České strojírenství v energetice

Současné prognózy potvrzují, že spotřeba elektrické energie celosvětově dlouhodobě poroste. Meziroční nárůst v posledních letech činí v průměru 3 %. Rozhodující podíl je stále na tepelných elektrárnách přeměňujících tepelnou energii ze spalování fosilních paliv na mechanickou energii pohánějící generátor. Téměř třetinu veškeré elektrické energie získává lidstvo štěpným procesem v jaderných elektrárnách. Letošní tragické události v Japonsku však významně ovlivnily celosvětový pohled na jadernou energetiku. To vede k růstu zájmu o obnovitelné zdroje, hlavně o větrné elektrárny; výstavba nových vodních elektráren, využívajících vodní spád, které jsou třetím největším zdrojem, je však limitována přírodními podmínkami. Dá se říci, že pokrok je přímo závislý na elektrické energii. Již dnes je v řadě zemí limitujícím faktorem dalšího rozvoje její akutní nedostatek. Masivní výstavba nových zdrojů je proto nezbytností. To vede k rostoucímu množství zakázek u dodavatelů zařízení na výrobu elektrické energie. Zvyšování účinnosti energetických zdrojů o vysokém výkonu vyžaduje zvyšování přesnosti opracování jednotlivých dílů. Rozhodující vliv na přesnost obráběcích strojů má vysoká tuhost soustavy stroj-nástroj-obrobek a teplotní stabilita stroje. Společnost ŠKODA MACHINE TOOL a.s., tradiční výrobce těžkých obráběcích strojů se značkou ŠKODA, dodala do oblasti výroby energetických zařízení v uplynulých 15 letech více jak 26 % své produkce a tento podíl v posledních letech dále roste. Například u společnosti BRUSH SEM s.r.o. v Plzni, která je součástí divize BRUSH TURBOGENERATORS, největšího světového výrobce generátorů velkých výkonů, úspěšně pracuje horizontka ŠKODA HCW 3 o průměru vřetena 200 mm s otočným stolem ŠKODA TDV 7 s upínací deskou 4000 x 5000 mm pro rozměrné obrobky do hmotnosti 95 t a sadou technologického příslušenství. Nyní je kostra turbogenerátoru opracována na pouhá dvě upnutí. Časově náročné vyvrtání 96 otvorů o průměru 22 mm uvnitř kostry pod různým úhlem je nyní pohodlně zvládnuto úhlovou hlavou natáčenou do příslušného úhlu. Při vrtání CNC řízení umožňuje souvislý pohyb do řezu pod libovolným úhlem. Průměrná doba opracování se zkrátila o cca 41 %. Výbava stroje také umožňuje výkonné drážkování rotorů turbogenerátorů. Opracování podélných drážek pro uložení budicího vinutí se provádí pomocí speciálních kotoučových fréz, které jsou upnuty buď ve frézovací hlavě a nebo přímo ve vřetenu stroje. Ve společnosti ŠKODA POWER zase využívají vysoké produktivity a přesnosti stroje ŠKODA HCW 3 s otočným stolem TDV 8 při opracování těles turbín. Majitel společnosti ŠKODA POWER, jihokorejská nadnárodní společnost DOOSAN, který v Plzni rozšiřuje výrobu parních turbín, má s užíváním obráběcích strojů ŠKODA mnohaleté zkušenosti. Pro svoje domovské provozy nakoupil již tři horizontková pracoviště ŠKODA. Vzrůstající zájem o větrné elektrárny se projevuje v opakovaných dodávkách obráběcích strojů ŠKODA výrobcům jejich komponentů. Příkladem jsou např. dodávky soustruhů ŠKODA SR 2 do Nizozemska. Na soustruzích ŠKODA se opracovávají díly větrných elektráren i ve společnosti PILSEN STEEL. S ohledem na budoucí potřeby světa se výroba energetických zařízení bude nadále dynamicky rozvíjet a bude nadále velkou příležitostí pro těžké obráběcí stroje ŠKODA. Firma ČKD BLANSKO-OS, a.s. byla v moderní historii - po roce 1945 - známá zejména výrobou vodních turbín. I z těchto důvodů byla do Blanska začátkem 50. let 20. století převedena výroba velkých karuselů z plzeňské Škodovky. Výsledkem těchto 60 let výroby je více než 730 strojů instalovaných u zákazníků ve více než 30 zemích světa. Je pochopitelné, že zájem o stroje z divize ČKD karusely Blansko měly zejména firmy, jejichž zaměření bylo stejné jako mateřské společnosti – tedy energetika. Mezi tím společnost prošla majetkovými změnami a již jako samostatná akciová společnost ČKD