风力发电作为不排放CO2且对环境影响最小的清洁能源,正在不断飞速发展。近年来,随着陆地安装场所的减少以及发电效率与设备运转率的提高,全球风力发电装置的大型化和海上化趋势不断突显。此外,在大型化的同时,对轴承的高可靠性以及长寿命方面也提出了更高的要求。面对这些挑战,NTN在秉承传统优势的基础上,持续创新,研发新产品,寻找新的解决方案。
“风力发电装置不仅要求轴承要有极高的可信赖性,即可靠性,同时还要保证超过20年的使用寿命。因此,我们在每一个大型风机轴承出厂前都要进行精确的检验和测试,以确保产品的可信赖性。”NTN公司执行役员、恩梯恩(中国)投资有限公司副总经理兼技术本部长播磨 悦先生介绍说。“另外,NTN在航空航天和高铁这两个轴承的应用领域中都积累了丰富的经验和优势,我们要将这些经验和优势延伸至风机轴承的研发和生产中。”

图1 NTN公司执行役员、恩梯恩(中国)投资有限公司副总经理兼技术本部长播磨悦先生
然而,风机轴承又区别于航空航天轴承和高铁轴承。以高铁轴承为例,其对轴承可信赖性的要求甚至高于风电设备,但是轴承尺寸相对较小,可以通过试验台对其进行实际的试验检测,以评价和控制其可信赖性。而风机轴承的尺寸相对较大,同时要求寿命长,有些2.5MW风机的主轴轴承外径尺寸甚至达到2.5m。为了实现更高的发电效率,海上风机的发电容量更大,多为3.0MW以上的机型。因此海上风机所使用的各类轴承的尺寸也更大,尤其是主轴轴承,很难进行实际的试验评价。目前,NTN在中国拥有一个能够测试2.5MW风机用轴承的试验台;在日本NTN最新研发了能够测试外径达4.0m以上的风机轴承试验台。“这是目前全球技术水平最高的风机轴承试验台。”播磨 悦先生自豪地说。
此外,非常值得一提的是NTN为风机轴承开发了状态监测系统(CMS),能够采集振动和温度等信号,并将采集的信号传输到服务器,通过软件对数据进行分析,实时监控和诊断轴承的运行状态,预警轴承故障,降低停机损失。

图2 NTN开发的用于外径达4.0m以上的风机主轴轴承试验台
“我们所做的一切都是为了降低风机的发电成本。”播磨 悦先生非常诚恳地说,“为此,我们努力寻找可能提高轴承性能和降低轴承成本的所有方案。例如,NTN正着力开发更适合大型轴承制造的热处理方法,同时研发带密封圈的轴承产品,以减少腐蚀并延长轴承的使用寿命。”
在中国,风力发电行业发展迅速,仅几年时间风力发电技术的研发中心就从欧洲转移到了中国。中国已经形成了自己的风电产业王国。因此NTN非常重视中国风电市场的发展。对此,播磨 悦先生表示:“我们希望利用NTN在产品和技术上的优势,帮助中国风机制造商实现更多突破。与全球风电行业的发展趋势一致,中国风电市场也同样以大型化和海上化为趋势。NTN在大型轴承生产和研发方面的优势,以及其大规模投入的海上风电议题的研发项目,都将成为中国风电产业发展的重要推手。”
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