风电轴承要补的一课 传动系统 风电设备 轴承

    传统能源的相对匮乏，环境压力以及地缘政治的强烈不安全感，使得各国在发展包括风电在内的可再生能源方面不遗余力。近年来全球风电产业呈快速增长的态势 ，装机容量每年同比增长20%~30%以上，2008年全球风电装机容量累计达到12079万kW。我国风电产业从2004年以来“井喷式”地发展，2006年、2007年和2008年连续3年每年装机容量已达到1215万kW。预计2010年累计装机容量将达到3000万kW以上，提前10年达到国家原定2020年要达到的目标。 

　　世界和中国风电产业的迅猛发展，给我国轴承行业带来了前所未有的大好发展机遇。已经有近20家轴承企业涉足风电轴承行业，其中瓦轴、天马、洛轴、京冶轧机和大冶轴等企业的风电轴承生产已经形成规模，开始大批量向国内风电设备制造企业供应偏航轴承和变桨轴承，并向国外出口。偏航轴承和变桨轴承很快就会供大于求。传动系统轴承（包括主轴轴承、增速器轴承和发电机轴承等）已进入小批量试制和试用阶段，预计两三年内可以国产化。

　　风电轴承产业是机遇和风险并存的产业，在向轴承企业提供巨大商机的同时，存在着很大的投资风险、市场风险和技术风险，现在行业内流传着一种说法： “风电轴承就是那么回事，没有什么大不了的”，这是十分有害的 。就技术而言，我国轴承企业都是在没有经过充分研发，没有足够的技术储备的情况下仓促上阵的，对风电轴承的许多深层次的问题并没有完全吃透，这需要我们回过头好好的补上这一课。这个课不补，迟早要吃苦头。一个精明的企业家对这一点要有清醒的认识，在抓市场的同时，要腾出一只手来抓研发。

　　风电轴承的研发包括多方面的内容。我们要把重点放在可靠性设计、可靠性制造和可靠性试验上。尤其是增速器轴承的研发和产业化，我们需要花更大的力气。

　　在风电轴承的研发和产业化中，我们应瞄准世界风能业界科技发展的前沿，紧跟风电设备发展的趋势，同步或者超前进行风电轴承的研发。随着风电单机容量的不断增加，风场由陆地向近海发展，风力发电组技术也在不断提升。我们不能坐等推出新型主机，才去研发配套轴承。要努力与风机设备制造企业结成战略联盟，与主机同步研发，甚至超前研发配套轴承，对一些前沿技术，一定要保持高度敏感，快速跟进。

　　在所有风机配套轴承中，尤其要引起我们高度关注的是增速器轴承。

　　风机增速器是大传动比的齿轮箱。由于承受的扭矩和转速波动范围大，传动负载易突变，箱体重量与安装空间有限制，安装平台存在柔性变形等，因而与传统的重载工业齿轮箱的应用环境相去甚远。因此，对风机增速器及其配套轴承的可靠性研究，已成为当前风能界的难点和重点。我们应密切关注和跟进一些前沿技术。

　　如在风机传动系统研究上居全球领先地位的英国Romax公司提出的对风机增速器轴承受力分析和寿命计算的新观点和新方法。在设计风机增速器轴承时，不是对单个轴承进行受力分析，而是将轴承和增速器视为一个整体，在动态状况下，作为一个系统来分析。要考虑轴与箱体的变形，多个轴承之间的相互作用及非线性刚性，轴承内部滚动体之间的载荷分配等。按载荷、预紧、错位、高速效应、微观几何精度、应力分布、油膜厚度、污染疲劳和载荷极限等诸多因素，对轴承寿命进行计算和修正。

　　又如日本NSK公司采用自行研发的STF（Super-TF）钢和HTF（Hi-TF）钢制造风机增速器轴承。增速器在工作过程中，齿轮磨损产生微小金属颗粒，在轴承工作便面形成压痕，压痕边缘形成高的应力集中，成为疲劳源，导致剥落，缩短轴承使用寿命。NSK公司开发的用中碳合金钢碳氮共渗工艺，使零件表面得到较多的稳定的残余奥氏体（约30%~35%）和大量细小的碳化物和碳氮化物。后者可保证表面的硬度与耐磨性，使压痕不容易形成；前者可以降低压痕的边缘效应，阻止疲劳源的形成和扩展，从而大大提高轴承在如风机增速器这样的在污染润滑工况下的使用寿命。这方面，洛阳轴承研究所已进行了研发工作，并取得初步成果。