洋工程等行业的制造成本。
在应用场景拓展上,该设备除适配风电底座外,还可用于 12 米级桥梁钢构、海洋平台支撑件、工程机械车架等大型构件的折弯加工。随着设备量产,预计 2025 年国内超长厚板折弯设备市场规模将突破 50 亿元,带动上下游产业链协同发展。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长指出:“12 米超长厚板折弯设备的投产,为风电装备大型化提供了关键制造支撑,将进一步推动我国风电产业的国产化替代与出海竞争力,助力‘新质生产力’在新能源装备领域落地生根。”
未来,研发团队将持续迭代升级:一是开发 15 米级超大型折弯设备,适配 10MW 以上海上风电机组的巨型底座加工;二是融入 AI 视觉检测与自适应控制技术,实现板材缺陷识别、折弯参数实时优化;三是拓展超高强度钢(≥1500MPa)厚板折弯能力,推动大型构件向 “更轻、更强、更精” 方向发展。“我们将以设备创新为支点,撬动大型装备制造的效率革命,为全球新能源产业发展提供中国方案。” 设备研发负责人表示。