Индустриализация производства и транспортировки. SGRE

Германия. В то время как Siemens-Gamesa осуществляет поставку первой партии гондол для турбин SWT-7.0-157 D7 мощностью 7 МВт, произведённых в сборочных цехах завода Cuxhaven, Eize de Vries (Windpower Monthly) отправляется в эксклюзивный тур по предприятиям на побережье Северного моря, находящимся в стадии активного наращивания производства.
Первые четыре гондолы для модели D7, произведённые на новом заводе компании Siemens Gamesa’s (SGRE) – Cuxhaven, будут погружены на судно Rotra Vente и отправятся на бельгийскую морскую ветроэлектростанцию Rentel мощностью 309 МВт, и за ними последуют ещё 38 единиц.
Ввод в эксплуатацию 42-х турбин мощностью 7,35 МВт каждая планируется осуществить позднее в этом году. До тех пор, пока завод Cuxhaven не достигнет полной производительности, что запланировано на лето, некоторое количество моделей D7 будут по-прежнему производиться в Бранде (прим. пер.: город в Дании)
Завод также выступает в качестве транзитного пункта для башен, произведённых сторонними поставщиками оборудования для турбин D7 компании SGRE. По выполнении обязательств перед электростанцией Rentel компания SGRE будет снабжать турбинами D7 проекты Beatrice (558 МВт) и Hornsea One (1 218 МВт), каждый из которых расположен в британских водах Северного моря.
Как только в 2020 г. контракты на производство D7 будут выполнены, заводы Cuxhaven и Hull перейдут к производству турбин следующего поколения – 8-9-мегаваттных SG 8.0-167 DD; первые поставки намечены на 2021 г.
В новых моделях размеры гондол и ступицы ротора останутся неизменными, а длина лопастей достигнет 81,5 метра.
SGRE осуществляет постройку прототипной модели SG 8.0-167 DD со 167-метровым ротором, оснащённым более длинными лопастями типа B82, которая этой осенью будет установлена на датском опытном полигоне Østerild.
8-мегаваттный прототип модели SWT-8.0-154 со 154-метровым ротором уже находится на этапе пробной эксплуатации.

Ветроустановки будущего

Фабрика Cuxhaven, на возведение которой ушло всего 13 месяцев, состоит из протяжённых и просторных производственных цехов. Она была построена с учётом будущего размещения в ней гораздо больших по размеру платформ D1X мощностью 10 МВт и выше, которые должны появиться в середине 2020-х гг.

Расположение оборудования также позволяет иметь дополнительное пространство, необходимое для окончательной сборки, тестового диагностирования и проведения пуско-наладочных работ.

Междуэтажные перекрытия высокой прочности рассчитаны так, чтобы они могли выдерживать давление в 400 тонн/м2, и в сочетании с 32-метровыми потолками это обеспечивает возможность установки соответствующего грузоподъёмного оборудования и использования подвижного состава для перемещения обтекателя по территории завода, – как сообщает менеджер предприятия Hans Timm

«Это первая производственная площадка компании, на которой все основные операции по сборке могут быть осуществлены под одной крышей», – сообщает Тимм.

«Все детали доставляются судами или грузовыми машинами через заводские ворота, где они проходят проверку и очистку и, если необходимо, отправляются на временное хранение. Здесь параллельно начинаются три этапа производства: сборка задней стороны гондолы, генератора и ступицы ротора».

Тимм был с самого начала вовлечён в разработку плана завода и расположения оборудования в нём; основной целью была механизация и автоматизация всех рабочих процессов, касающихся больших компонентов.

«Точно в установленной последовательности»

Команды разработчиков тщательно изучили особенности технологических процессов при производстве грузовых автомобилей в целях выявления возможного сходства. «Для внутреннего пользования мы внедрили систему подачи деталей «точно в установленной последовательности» наряду с конкретным положением задней части гондолы на сборочной линии в процессе сборки», – рассказывает Тимм.

 «Это неотъемлемая часть обычной промышленной схемы движения материала. Ещё одним подспорьем в нашем подходе к производству стало то, что сторонний поставщик задних рам принял решение построить своё предприятие практически у наших дверей».

