搭建風電軸承創(chuàng)新平臺 推動風電軸承產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)展

洛陽新強聯(lián)回轉支承股份有限公司總工程師 郝文路

產(chǎn)業(yè)是發(fā)展的重要載體，創(chuàng)新是引領發(fā)展的動力。習近平總書記強調，“要圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈、圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈，推動經(jīng)濟高質量發(fā)展邁出更大步伐”，深刻揭示科技創(chuàng)新必須與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展緊密結合、同向發(fā)力、協(xié)同聯(lián)動、互促提高的內在要求。目前，我國軸承產(chǎn)業(yè)門類齊全，已連續(xù)多年成為世界制造大國，但科技含量低、產(chǎn)品附加值偏低、競爭力不強等問題仍然比較突出，亟需通過產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新鏈融合發(fā)展提升產(chǎn)業(yè)附加值，促進產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈現(xiàn)代化發(fā)展，增強產(chǎn)業(yè)綜合競爭力，實現(xiàn)中國軸承制造由大到強的轉變。

風電是風能發(fā)電或風力發(fā)電的簡稱，屬于可再生能源、綠色清潔能源。風力發(fā)電是風能利用的重要形式。風能是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源，大力發(fā)展清潔能源是世界各國的戰(zhàn)略選擇。風電技術裝備是風電產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎和保障，世界各國紛紛采取激勵措施推動本國風電技術裝備行業(yè)發(fā)展。

2021年中央財經(jīng)委員會第九次會議指出，我國力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關中華民族永續(xù)發(fā)展和構建人類命運共同體。風力發(fā)電屬于新能源領域，是實現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、新能源戰(zhàn)略的重要保障。風電技術裝備是風電產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎和保障，從2019年起，我國已成為當之元愧的全球風電大國。

2011年國家工信部發(fā)布了《機械基礎件基礎制造工藝和基礎材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》（“三基”規(guī)劃）。規(guī)劃中將大功率風力發(fā)電機組軸承、高速鐵路列車軸承、新型城市軌道交通軸承、超精密級醫(yī)療器械變槳軸承等列為重點發(fā)展產(chǎn)品，體現(xiàn)了國家對軸承產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中重要地位和作用的充分肯定和對軸承工業(yè)發(fā)展的大力支持。

2016年6月，中國軸承工業(yè)協(xié)會發(fā)布《全國軸承行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》。規(guī)劃針對《中國制造2025》提出的重點發(fā)展領域，將其配套軸承作為發(fā)展重點。其中電力裝備領域重點發(fā)展“2兆瓦以上風力發(fā)電機組主軸軸承，2兆瓦以上風力發(fā)電機組偏航變槳軸承”。

我國風電軸承產(chǎn)業(yè)起步比較晚，技術也相對落后。國內風電軸承在很長的一個階段里依靠國外進口，價格昂貴，加大了每千瓦風電設備造價，也制約了風電成本的下降。風電軸承中,偏航軸承和變槳軸承的技術門檻相對較低,而主軸軸承和增速器軸承的技術含量較高,發(fā)電機軸承基本上為技術成熟的通用產(chǎn)品。目前，國內風電軸承企業(yè)的產(chǎn)能主要集中在偏航軸承和變槳軸承上,且以3兆瓦以下風電設備配套軸承為主，對于3兆瓦以上獨立變槳軸承、主軸軸承和增速器軸承,基本依靠進口,只有個別國內企業(yè)初步涉足。

在風電技術裝備方面，通過一系列國家支持計劃、科技攻關和技術引進，我國基本掌握了大兆瓦級風電機組設計制造技術，初步形成了葉片、齒輪箱、發(fā)電機和控制系統(tǒng)等主要部件的產(chǎn)業(yè)鏈。

與國外相比，國內在大功率風電發(fā)電機組配套軸承的研發(fā)和技術上主要存在以下幾個方面的不足：

（1）仿真分析計算

國外在仿真分析計算方面開發(fā)了非常先進的分析計算軟件，這些軟件針對不同的地域、風況、氣侯、機組結構、載荷，可準確分析出軸承的疲勞壽命、承載能力、各零件的變形量、螺栓的疲勞壽命等關鍵要素。國內有限元分析開展時間不長，軟件還不成熟，用國外的軟件還存在理解和應用方面的問題。

（2）設計與制造：國外在風電整機設備制造方面已經(jīng)發(fā)展較長時間并積累了豐富經(jīng)驗，專有技術優(yōu)勢明顯，設計開發(fā)的很多數(shù)據(jù)來源于大量長期的試驗和實踐的摸索，因此實驗設備和手段較為先進。

