轴承被誉为机械装备的“心脏”,是衡量一个国家科技、工业实力的重要标准。在风电装备领域,轴承是其中的核心部件之一。发展超大型风电机组是实现风电平价上网的有效措施。但当前困扰风电装备大型化的一个难题是,如果风电齿轮箱仍采用滚动轴承技术路线,其轴承径向尺寸会不断增大,导致轴承的疲劳、磨损等故障率持续增加。同时,滚动轴承的大型化会进一步增加制造成本和装备整体重量,还可能影响塔基的施工成本。
相比于滚动轴承技术路线,滑动轴承具有径向尺寸小、承载能力强、成本低等优点。应用于风电主轴承齿轮箱中,可以显著提高风电齿轮箱扭矩密度,降低单位扭矩成本。根据行业预测,采用滑动轴承的风电齿轮箱相比于双馈型滚动轴承风电齿轮箱,其扭矩密度可提升25%,传动链长度可减少5%,齿轮箱重量可降低5%,成本可降低15%。
因此,“以滑代滚”是未来超大功率风电齿轮箱设计中最具潜力的解决方案之一。这将有力支撑我国海上风电平价上网以及优质陆上风电的老旧风机改造,实现“3060”双碳目标。
剑指“以滑代滚”方向,抓抢技术迭代市场风口
湖南崇德科技股份有限公司是一家专注于动压油膜滑动轴承研发、设计、生产和销售,以及滚动轴承及相关产品销售的专业化、精细化、新型的“小巨人”企业,成立于2003年。该公司自主研发生产的动压油膜滑动轴承属于高端产品细分领域,适用于高、低速重载、高精度、高可靠性等旋转机械,主要应用于能源发电、工业驱动、石油化工和船舶等领域。作为正在进行创业板IPO的企业,崇德科技已为风电“以滑代滚”市场浪潮的到来做好了充分准备。
崇德科技聚焦于风电滑动轴承研发和工艺团队建设。通过自主研发,该公司目前已经掌握了仿真计算技术,包括考虑弹流润滑、混合摩擦、边缘修型等特殊技术,以及PEEK和铜锡合金等特殊材料成型技术。崇德科技实验中心建立了满足全尺寸、全工况、具备微米级油膜厚度测量能力的大型试验平台,拥有风电滑动轴承全流程研发能力,能够完成500mm以内的齿轮箱滑动轴承出厂型式试验。该公司的风电齿轮箱设计开发流程已于2021年8月通过DNV-GL认证,风电齿轮箱试验台及测试流程也已于2022年3月通过DNV-GL认证。
在“十三五”时期,我国风电并网装机容量年均增长16.9%,整体保持了快速发展的势头。根据全球风能理事会(GWEC)的统计数据,截至2020年底,我国风电累计装机容量已达到284.6GW,占全球累计风电装机容量的比例提高至38.3%。据相关数据显示,“十四五”期间,我国风电需要每年平均新增装机50GW,以实现“碳中和”及“风光”总装机量12亿千瓦以上的双重目标,新增市场规模巨大。
目前,国内外在滑动轴承风电齿轮箱设计方面处于并跑阶段。作为能源生产和消费大国,这种技术升级的窗口期可能会成为“弯道超车”的重大机遇。崇德科技开展的“以滑代滚”风电轴承研究,是降低超大功率风电设备成本、提高效率、实现风电高端轴承国产化的有效技术途径。对于解决国内风电轴承的“卡脖子”难题,具有重大意义。
聚焦高端领域,国际化业务战略成型
崇德科技自主研发的产品不仅能有效解决风电领域的配套瓶颈,还广泛应用于核电、水电、船舶等重点领域的主机客户,为我国先进核电技术装备、船舶电力推进系统、重型燃机等重大装备的国产化率和自主化率作出了重要贡献。此外,崇德科技还成为了众多国际知名企业如Siemens AG、Sulzer、GE等的合作伙伴。崇德科技标识未来将持续关注滑动轴承市场前沿技术,提升核心竞争力和全球化运营能力,加大客户合作的深度与广度,推进品牌建设提高市场份额,力争成为国际一流的滑动轴承研发制造企业。
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