科创中国

行业领域

高端装备制造产业,制造业

需求背景

       我国近海风场的可开发风能资源是陆上实际可开发风能资源储量的三倍，其风能储量远高于陆上，在中国陆上风机日趋饱和的情况下，大功率海上风电机组得到发展；同时，目前陆上风机的大型化来势更猛，几乎演变成与海上风机同步，甚至更甚的趋势。随着我国风电产业的发展，风机整机价格竞争激烈，而风电价格和风机功率成反比，风机功率越大，风机成本越低，小功率风电机组已渐渐失去了竞争优势，国内整机制造企业急切发展大功率风电机组。风机轴承的性能和质量对于风电机组的性能、可靠性、寿命、效率、收益和成本都起到至关重要的作用，在风机上既属于核心部件，又是大部件。从全球范围看，轴承行业经过多年产业竞争后高端市场被瑞典的SKF公司和德国FAG公司等国外轴承公司所垄断；而国内企业的产品主要集中在偏航轴承、变桨轴承领域，目前已达到世界领先水准。风机主轴轴承具有尺寸大、重量大、精度高、载荷复杂、倾覆力矩大、维护困难，目前尚无能真实模拟主轴、变桨和偏航轴承实际工作负载，并能进行极限载荷测试和疲劳寿命试验的试验装置，即风机主轴、变桨和偏航轴承台架试验台。同时，目前风机主轴轴承完全依赖进口，国家发改委已明确要求风电主轴轴承必须尽快完成国产化。因此，本项目欲通过研究掌握大型海上、陆上风力发电机组主轴、变桨和偏航轴承载荷计算及设计的关键技术，攻克风机主轴关键检测工艺，推进关键材料国产化，完成样件试制及测试，在台架试验机上进行测试运行。

需解决的主要技术难题

（1）针对目前国内、外尚无相应的风力发电机组用轴承综合测试检测装备的问题，设计出一套能够实现超大载荷加载、兼容性强、操作简便、试验安全可靠的风力发电机组用轴承的综合台架试验测试检测平台。

（2）针对设计出的试验平台方案，基于计算机通信，确保传感器与计算机之间高速无障碍的信息传输，开发出一套交互程度高、操作简单、功能齐全的人机交互界面。

期望实现的主要技术目标

（1）搭建试验样机模拟仿真系统。通过试验机真实模拟各种工况条件下风电轴承的各种数据，反馈给轴承设计及生产单位，为其提供真实理论依据。

（2）搭建关键性能指标检测系统。风电轴承出厂前需进行振动、温升、转速、回转灵活性等一系列关键指标检测，进而获取相关数据以保证轴承质量。

（3）采用高精度力、压力、温度传感器，确保精度误差小于 ***%；通过优化传统的检测项目和参数设置，检测内容更全面，采集数据更接近于真实。

       可对直径最大达 7m、功率最大 10MW 的主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承进行极限工作载荷和疲劳极限寿命进行测试、分析、研究；解决风机主轴、变桨和偏航轴承的地面快速寿命试验问题，极大地加速海上风机的研发速度，降低风机失效风险造成的经济损失。

需求解析

解析单位：“科创中国”咸宁大健康、智能机电专业科技服务团（湖北香城智能机电研究院有限公司） 解析时间：2022-10-23

徐碧玉

湖北香城智能机电研究院有限公司

副总经理

综合评价

该需求目标不够清晰，相关工艺设备技术指标也欠清晰，研发有一定难度，建议由政府部门组织相关高校科研院所联合企业协同攻关，制定研发路线及项目目录，有多个团队共同发力，分头解决一个技术问题，最后集成，分别由机械团队和软件团队共同搭建试验样机模拟仿真系统、实验平台，设计检测设备等，由自动化控制团队、计算机团队或算法团队等开发关键性能指标检测系统，最终实现研发目标。该项目的完成可积累大量特大风电轴承智能测试检测装备相关关键技术，实现国产化替代，避免卡脖子。

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