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远景娄益民:滑动轴承是风机进化必经之路

时间:2023-11-02 来源:常见百科

  国内不少风电齿轮箱与整机企业都在尝试研制滑动轴承,为何远景能源能率先实现批量应用?

  娄益民:滑动轴承技术是一项复杂的系统工程,涉及设计、制造、测试以及在齿轮箱、传动链和整机中的应用。远景能源在这一领域实现了全链条贯通,从设计制造到测试验证,再到小批量试验和批量应用,形成了独特的自研自制优势。这种全流程整合确保了滑动轴承技术在机组上的成功应用。以清洁度控制为例,这是滑动轴承应用中的关键挑战。远景通过从生产、装配到应用的全流程严格管控,确保了轴承的最佳运行环境。相比之下,许多国内厂商由于缺乏从零部件设计到整机应用的全链条整合能力,往往难以理解与满足滑动轴承的严苛应用要求。可以说,远景的核心竞争力在于完整的技术包解决方案,实现了从概念设计、生产制造到批量应用的全流程贯通。这种系统化的技术整合能力,正是远景在滑动轴承技术上取得突破和成功的关键所在。

  《风能》:近年来,远景一直在强调要打开风电技术的“黑匣子”,在掌握滑动轴承设计与生产能力后,风电技术领域是否还有黑匣子需要继续打开?

  娄益民:风电技术仍在持续进步,单机容量和叶片尺寸也在不断增大,我认为“黑匣子”是一个动态的、一直更新的概念。对某些特定范围内的整机产品,我们或许已经揭开了“黑匣子”的秘密,但随着新技术的引入和新一代产品的推出,曾经被解开的“黑匣子”又会演变成新的未知领域。

  当前,中国风电行业正要重新定义,尤其是在大容量、大叶轮机组时代。现阶段,并非所有的“黑匣子”都被完全打开,而过去已解开的“黑匣子”也可能因技术进步再次变得神秘。“黑匣子”的本质在于,尽管我们已探索了许多技术边界,但随着机组功率的成倍增长,许多曾经被破解的领域又涌现出新的未知风险。这些未知风险正是新的“黑匣子”。

  因此“黑匣子”将始终存在,并随技术进步不断演变。我们应该在应用过程中持续识别并揭开它们,这是一个长期而艰巨的任务。

  《风能》:自研自制滑动轴承,在风电领域中相当于一项多大难度的挑战?能否给出一个形象的对比?

  娄益民:滑动轴承技术的广泛应用将成为风电设备领域的一项里程碑式突破,就像国产大飞机的发动机一样具有重大意义。这项技术的成功应用,将推动风电机组真正的完成大型化发展。机组大型化面临的最大挑战在于,许多基础材料和传统理论已接近其应用极限,亟需更新与突破。以齿轮箱中的行星轮为例,传统滚动轴承已不足以满足更高功率的应用要求,而滑动轴承的应用就突破了这一限制,使机组功率得以向10MW、20MW甚至30MW以上迈进,成为实现这一跨越的关键。

  娄益民:在风电整机产品和行业发展的当前阶段,我们通过全面的技术和风险评估,认为滑动轴承技术是整机产品进一步升级的必经之路。

  基于远景的深入分析,滚动轴承的应用已接近极限。随着叶轮直径的增大,在相同转速下,滚动轴承的限速能力已达到设计极限。这是因为轴承的摩擦热主要与相对速度差相关,当速度达到某些特定的程度后,摩擦热将明显地增加,导致滚动轴承的性能进入瓶颈期。当然,这一问题可能不会在短期内显现,但在10~15年的长时间运行后,由于摩擦热的累积,滚动轴承的性能将逐渐下降。然而,风电设备的全生命周期通常为25~30年,我们一定要确保传动链核心部件在整个生命周期内保持高效运行,而不是在5年、10年或15年后需要更换。

  因此远景认为,现在已经到了大规模应用滑轴技术的时候,以确保风电机组核心部件在全生命周期内实现零失效。这将避免在10~15年后因轴承更换而导致的重大运维问题,从而保障风电投资的长期稳定性和可靠性。

  娄益民:远景自2019年便开始研发在风电设备中应用滑动轴承技术,并与国内多所知名高校展开了深度合作。随着我们在德国多特蒙德成立传动链齿轮箱COE(卓越中心),并组建了专门的滑动轴承研发技术和试制团队,我们成功探索出熔喷涂覆技术。尽管国际上存在多种滑动轴承技术路径,但目前慢慢的变多的国际应用厂商正逐渐向我们的技术靠拢。传统的滑动轴承技术,如衬套类和铸造铜套类,在经济性上存在明显不足,而采用熔喷涂覆技术的企业却非常少。远景在这一领域的创新,不仅提升了技术性能,也为行业提供了更具经济性和可靠性的解决方案。另外,从实际应用情况去看,我们的产品也更稳定,这说明在风电滑动轴承技术的研发与应用上,远景已经走在世界前列。

  娄益民:从我的角度来看,目前国内风电行业中,滑动轴承的大规模应用可能只有远景在积极地推进,其他厂商的应用尚且还没有取得显著成功。这是因为滑动轴承技术不仅仅体现在轴承本身,而是需要一个完整的技术体系来支撑。滑动轴承的开发、试验和试制并不算难,真正的挑战在于如何将其与齿轮箱和整机完美结合,并确保其在实际运行中的高效性和可靠性。这是一个涉及多方面的复杂问题。

  例如,齿轮箱和整机的应用环境是不是适合滑动轴承?在运行过程中,滑动轴承是否会因外因而损坏?油液中的杂质怎么来控制?运行温度如何管理?这些都是我们在技术包中要解决的核心问题。此外,滑动轴承传动链齿轮箱的运输、吊装后的等待并网期间的机组控制,以及润滑系统的管理,都是确保滑动轴承在风电场成功应用的重要环节,缺一不可。

  可以说,滑动轴承的成功批量应用就像一场持续多年的考试。虽然我们可能在某一次测试中取得满分,但要实现真正的批量应用,就必须在每一次“考试”中都做到完美。这就像从小学到高中再到高考的过程,只有通过无数次期中、期末考试,解决所有可能出现的问题,才能真正的完成滑动轴承在机组中的成功批量应用。这是一个需要长期积累和一直在优化的过程。(来源:风能)

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