風力發電網訊：從國產16MW海上機組主軸軸承掛機，到陸上10MW風電主軸軸承完成裝機，再到不久前國內首臺18MW海上風機主軸軸承下線。2023年國產風電軸承正在從外資品牌的圍剿下實現浴火重生。
不可否認的是，在SKF、舍弗勒、鐵姆肯等外資軸承龍頭占據中國風電軸承領先市場地位的這些年，間接在產業鏈配套、工藝水平上培養和提升了國內供應商。不過更重要的內因是，隨著中國單一市場的快速擴大、國產風電設備大型化的快速迭代，我國風電技術已走向全球范圍內的深水區，為整機企業提供材料設備以及技術上的配套支持，成為國產風電軸承廠商彎道超車的絕佳機遇。
圖片來自“天成機械”官網
軸承制造工藝升級
近年來，行業更多地關注風電整機商之間的激烈競爭，事實上從風電整機開始，整個上游產業鏈都處于白熱化競爭現狀。為了配合整機降本需求，法蘭、齒輪、軸承等重要供應鏈環節也在從材料和技術工藝上不斷地加快創新步伐，以實現成本領先優勢。
2023年北京國際風能展上，有鋼鐵企業代表指出，大兆瓦機組的快速發展帶來的載荷增大需求，催生了高端風電鋼鐵材料裝備的強度升級。相應的，隨著原材料的質量提升，風電關鍵大部件——主軸軸承無論在技術工藝，還是在質量效益上也都實現了巨大的躍遷。
“隨著鋼材硬度的提升，感應淬火工藝更符合當下風電主設備在高性能、低成本上的要求。”風力發電網與煙臺天成機械有限公司（以下簡稱“天成機械”）銷售副總裴承功詳聊當下的風電軸承市場現狀。裴承功表示，中頻感應淬火工藝制造的圓錐滾子軸承（TRB）、調心滾子軸承（SRB）等主軸軸承，正是天成機械基于材料和工藝創新從而實現成本領先的產品。
這家位于山東煙臺的軸承企業，2018年起聚焦更具成本優勢的感應淬火工藝路線的主軸軸承，已于2023年3月實現首批試驗件交付，8月份通過臺架測試，實現了階段性成果綻放。
這其中，天成機械從核心原材料成分調配、產品建模、部件修型、關鍵設備自研、20MW-5米直徑主軸軸承試驗臺等方面著手，成功開發的國產主軸軸承具有引領性的產能效率優勢和成本優勢，而且還聯合開發了國產無軟帶中頻感應淬火設備，打破了國際市場的多年壟斷。
據風力發電網查詢資料顯示，感應加熱淬火的軸承使用壽命比在爐中加熱淬、回火的提高10%~20%。同時，配套設備占地面積小、節約能源，便于機械化，更重要的是，感應淬火具有零件畸變小、無軟帶、氧化脫碳少、生產效率高等優點。
基于上述優勢，感應淬火工藝相較于傳統的滲碳工藝，無論在軸承性能，還是效率、成本均有一定的優勢，使得該工藝路線正在成為風電軸承技術工藝新趨勢，得到相關企業的快速部署。當前天成機械已實現樣件或小批量供應，預計2024年會有一個較大市場增長。
3萬支軸承0故障
風電軸承的質量品質對于風電傳動鏈的可靠性至關重要，尤其是在當前大兆瓦風電機組的大量應用下，是實現持續大規模利用風能發電的關鍵。
如果說多年前國產主軸產品較外資產品缺乏的是掛機驗證和長期運行經驗的話，那隨著國內大兆瓦風電設備的持續突破，國產軸承品質無論在應用經驗，還是在技術投資、反應速度，以及熱處理技術工藝上，都已不遜色進口廠商。
資料來源：各公司官網、風力發電網
當前，天成機械也正在從三個方面聚焦風電軸承產品品質。
在技術設計端，天成機械在研發上搭建了50多人的純風電軸承研發團隊，涵蓋材料、摩擦學、設計、計算校核、工藝、產品驗證和部件驗證等風電軸承涉及的各個環節。
第二，聚焦產品制造過程的保障，以自動化、智能化軟硬件配置，實現生產過程中的各環節數字化管控，確保產品高品控要求。
據悉，天成機械自2015年起就配置了6米X 6米的蔡司龍門三坐標，確保軸承的全部尺寸檢測客觀定量化和數據化，到目前已經配置4臺蔡司龍門三坐標，最大已經達到8米X 8米。其提交市場的每一支軸承（包括偏航齒圈）均帶有三坐標檢測報告，標準領先業內。
第三，聚焦產品測試驗證。2015年，天成機械搭建直徑6米，彼時國內最大能力的風電葉片軸承測試臺，累計進行了60多次臺架測試，測試產品涵蓋1.5-15MW。最新投入使用的20MW風電主軸軸承測試臺已經跑和完畢，即將投入國產主軸軸承密集測試。
“我們堅持對于新機型、新結構形式和尺寸的軸承進行100%的臺架測試，然后進行掛機測試。以上的所有努力，使得天成機械交付風電主機運行的3萬多支軸承（最長已經運行了8年）實現了0故障反饋的優異表現。”裴承功說。
國產軸承破局
2006年，國家發改委出臺“風電設備國產化率70%”的規定，國內風電軸承企業借政策東風快速崛起，最終實現了技術含量略低的偏航軸承、變槳軸承國產化。而風電主軸軸承被認為是行業“卡脖子技術”，多年來難有技術工藝和批量訂單上的突破。
一組來自于Wood Mackenzie的數據也顯示，2020年時外資企業在大功率、主軸軸承市場占有領先的市場地位。
風電主軸軸承2020年全球市場競爭格局
▲數據來源：《Global wind turbine supply chain trends 2020》,Wood Mackenzie
但在國家“雙碳”戰略目標和新型電力系統的持續推進下，風電市場快速發展和技術創新的持續攻關，推動國內風電供應鏈體系快速完善和突破，也帶領著本土風電軸承企業積極打破國外壟斷，陸續取得大功率主軸軸承研發突破，形成了關鍵核心設備的自研自制穿透能力，逐漸具備了與外資品牌同場競技的能力。
研究機構數據顯示，預計2025年國內陸上、海上風電軸承市場空間總值接近236億元，CAGR為11.94%。從當下的形勢來看，預計未來2-3年國產軸承企業將依托技術工藝創新和成本優勢，逐漸在齒輪箱軸承、偏變軸承以及風電主軸軸承領域逐漸更大的市場份額，助推國內風電設備品質可靠和成本領先。
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