Для обработки особо крупных компонентов и сборочных узлов SGRE было разработано специальное грузоподъёмное оборудование; также с целью обеспечения экологически чистой транспортировки используются установленные в помещении электроприводные блоки перемещения тяжёлых сборочных узлов, закреплённых на монтажных рамах: начиная от задних частей гондол, находящихся на разных стадиях сборки, и заканчивая собственно гондолами вплоть до окончательной сборки.

Как выяснил Тимм, производство ветроустановок в той же степени, что и грузовых машин, требует обработки крупногабаритных и громоздких компонентов, но главная разница заключается в количестве производимых единиц. В то время как заводы производят около 500 грузовиков в месяц, оборудованные по последнему слову техники предприятия по производству ветрогенераторов выпускают около 400 турбин в год.

Сборка задней части гондолы начинается с литой несущей рамы, которую переворачивают вверх ногами для установки подшипников рыскания, после чего её поворачивают на 180о для монтирования привода рыскания.

Последующие стадии включают в себя пригонку двух стальных сборных элементов задней рамы, остального механического и электрического оборудования, силовой электроники (включая два преобразователя ЭЭ и трансформатор среднего напряжения) и композитного кожуха.

Визуальная разница между моделями D6 и D7 заключается в том, что у последней расширенное отделение для 66-киловольтного трансформатора располагается в нижней части крышки гондолы. Подъёмная платформа также встроена в заднюю часть.

«Монтируемое на крышу охлаждающее устройство на прототипе D6 образца 2011 г. изначально располагалось в задней части гондолы, но, начиная со второго прототипа и во всех последующих, заняло постоянную позицию непосредственно позади ротора, что оптимизирует процесс охлаждения», – поясняет Тимм.

 «На нашем заводе подъёмные платформы и узлы охлаждения собираются на месте, что позволяет экономить время и стоимость. Что же касается моделей D6 и D7, производимых в Бранде, главным образом в силу транспортно-логистических причин их нужно собирать по отдельности в Эсбьерге».

В сборке ступицы задействованы два промышленных робота, каждый из которых должен разместить болты подшипников осевого шарнира и закрутить их правым вращающим моментом.

 «По размещении подшипников в корректной позиции один из роботов поднимает штифт (представляет собой высокопрочный стальной стержень с нанесённой с обоих концов резьбой), уплотнитель и гайку и передаёт их второму, большему роботу; далее последний устанавливает штифт, затягивает гайку и, наконец, производит заранее заданную предварительную затяжку.

Одновременно с роботами внутри самих ступиц работают технические специалисты, устанавливающие гидроцилиндры, систему труб и аккумулятор. Текущая система организации позволяет осуществлять одновременную сборку двух  ступиц».

Работы по стандартизации

Этот высокотехнологичный межкорпоративный проект управлялся специализированной группой «по стандартизации», расположенной в Дании, при сотрудничестве с производственным партнёром, и на данный момент завершён и находится в полном рабочем состоянии.

Специалисты теперь готовы приступить к следующему большому испытанию: автоматизация процесса смазки болтов и стержней, расположенных по всему корпусу турбины. Многочисленные потенциальные преимущества, достигаемые при этом, включают в себя обязательное применение правого вращающего момента и гораздо меньшее число проблем, возникающих при демонтаже деталей в полевых условиях.

Производственный подход компании PMG схож с таковым у  Lindø: оба представляют собой высокотехнологичный процесс с использованием роботов-манипуляторов для захвата, подъёма и перемещения магнитов на всех подготовительных стадиях, включая измерение размеров, намагничивание и измерение напряжённости магнитного поля.

Второй промышленный робот вставляет каждый магнит на заранее заданную позицию внутри окружности ротор-генераторного стального кольца в целях обеспечения сохранности его идеально круглой формы в процессе работы.

По завершении сборки задней части каждая единица проходит предварительную проверку и предпусковую наладку, что обеспечивается наличием в ней двух установленных преобразователей и трансформатора среднего напряжения.

