风力发电网讯：从国产16MW海上机组主轴轴承挂机，到陆上10MW风电主轴轴承完成装机，再到不久前国内首台18MW海上风机主轴轴承下线。2023年国产风电轴承正在从外资品牌的围剿下实现浴火重生。
不可否认的是，在SKF、舍弗勒、铁姆肯等外资轴承龙头占据中国风电轴承领先市场地位的这些年，间接在产业链配套、工艺水平上培养和提升了国内供应商。不过更重要的内因是，随着中国单一市场的快速扩大、国产风电设备大型化的快速迭代，我国风电技术已走向全球范围内的深水区，为整机企业提供材料设备以及技术上的配套支持，成为国产风电轴承厂商弯道超车的绝佳机遇。
图片来自“天成机械”官网
轴承制造工艺升级
近年来，行业更多地关注风电整机商之间的激烈竞争，事实上从风电整机开始，整个上游产业链都处于白热化竞争现状。为了配合整机降本需求，法兰、齿轮、轴承等重要供应链环节也在从材料和技术工艺上不断地加快创新步伐，以实现成本领先优势。
2023年北京国际风能展上，有钢铁企业代表指出，大兆瓦机组的快速发展带来的载荷增大需求，催生了高端风电钢铁材料装备的强度升级。相应的，随着原材料的质量提升，风电关键大部件——主轴轴承无论在技术工艺，还是在质量效益上也都实现了巨大的跃迁。
“随着钢材硬度的提升，感应淬火工艺更符合当下风电主设备在高性能、低成本上的要求。”风力发电网与烟台天成机械有限公司（以下简称“天成机械”）销售副总裴承功详聊当下的风电轴承市场现状。裴承功表示，中频感应淬火工艺制造的圆锥滚子轴承（TRB）、调心滚子轴承（SRB）等主轴轴承，正是天成机械基于材料和工艺创新从而实现成本领先的产品。
这家位于山东烟台的轴承企业，2018年起聚焦更具成本优势的感应淬火工艺路线的主轴轴承，已于2023年3月实现首批试验件交付，8月份通过台架测试，实现了阶段性成果绽放。
这其中，天成机械从核心原材料成分调配、产品建模、部件修型、关键设备自研、20MW-5米直径主轴轴承试验台等方面着手，成功开发的国产主轴轴承具有引领性的产能效率优势和成本优势，而且还联合开发了国产无软带中频感应淬火设备，打破了国际市场的多年垄断。
据风力发电网查询资料显示，感应加热淬火的轴承使用寿命比在炉中加热淬、回火的提高10%~20%。同时，配套设备占地面积小、节约能源，便于机械化，更重要的是，感应淬火具有零件畸变小、无软带、氧化脱碳少、生产效率高等优点。
基于上述优势，感应淬火工艺相较于传统的渗碳工艺，无论在轴承性能，还是效率、成本均有一定的优势，使得该工艺路线正在成为风电轴承技术工艺新趋势，得到相关企业的快速部署。当前天成机械已实现样件或小批量供应，预计2024年会有一个较大市场增长。
3万支轴承0故障
风电轴承的质量品质对于风电传动链的可靠性至关重要，尤其是在当前大兆瓦风电机组的大量应用下，是实现持续大规模利用风能发电的关键。
如果说多年前国产主轴产品较外资产品缺乏的是挂机验证和长期运行经验的话，那随着国内大兆瓦风电设备的持续突破，国产轴承品质无论在应用经验，还是在技术投资、反应速度，以及热处理技术工艺上，都已不逊色进口厂商。
资料来源：各公司官网、风力发电网
当前，天成机械也正在从三个方面聚焦风电轴承产品品质。
在技术设计端，天成机械在研发上搭建了50多人的纯风电轴承研发团队，涵盖材料、摩擦学、设计、计算校核、工艺、产品验证和部件验证等风电轴承涉及的各个环节。
第二，聚焦产品制造过程的保障，以自动化、智能化软硬件配置，实现生产过程中的各环节数字化管控，确保产品高品控要求。
据悉，天成机械自2015年起就配置了6米X 6米的蔡司龙门三坐标，确保轴承的全部尺寸检测客观定量化和数据化，到目前已经配置4台蔡司龙门三坐标，最大已经达到8米X 8米。其提交市场的每一支轴承（包括偏航齿圈）均带有三坐标检测报告，标准领先业内。
第三，聚焦产品测试验证。2015年，天成机械搭建直径6米，彼时国内最大能力的风电叶片轴承测试台，累计进行了60多次台架测试，测试产品涵盖1.5-15MW。最新投入使用的20MW风电主轴轴承测试台已经跑和完毕，即将投入国产主轴轴承密集测试。
“我们坚持对于新机型、新结构形式和尺寸的轴承进行100%的台架测试，然后进行挂机测试。以上的所有努力，使得天成机械交付风电主机运行的3万多支轴承（最长已经运行了8年）实现了0故障反馈的优异表现。”裴承功说。
国产轴承破局
2006年，国家发改委出台“风电设备国产化率70%”的规定，国内风电轴承企业借政策东风快速崛起，最终实现了技术含量略低的偏航轴承、变桨轴承国产化。而风电主轴轴承被认为是行业“卡脖子技术”，多年来难有技术工艺和批量订单上的突破。
一组来自于Wood Mackenzie的数据也显示，2020年时外资企业在大功率、主轴轴承市场占有领先的市场地位。
风电主轴轴承2020年全球市场竞争格局
▲数据来源：《Global wind turbine supply chain trends 2020》,Wood Mackenzie
但在国家“双碳”战略目标和新型电力系统的持续推进下，风电市场快速发展和技术创新的持续攻关，推动国内风电供应链体系快速完善和突破，也带领着本土风电轴承企业积极打破国外垄断，陆续取得大功率主轴轴承研发突破，形成了关键核心设备的自研自制穿透能力，逐渐具备了与外资品牌同场竞技的能力。
研究机构数据显示，预计2025年国内陆上、海上风电轴承市场空间总值接近236亿元，CAGR为11.94%。从当下的形势来看，预计未来2-3年国产轴承企业将依托技术工艺创新和成本优势，逐渐在齿轮箱轴承、偏变轴承以及风电主轴轴承领域逐渐更大的市场份额，助推国内风电设备品质可靠和成本领先。
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