（3）軸承材料：風電軸承常用材料為軸承鋼、中碳合金鋼和滲碳鋼，增速箱軸承通常用軸承鋼，變槳偏航軸承通常用中碳合金鋼，主軸軸承一般用滲碳鋼。近幾年，中碳合金鋼無軟帶中頻淬火技術的突破，大功率風機主軸軸承用中碳合金鋼制作，取得階段性成果，新強聯(lián)走在行業(yè)的前列，已實現(xiàn)3兆瓦、6.25兆瓦、7兆瓦主軸軸承的量產(chǎn)。我國在風電軸承材料研究和應用方面與國外還有一定差距，還需要加工強基礎研究，挖掘新材料、新工藝，以提升軸承的疲勞壽命和可靠性。

（4）試驗驗證技術：國外企業(yè)各種試驗手段齊全，國內在軸承系統(tǒng)性試驗、分析評價方法等方面還存在不足，這些都是制約研發(fā)產(chǎn)品試驗驗證及評價工作順利開展的不利因素。

中國風電是世界Z大的市場，風電軸承需求量與日俱增，風電軸承占整個軸承的比例也在迅速增加，近幾年，雖然風電軸承國產(chǎn)化取得了長足進步，但大功率風電機組的主軸軸承、增速箱軸承仍依賴進口，如何攻克難點，解?“卡脖子”的鎖點，走出Z后一公里，值得同行們思考。為此，提出一些想法：

1、聚集優(yōu)勢資源，建立縱向創(chuàng)新鏈條

目前，在政府的引領下，軸承行業(yè)成立了各種各樣的研發(fā)中心、創(chuàng)新中心、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等研發(fā)機構，這些機構基本上都是由軸承企業(yè)和高校組成，這種機構存在諸多弊端。在市場經(jīng)濟的體制下，各軸承企業(yè)之間存在著市場競爭和利益競爭，不可避免會產(chǎn)生技術保護和信息封鎖，難以形成行業(yè)的創(chuàng)新合力。如果成立以細分鏈條的上、下游企業(yè)成立研發(fā)中心，比如：風電行業(yè)的鏈條，風場——風機主機廠——風電軸承——風電軸承滾動體——風電軸承保持架——風電軸承零部件材料；軋機行業(yè)的鏈條，鋼廠——軋機軸承————軋機軸承滾動體——軋機軸承保持架——軋機軸承材料；汽車行業(yè)——汽車軸承——汽車軸承滾動體——汽車軸承保持架——汽車軸承材料；這樣的研發(fā)中心，上、下游企業(yè)不存在市場競爭和利益競爭，無論從人力資源，還是經(jīng)費資源，容易形成資源共享，通過對鏈條上的技術難題聯(lián)合攻關，可以達到成果共享，對整個鏈條企業(yè)的良性發(fā)展起到促進作用。

2、沿線布局，聯(lián)手攻關，協(xié)同發(fā)展

產(chǎn)業(yè)鏈是客觀產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程的集合，創(chuàng)新鏈是推動產(chǎn)業(yè)升級的根本力量，產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈就像是人的身體和大腦，必須相互依存、彼此融合、共同升級。深入推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造，加快產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈深度融合，是準確把握新發(fā)展階段、完整準確全面貫徹新發(fā)展理念、加快構建新發(fā)展格局的內在要求，是提高產(chǎn)業(yè)鏈韌性和推動產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化的重要舉措，更是增強創(chuàng)新驅動發(fā)展能力、實現(xiàn)經(jīng)濟高質量發(fā)展的關鍵所在。

風電軸承行業(yè)如果以縱向鏈條成立研發(fā)機構，可以從原材料、設計、制造、裝配、運行、維護各個環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題，制定相應的對策去研究問題的解決方案，在這個過程中，甚至需要上、下游企業(yè)聯(lián)合攻關，這種鏈條由于目標明確，終極目標是各企業(yè)共同努力，提升Z終產(chǎn)品的質量、可靠性和壽命，正是這種鏈條的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)成果的快速驗證，實現(xiàn)持續(xù)改進、持續(xù)攻關、快速驗證、穩(wěn)步提高的效果。

3、凝聚合力，智慧資源疊加，快速走出Z后一公里

風電軸承縱向研發(fā)鏈條，通過特殊的供應鏈的上、下游關系，對各企業(yè)本專業(yè)研究進行上、下游延伸，要把產(chǎn)品做好，除了把自已的事做好外，要求上游也要把產(chǎn)品做好，同時，要求下游企業(yè)把產(chǎn)品用好，每個環(huán)節(jié)缺一不可。

目前，有好多重大項目的軸承，有的卡在材料上，新材料沒有單位敢用；有的卡在產(chǎn)品結構上，新結構沒有單位敢用；有的卡在試驗上，沒有專門的試驗條件；有的卡在應用上，沒有單位應用。也就是說，投入了大量資金，走不出Z后一公里。如果利用縱向鏈條研發(fā)，為解決關鍵軸承走出Z后一公里創(chuàng)造條件。

（來源：上海軸承峰會論文集）