BLANSKO-OS, a.s. se stala součástí skupiny ALTA. Portfolio zákazníků však zůstává stejné. K nejvýznamnějším referencím z posledních let v oblasti energetiky určitě patří loňská dodávka stroje SKD 63/70 D pro LMZ (Leningradskij Metaličeskij Závod) ze skupiny OAO „Silovije mašiny“ (www.power-m.ru) z Ruské federace. Závod LMZ je největším výrobcem turbín a zařízení pro elektrárny v Rusku. Začátky výroby zde sahají až do roku 1857 a v řebříčku z roku 2005 je LMZ na 5. místě v celkovém instalovaném výkonu na světě, za firmami jako je Siemens, GE nebo Alstom. V letech 2002 až 2008 bylo dále zákazníkům, kteří se podílejí na subdodávkách do oblasti energetiky (Schmolz & Bickenbach, KSB Pumpen, Haar) nebo v energetice přímo působí (Toshiba Hydro Power), předáno hned několik strojů (SKD 32/47, 2 x SKD 40/47, SKD 63/65 a SKJ 63-100). Prakticky u každého zákazníka se ČKD BLANSKO setkává s pozitivními ohlasy jak na tuhost strojů, tak i na provozní spolehlivost, což je důsledkem propracované a lety ověřené konstrukce strojů. Současná situace v odbytu středně velkých karuselů však není jednoduchá; trh požaduje stále nová řešení, do popředí se dostává kombinace karusel-portálová fréza a i ČKD je ve spolupráci se sesterskou firmou TOS KUŘIM-OS, a.s. připraveno na tento požadavek reagovat. Jako mimořádně přínosnou se jeví i spolupráce s druhou sesterskou společností ŠKODA MACHINE TOOL, a.s., kde je velký vzájemný průnik zákazníků a slibná budoucnost v podobě synergie společného postupu. Zbývá jen věřit, že se ČKD BLANSKO bude dařit prosazovat se u zákazníků v oblasti energetiky tak jako doposud. Společnost TOSHULIN, a.s. je tradičním výrobcem a dodavatelem svislých soustruhů a soustružnických center. Stroje z Hulína jsou svým charakterem určeny k obrábění rozměrných rotačních dílů s převahou soustružnických operací. A když se řekne energetika, každý si hned vybaví různé točivé stroje, jako jsou turbíny a generátory, které obsahují rotačních dílů celou řadu. Výrobci komponent do energetických zařízení proto s výhodou používají svislé soustruhy a svislá soustružnická centra z produkce TOSHULIN. Mezi zákazníky hulínské firmy patří jak velké firmy zvučných jmen, jako Siemens, GE Power Systems, Alstom, tak menší společnosti, které vyrábějí různé komponenty energetických zařízení. V současné době je například realizována zakázka pro nového významného zákazníka, firmu Solar Turbines. Tato dceřiná společnost koncernu Caterpillar je významným světovým výrobcem plynových turbín. V rámci expanze a zlepšování svých služeb staví tato firma v České republice nový opravárenský závod. V továrně, která vyrůstá v průmyslové zóně v Žatci, se budou provádět generální opravy turbín pro zákazníky z celé Evropy, Afriky a Středního východu. Stavba závodu se řadí mezi nejvýznamnější zahraniční investice v ČR z hlediska úrovně používaného know-how. Součástí nově instalovaných zařízení budou tři svislá soustružnická centra typu SKA z produkce TOSHULIN, a.s. Dalším aktuálním příkladem může být právě dokončený svislý soustruh Powerturn 2500, který brzy poputuje do brněnského závodu Siemens Industrial Turbomachinery. Na tomto stroji se budou obrábět vysoce přesné díly do parních turbín. Jedná se o opakovanou objednávku, což svědčí o spokojenosti tohoto náročného zákazníka s kvalitou, přesností a spolehlivostí strojů TOSHULIN. Stroje Powerturn jsou postaveny na bázi osvědčených robustních základních skupin a zároveň jsou vybaveny unikátním systémem automatické výměny nástrojů, který podstatným způsobem zefektivňuje využití nástrojů umístěných v zásobníku. Získávání elektrické energie z obnovitelných zdrojů je odvětví, které v poslední době zaznamenává prudký rozvoj. I zde má TOSHULIN své pevné místo a mnoho spokojených zákazníků. Jedná se v převážné většině o firmy, které vyrábějí komponenty do větrných elektráren. Typickými příklady takových výrobků jsou velkoprůměrová valivá ložiska, korunová kola a unášeče