Множество людей считает, что в будущем нам просто нужно будет обновлять и расширять производственные мощности. Однако мало кто задумывается о том, что ключевая проблема в этой области отстает на 90%. И этот ключевой элемент в цепи ветроэнергетики — подшипники. Это важные компоненты «механического соединения», которые поддерживают вращение вентилятора, направляют движение и несут нагрузку.
Подшипники для ветроэнергетики должны выдерживать сильные нагрузки и работать не менее 20 лет в условиях выветривания, коррозии, песка, влажности и низких температур. Еще в 2010 году подшипники для ветряных турбин были признаны первым из семи ключевых компонентов, требующих улучшения.
Подшипники для ветряных турбин включают подшипники рыскания, шага, главного вала, редуктора и генератора. Каждая ветряная турбина использует определенное количество комплектов этих подшипников. Подшипник главного вала имеет самые высокие технические барьеры и наибольшую ценность. Всего подшипники для ветроэнергетики составляют около 16-17% ветряных турбин. Они являют важ частью основных рам ветроэлектростанций.
Китайские компании считают, что в будущем ветроэнергетика будет развиваться с помощью мощных моделей ветроустановок с высокой ценой и техническими сложностями. Подшипники станут более важными и их размеры увеличатся. В оффшорных условиях и для больших ветряных турбин нужны подходящие главные валы большой мощности. С увеличением размера подшипника главного вала усложняются материалы и процессы для его изготовления, а стоимость таких подшипников также будет расти.
Хотя китайские компании занимают большую долю мирового рынка ветроэнергетики, из-за позднего старта в производстве подшипников и высоких требований к их качеству, это направление на рынке подшипников для ветроэнергетики до сих пор недооценивается. Фирмы Fleur, SKF и NTN доминируют в этой сфере.
На данный момент государственные предприятия ZWZ и Luozhou, а также частные компании Xinqianglian, SINOMACH и Jingye Bearing являются основными производителями подшипников в Китае. Но, несмотря на то, что ZWZ и Luozhou могут поставлять определенное количество главных валов, их доля рынка составляет всего 4%. Подшипники для морских ветряных турбин почти полностью контролируются иностранными брендами.
****
Подшипники для коробок передач технически сложно устроены и имеют большое разнообразие моделей, которые составляют более 20% стоимости самих коробок передач. В настоящее время они в основном зависят от импорта. В Китае только небольшое количество производителей подшипников развиваются самостоятельно. Только Xinqianglian и Tianma используют трехрядные цилиндрические роликоподшипники.
На пути к установке подшипников в ветроэнергетике Китай сталкивается с проблемами, связанными с конструкцией, материалами и процессами. Эти проблемы влияют на точность, срок службы и надежность, а также на вибрацию, шум и скорость. Есть также недостатки в производительности и других областях.
В ветроэнергетике подшипники имеют особенности, связанные с дизайном и техническими патентами. Материалы, используемые в больших вентиляторах, должны иметь длительный срок службы. Если материал содержит хрупкие включения или дефекты, его срок службы будет сокращен. В настоящее время основной вал большого вентилятора изготавливается из стали.
Технология производства подшипников для больших мощностей также сложна. Включает в себя точность размеров, деформацию в процессе обработки, контроль внутренних структур материалов и разработку методов обработки поверхности. Китайские предприятия активно осваивают новые технологии и рынок ожидает ускорения процесса локализации.
В КНР есть пять основных мест, где производят подшипники для энергетики. Это Вафандянь, Лоян, дельта реки Янцзы, Восточный Чжэцзян и Ляочэн.
Зона агломерации подшипниковой промышленности Лоян в провинции Хэнань является местом, где собраны самые новые технологии в производстве подшипников. Дельта реки Янцзы — главный район производства подшипников. Производство подшипников, в основном, распределено в городах Сучжоу, Чанчжоу, Уси и Шанхай.
Восточная база подшипниковой промышленности Чжэцзян находится в городах Чаншань, Ханчжоу, Нинбо и Шаосин. Они являются основными городами, а к северу примыкает база подшипниковой промышленности Цзянсу. База подшипниковой промышленности Ляочэн является крупнейшей производственной базой для подшипниковых сепараторов и самой большой торговой базой подшипников.
Две основные технологии ветроэнергетических подшипников, которые в настоящее время волнуют рынок: ветроэнергетические ролики и «скольжение вместо качения».
Ветроэнергетический ролик — это часть подшипника, которая несет нагрузку и является самой слабой частью подшипника. Качество изготовления ролика (например, точность вращения, шум, вибрация) оказывает большое влияние на работу подшипника. Производители главных двигателей ставят повышенные требования к надежности работы ролика и его сроку службы. Это стало главным фактором, ограничивающим развитие подшипников ветроэнергетики.
Классификация роликов происходит в соответствии с допуском и точностью. Бренды с иностранным финансированием, такие как Tsubaki Island в Японии и NN в США, имеют передовые технологии производства. Отечественные предприятия могут соответствовать требованиям точности класса I, а остальные — классу III.
С развитием крупных ветровых турбин требования к грузоподъемности их подшипников увеличиваются, и ролики имеют преимущества перед стальными шариками.
Двухрядные шарикоподшипники используются для небольших подшипников, а для больших вентиляторов морского используются трехрядные роликоподшипники. При увеличении модели ветряной турбины, стоимость роликоподшипников увеличится на 250%, что ведет к увеличению стоимости МВт на 75%. Роликоподшипники составляют 10-15% стоимости всего подшипника. Ожидается, что объем рынка подшипников ветряных электростанций вырастет с 1,749 млрд юаней до 2,939 млрд юаней с 2022 по 2025 год.
В будущем планируется заменить некоторые подшипники качения подшипниками скольжения в области ветроэнергетики.