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近年來風電軸承技術不斷突破

發表時間:2019-08-07 15:56

風電軸承被業界認為是國產化難度較大的兩個部分之一,另一項為風電控制系統。近年來,我國風電軸承產業逐漸形成了規?;?、系列化生產,產業規模不斷擴大,關鍵技術不斷突破,完成了一批具有自主知識產權的技術和產品的可靠性試驗。


■■高端軸承已成


風電設備制造軟肋


盡管,我國裝備制造業快速發展,但為重大裝備配套的高端軸承卻大部分依賴進口。此外,大型風力發電機軸承、深井鉆機轉臺軸承、海上鉆井平臺系列軸承等能源裝備高端軸承也都是國內企業的軟肋。


業內專家認為,作為風機的重要配套設備之一,風電軸承的受力和振動情況復雜,必須承受巨大的沖擊負荷,并且偏航、變槳軸承安裝成本較大,同時還需達到與主機一樣至少20年的壽命。由于風電設備的惡劣工況和長壽命高可靠性的使用要求,使得風電軸承具有較高的技術復雜度,是公認的國產化難度較大的兩大部分(軸承和控制系統)之一。


國內風電軸承在很長的一個階段里依靠國外進口,價格昂貴,加大了每千瓦風電設備造價,也制約了風電成本的下降。據專家透露,風電軸承中,偏航軸承和變槳軸承的技術門檻相對較低,而主軸軸承和增速器軸承的技術含量較高,發電機軸承基本上為技術成熟的通用產品。目前,國內風電軸承企業的產能主要集中在偏航軸承和變漿軸承上,且以3兆瓦以下風電設備配套軸承為主,對于主軸軸承和增速器軸承,基本依靠進口,只有個別國內企業初步涉足。


■■低速風電領域


對風電機組提出新要求


風電機組好不好,軸承是核心因素。在傳統風電機組中,軸承扮演著“關鍵先生”的角色。由于風電機組安裝于高空,維護成本高,同時所處的工作環境較為惡劣,易受沙塵、水霧、冰凍等污染侵害,這就要求其中的配套軸承需要具備高剛性和高可靠性,以滿足其20年使用壽命要求。


低速風電領域對軸承的考驗更為嚴苛。近年來,我國大力發展清潔陸上風電產業,并向中東南部等用電負荷中心轉移,而由于當地平均風速低、風速風向變化快等特點,對風電機組提出了新的要求。


我國中南部地區屬典型低風速地區,位于電力負荷中心,電網接入條件好,但平均風速低,風速風向變化快,具有能量密度低、湍流強度高的特征,這就要求風電機組能量捕獲能力,特別是要能承受隨機性的交變氣動沖擊,需要針對性地研發低速風電機組及其配套軸承,而國際上并無先例,自主創新難度極大。


■■自主創新助力


國家綠色低碳發展


困難重重,但并未阻擋國內軸承企業在探索中前行。作為國內首家開展風電配套軸承研發的企業,洛陽LYC軸承有限公司(以下簡稱“洛軸”)歷經60余年的建設與發展,已成為中國軸承行業生產規模較大、配套服務能力強的綜合性軸承制造企業之一,至今仍保持著軸承生產精度等級較高、結構復雜、外形尺寸較大等多項中國軸承行業紀錄。


據洛軸公司市場部負責人張文斌介紹,洛軸于1997年元月成功研制了國內首套國產化風機偏航軸承,目前在風場已無憂運轉達20多年以上,成為中國軸承行業在該領域早具備配套資格的企業。2007年,洛軸主持起草了國家機械行業標準——JB/T10705-2007《滾動軸承風力發電機軸承》,2012年又主持編寫了風機軸承國家標準——GB/T29717-2013《滾動軸承風力發電機偏航、變槳軸承》、GB/T29718-2013《滾動軸承風力發電機主軸軸承》。


此外,洛陽LYC軸承有限公司作為主要參與單位之一的《高效低風速風電機組關鍵技術研發和大規模工程應用》項目榮獲“2018年度國家科學技術進步二等獎”,為國內軸承行業為數不過獲得此次國家獎勵的項目。


中國工程院院士盧秉恒認為,高端軸承研發涉及材料、油脂及潤滑、制造、設計、軸承制造裝備、檢測與試驗等一系列技術難題,還涉及接觸力學、潤滑理論、摩擦學、疲勞與破壞、熱處理與材料組織等基礎研究和交叉學科。必須在產業發展政策、技術發展規劃等方面作出重點布局,解決裝備制造業中高端軸承發展滯后的問題。


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