satelitů do velkých planetových převodovek, různé příruby apod. Pro výrobu valivých ložisek velkých průměrů (1500 – 3500 mm) byla vyvinuta speciální svislá soustružnická centra se dvěma suporty s upínací deskou o průměru 2,5 až 4 m. Paralelní práce dvou suportů v kombinaci s automatickou výměnou nástrojů typu Powerturn umožňuje maximálně zvýšit výkon výrobního zařízení. Stroje pro dokončování ložisek umožňují zhotovit oběžné dráhy soustružením nebo broušením kaleného povrchu. Pozoruhodný je také použitý způsob upínání obrobků. Pro celkové obrobení dílců je použito šestičelisťové hydraulické sklíčidlo, které umožňuje kompletní obrobení ložiskového kroužku bez nutnosti jeho obracení. Při dokončování oběžných drah je zase kroužek upnut pomocí elektromagnetů. Jeden z významných zákazníků TOSHULIN vyrábí ložiska v takové kvalitě a přesnosti, že jsou používána k uložení upínací desky svislých soustruhů a soustružnických center. Velmi významným oborem, kde se uplatňují stroje TOSHULIN, je také výroba armatur. Na strojích z Hulína se obrábí tělesa ventilů nejen pro ropovody a plynovody, ale také části armatur používaných v jaderných elektrárnách. Zde jsou kladeny mimořádné nároky na tuhost a přesnost strojů při obrábění exotických těžkoobrobitelných slitin. V souvislosti s Operačním programem podnikání a inovace vyhlásila společnost Siemens Industrial Turbomachinery s.r.o. koncem roku 2009 dvě výběrová řízení na inovaci výrobních zařízení pro obrábění lopatek parních turbín otištěných v Obchodním věstníku. Konkrétně se jednalo o stroje pro výrobu malých lopatek a výrobu listů velkých lopatek. Společnost KOVOSVIT MAS, a.s. předložila svoji nabídku do výběrového řízení na základě tohoto otištění v Obchodním věstníku. Jednalo se o stroj MCU 630V-5X POWER, tedy stroj s pětiosou technologií využitelnou mimo jiné pro výrobu malých lopatek. V tomto výběrovém řízení KOVOSVIT MAS, a.s. se strojem uspěla a její nabídka byla vyhodnocena jako technicky i ekonomicky nejvýhodnější. Na obrázku stroje je patrná koncepce tuhé a přesné horní gantry se třemi osami a velmi dynamický dvouosý otočně-sklopný stůl. Hlavními výhodami v porovnání s konkurenčními produkty jsou důležité detaily, a to hlavně konstrukční. Jedná se o uložení vertikálního smykadla v saních. Mimo jiné i dvouosý stůl je vybaven nejmodernějšími technologiemi. Těmi jsou tři torque motory s průtokovým chlazením a hydraulickou indexací v libovolné poloze. Stroj si našel své zákazníky zejména v oborech jako jsou výrobci forem a nástrojů, přesného strojírenství a v neposlední řadě i v průmyslu energetickém a automobilovém. Přestože společnost KOVOSVIT MAS, a.s. neuspěla ve výběrovém řízení na dodávku stroje pro opracování listu velkých lopatek, využila možnost předvést zákazníkovi technické možnosti soustružnicko-frézovacího stroje MULTICUT 500S při obrábění listů velkých lopatek. Předváděcí akce probíhala v sídle KOVOSVIT MAS, a.s. v Sezimově Ústí na stroji MULTICUT 500S. Jeho koncepce vychází ze soustružnických strojů, ale horní suport je zcela odlišný. Síla stroje vychází právě z tohoto suportu, který má podobu dvouosého pojízdného stojanu s vertikálně přestavitelným vřeteníkem s integrovanou naklápěcí osou B. Toto obrábění bylo pro technology KOVOSVIT MAS, a.s. novým úkolem, hlavně z důvodu použití materiálu nepříjemného na obrábění. Česká společnost ČKD Blansko SMALL HYDRO, s.r.o. vyrábí turbíny nejen pro český a slovenský trh, ale např. i pro zákazníky z Indonésie, Filipín, Arménie a Mexika. V roce 2010 bylo v této společnosti rozhodnuto o rozšíření kapacitních a technologických možností vlastní výroby s cílem snížit výrobní náklady, uspořit výsledné časy a odbourat potřeby externí kooperace u stěžejních dílců. Nosnou a zcela zásadní myšlenkou bylo zavést novou technologii progresivního pětiosého obrábění tvarově složitých dílů, jako jsou oběžná kola Francisových, Peltonových a Kaplanových turbín a jejich