Следующий этап – т.н. «стыковочная линия», расположенная перпендикулярно станочной линии. «Первый терминал стыковочной линии предназначен для монтирования предварительно проверенного генератора с соответствующей задней частью. Следующий – для монтирования ступицы на генератор».

 «Каждая собранная гондола проходит интенсивные предварительные приёмо-сдаточные испытания в течение суток, а по завершении – отправляется с фабрики на ролкер при помощи самоходных  модульных транспортёров».

Возможность оперативного контроля

Много сил было потрачено на оцифровку всех производственных процессов и производственно-сбытовой цепочки, причём возможность оперативного контроля была поставлена во главу угла.

В случае отказа конкретного элемента представляется возможным, к примеру, проверить, был ли каждый конкретный болт затянут с соответствующей предварительной натяжкой на этапе производства.

В этом году на Cuxhaven будет произведено в общей сложности 300 гондол в условиях двухсменного графика и пятидневной рабочей недели, но число выпускаемой продукции можно довести до 400 единиц в год при условии введения третьей смены и шестого рабочего дня, если это потребуется.

Полная картина – снижение цен как на производство турбин, так и на доставку до площадок

20 марта SGRE осуществила доставку первой партии 7-мегаваттных гондол модели SWT-7.0-154 D7 с собственного оснащённого по последнему слову техники завода Cuxhaven, расположенного в Нижней Саксонии и занимающего площадь в 56 000 км2.

Ранее этим же днём принадлежащее компании судно Rotra Vente прибыло из датского порта Есбьерг, уже загруженное частями башен, на которые будут установлены гондолы D7.

Судно длиной 140 метров, специально построенное по системе «ролкер», впервые использовалось в ноябре 2016 г. для транспортировки произведённых в Бранде гондол SWT-7.0-154 из Есбьерга до портов, из которых производится дальнейшая буксировка до ветроэлектростанций.

Однотипное судно, также принадлежащее SGRE, Rotra Mare, вступившее в строй в первой половине 2017 г., может вместить либо три полноценных башни (состоящих из 9 секций), либо 12 лопастей ротора.

Rotra Mare планировалось использовать для транспортировки секций башен из Есбьерга и лопастей B75, произведённых в датском Ольборге и английском Халле, непосредственно до мест производства работ.

Оба судна по состоянию на март 2018 г. совершили свыше 130 морских переходов, перевезли гондолы, башни и лопасти для более чем 250 турбин, расположенных на 8 различных морских ветроэлектростанциях Европы.

Ликвидация дальних грузоперевозок

Уникальная особенность транспортно-логистической системы компании SGRE заключается в том, что удалённо управляемые самоходные модульные транспортёры (СМТ) перевозят прошедшие подготовку к вводу в эксплуатацию гондолы, установленные на транспортных рамах, от заводских ворот до Rotra Vente.

Разгрузка выполняется с использованием СМТ в обратном порядке с привлечением дополнительного удалённо управляемого транспортировочного оборудования, предназначенного для погрузки и разгрузки лопастей и частей башен.

С учётом того, что каждая гондола весит около 400 тонн, отказ от тяжёлых кранов – очередное преимущество ролкера; за прошедшие 18 месяцев удалось обойтись без более чем 2000 спуско-подъёмных операций.

Сочетание использования двух ролкеров, нового завода по производству лопастей в Халле, а также ныне действующего завода по производству гондол D7 – Cuxhaven – позволили практически полностью устранить необходимость в дальних грузоперевозках тяжёлых и объёмных компонентов до портов отправления и портов дальнейшей буксировки.

В то время как модель D6 активно выводится из эксплуатации, небольшая партия лопастей B75, предназначенных для турбин D7, продолжает поставляться из Ольборга. Большая часть этих лопастей сейчас производится в Халле, который также служит портом, где производится предварительная сборка башен морских ветрогенераторов.

Ролкеры быстро стали неотъемлемой частью морской логистической системы SGRE, как заявляет генеральный директор подразделения компании – SGRE Offshore –  Andreas Nauen.

 «Вместе с тем, как совершенствуются наши производственная сфера и логистическая концепция, также достигается прогресс в снижении нормированных цен на электроэнергию, полученную от использования морского ветра».