风电主轴轴承国产化，还需要多久？
一、风电主轴轴承国际大背景风电机组的核心零部件主轴，载荷复杂多变，可靠性及精度要求高，设计寿命需达到25年以上。但是由于技术难度大，国内技术还未成大起来，国外轴承品牌凭借长期技术积累，至今都占据国内大部分市场份额。可是随着近年来我国企业在科研，技术，工艺等方面的提升，加上疫情影响和成本压力，主轴轴承国产化率逐年提高，国产风电主轴轴承有望在三五年内与国外品牌并驾齐趋，并在不远的将来实现更大范围的国产化替代。 我国一直对风电装机规模多年呈持续上升趋势，所以我们对主轴轴承需求量迅速增加。可是由于风电主轴轴承对寿命及可靠性要求很高，长期以来，舍弗勒、SKF、NTN三家国外企业占据国内市场的绝大部分份额，而海上风电机组所用的主轴轴承几乎为国外品牌垄断。
二、大兆瓦主轴轴承研制难度增加1、主轴为什么需要国产化 （1）、主轴轴承是风电机组中单价最贵、技术壁垒较高的轴承。 （2）、风电机组朝着大型化方向迅猛发展，给技术含量较高的主轴轴承国产化带来了不少的挑战。看似只是尺寸的放大，难度却呈几何级增加。 （3)、大尺寸意味着更高的载荷，加上转速高、运行时间长，这些都要求必须对设计、材料、冷热处理工艺、检测、试验等进行全面升级，也对生产设备和检测设备提出更为苛刻的要求。 2、常见的主轴轴承有哪些 常见的主轴轴承有三种： （1）、调心滚子轴承（SRB）、 （2）、圆锥滚子轴承（TRB）、 （3）、三排圆柱滚子轴承（CRB）、 调心滚子轴承多用于双馈、5MW以下机型，其优点在于抗挠动性比较强。直驱和半直驱机型多采用圆锥滚子轴承和三排圆柱滚子轴承，适用于更大单机容量的机组。目前，圆锥滚子轴承是国内企业研发的重点。
3、主轴轴承研发现阶段瓶颈 （1）、需要专业设计轴承 主轴轴承是要承受风力载荷、主轴、叶轮的重力载荷，工况复杂，实际工况也是复杂多样的，那么设计是设计是研制主轴轴承的关键环节。 主轴轴承在设计的时候则要考虑上轴承是否具备良好的抗冲击性能、灵活的调心性能、优异的滚道抗疲劳性能。 据专业人士透露，有些能力较强的整机商会聘请专家设计，将设计图纸交给轴承厂生产。如果没有这方面专业能力的话，则需要供应商具备相应的设计能力或委托第三方进行设计。但是就国内目前现状来说，能够接下这样设计轴承图纸的人才和团队相比于国外还是少。 （2）、轴承选材难点 主轴轴承是要承受风力载荷、主轴、叶轮的重力载荷，工况复杂，实际工况也是复杂多样的，那么设计是设计是研制主轴轴承的关键环节。 因为主轴轴承面对的复杂工况，那么其材料的选择难点就在于抗疲劳寿命，主轴轴承与原材料中非金属夹杂物的类型、大小、分布密切有关。而且对于主轴轴承来说，脆性夹杂物以及大颗粒夹杂物对寿命的影响最大。所以进一步提高轴承钢的洁净度，减小钢中夹杂物的含量与尺寸，提高碳化物的均匀性也是成为重点所在。 除以上两点点以外，主轴轴承的硬度、强度、心部韧性与选材关系密切。为提高零件硬度、保证心表硬度一致，要求材料具有良好的淬透性、淬硬性及工艺适应性。目前，大兆瓦风电主轴轴承多采用渗碳钢、高淬透性钢和中碳合金钢。 三、与外资品牌的差距在哪里1、轴承品牌发展历程上来说 舍弗勒、铁姆肯、SKF、NSK等外资轴承品牌的发展历程要远长于国内企业，有些甚至有上百年的历史，拥有雄厚的技术底蕴和丰富的经验。反观国内企业，从2006年国家出台“风电设备国产化率70%以上”政策后才开始攻克风电轴承，主轴轴承的研发仅有十多年时间。 几家国内大型轴承厂相关负责人表示，对于大兆瓦主轴轴承，从研发角度来讲不存在“瓶颈”，欠缺的主要是经验的积累。这一点，《风能》曾经在对某国外品牌轴承企业采访时同样听到过类似的表述：“少量生产没问题，但是批量化后质量不够稳定，产品合格率有待提高。”舍弗勒在采访回复中也中肯地指出，国产主轴轴承缺乏研发和应用校核能力，多数需要委托外部团队处理，不利于风险管控。实际应用经验和理论基础仍有上升空间，这一点依然是进口品牌主轴轴承的优势。 2、轴承研发制造经验来说 国内外的差距包括： (1)、计算方面，国外轴承供应商起步早，校核机型多，理论分析经验与实际装配经验相对丰富； (2)、轴承承载能力，国外主轴轴承的承载能力普遍高于国内主轴轴承，这取决于各家的设计理念； (3)、在生产设备上，国外厂家比国内更先进，生产线的自动化程度更高，高精度数控车床、双端面磨床、机械手、机器人等设备俱全，国内轴承生产厂家的高精尖设备覆盖率低一些。 几家国内大型轴承厂相关负责人表示，对于大兆瓦主轴轴承，从研发角度来讲不存在“瓶颈”，欠缺的主要是经验的积累。这一点，《风能》曾经在对某国外品牌轴承企业采访时同样听到过类似的表述：“少量生产没问题，但是批量化后质量不够稳定，产品合格率有待提高。”舍弗勒在采访回复中也中肯地指出，国产主轴轴承缺乏研发和应用校核能力，多数需要委托外部团队处理，不利于风险管控。实际应用经验和理论基础仍有上升空间，这一点依然是进口品牌主轴轴承的优势。 四、主轴轴承抓住机遇，加快国产化进程2021年，因疫情造成的影响开始逐步得到缓解，部分开发企业又要求主轴轴承使用进口品牌，这对于国内主轴轴承制造商是一个挑战。但是由于国内制造商各家产品形式、尺寸等方面有着不同的标准，造成轴承市场上的产品五花八门，而且国内轴承价格不断被压低，轴承市场面临着价格波动起伏大、需求市场不稳定的局面，这样导致轴承订单在生产出现临时改变机型，给供应商带来不小的库存压力，但是国外跟国内市场不一样，欧洲风电市场价格则相对稳定，产品型号较少，计划安排准时，一些国内供应商反而更愿意接国外客户订单。 而且目前，我们做的很重要的工作就是统型和标准化，希望能够在一个系列或一个兆瓦级别里，尽可能在相同的平台上选择标准轴承，从可靠性、成本及运维角度来看，也有利于平台的建设和发展。 |