komponent. Koncepce stroje FU 150 - V/8 z dílny TOS KUŘIM – OS, a.s. s posuvným stojanem, která obsahuje otočný stůl CES o rozměrech 2000 x 2500 mm (pojezd stolu V = 1250 mm) pro obrábění především rotačních součástí a deskové upínací pole 3440 x 7040 mm pro upínání rozměrnějších dílů, se osvědčila jako optimální pro předložené potřeby zákazníka. Stroj je osazen řídicím systémem Heidenhain iTNC 530, parametr svislého zdvihu má hodnotu 3000 mm a univerzálnost spolu s vysokou produktivitou zaručuje použití výměnných vřetenových hlav VA1 (krátká hrubovací), VP2 (úhlová hrubovací) a VK (vidlicová univerzální). Z hlediska opracování uvedených dílců převažuje frézování kombinované s vrtáním. Zásadní je především tvarové frézování ve 3D a 5D s indexací nebo se souvislým řízením. Specialitou v této oblasti jsou prodloužené trny pro frézování hlubokých tvarových kanálů lopatek oběžných kol, kde se s úspěchem využívají trny s délkou až 570 mm, frézy pro vysokorychlostní obrábění o průměru 42, 32 a 20 mm a kulová fréza R8. Jsou zde zastoupeny nástroje jak pro intenzivní úběr materiálu při hrubování a vrtání otvorů, tak i pro finalizaci tvarové plochy. V další české společnosti ŽĎAS, a.s. se na portálovém stroji z produkce TOS KUŘIM – OS, a.s. opracovávají monumentální odlitky lopatek Kaplanovy turbíny. Jednotlivé hrubované odlitky váží necelých 20 tun, jsou z nerezové oceli a obrábí se pro argentinského výrobce vodních turbín. Navržené portálové obráběcí centrum FRF 300 - V/A6 o výkonu 37 kW garantuje dostatečnou tuhost v kombinaci s produktivitou a minimem přepínacích operací obrobku. Stroj je osazen řídicím systémem Siemens a disponuje pracovní plochou 3000 x 6000 mm. V základních rozjezdech os X = 5000 mm, Y = 3800 mm a Z = 1250 mm se využilo možnosti zvýšeného průjezdu pod portálem a pracoviště bylo doplněno o speciální zásobník nástrojů Pick-up. Potenciál stroje výrazně zvyšuje použití výměnných vřetenových hlav VP2 (úhlová hrubovací) a VK (vidlicová univerzální). V rámci provozních zkušeností a náběhové křivky výroby požádal zákazník z důvodu optimalizace technologických procesů obrábění o doplnění portfolia standardních hlav o další hlavy typu VA1 (přímá hrubovací) a VP1 (uhlová). Celé dílo bylo realizováno v průběhu roku 2009 na klíč včetně stavby vlastního základu stroje. Opracovávané lopatky jsou určeny pro vodní elektrárnu, která se staví na jednom z četných přítoků řeky Orinoko ve Venezuele. V rámci operativního plnění termínů vůči cílovému zákazníkovi, bylo do procesu obrábění uvedených turbín zapojeno také další obráběcí centrum řady FRUF C, rovněž z produkce TOS KUŘIM - OS, a.s. Jedná se o nejnovější typ stroje o výkonu 71 kW, s pracovištěm 4500 x 17 000 mm a průchodností pod portálem 4 200 mm. Stroj je osazen 6 výměnnými vřetenovými hlavami z produkce TOS KUŘIM – OS, a.s. a všechny osy mají hydrostatické vedení včetně přestavitelného příčníku v rozmezí 3500 mm. Výměnu nástrojů řeší robot v plně automatickém režimu, nástroje jsou umístěny v regálovém zásobníku nástrojů o 180 úložných místech, pracoviště je doplněno progresivní a svým pojetím nadčasovou seřizovnou nástrojů. V červnu 2011 bylo u ruského zákazníka firmy Ťjažmaš nainstalováno a uvedeno do provozu portálové obráběcí centrum FRUNQ 300 B - VR/10 s upínací plochou stolu 3000 x 8000 mm, průchodností mezi stojany 4300 mm, svislým zdvihem 1500 mm a výkonem pohonu 60 kW. Stroj je vybaven vestavěným vřetenem s vysokým výkonem, třemi automaticky výměnnými vřetenovými hlavami (včetně hlavy VK-B pro pětiosé obrábění) z produkce TOS KUŘIM – OS, a.s., sondou RENISHAW RMP60 pro měření obrobku a zařízením RENISHAW NC4 pro nastavení a kontrolu řezných nástrojů. Zákazník OAO Ťjažmaš se specializuje na výrobu produktů pro těžební průmysl a zařízení pro tepelné, vodní a jaderné elektrárny; dodává také zařízení pro vybavení kosmodromů. Na stroj FRUNQ 300 B - VR/10 se budou opracovávat lopatky vodních turbín.