主轴轴承及齿轮箱轴承是风电机组的核心部件，伴随风电机组呈现出加速大型化之势，应用于超大型风电机组上的轴承的可靠性要求极高、技术难度大，相关技术此前长期被国外垄断。多年来，洛阳轴研科技有限公司（下称“轴研科技”）技术中心的研发工程师梁辉潜心研究风电轴承，逐步具备了轴承选型、结构改进、优化设计、仿真分析等能力，为大型主轴轴承国产化贡献出自己的一份力量。
实力见证“中国制造”
对梁辉来说，选择轴承相关的工作既是偶然，也是必然。经过7年机械工程的本科与硕士研究生学习，梁辉以优异的成绩毕业，并于2021年顺利入职轴研科技。扎实的机械设计专业知识，让他可以胜任各种工程设备的前期开发工作。
轴承属于风电机组不可或缺的核心部件。一般而言，风电轴承主要包括偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承、增速器轴承和发电机轴承等。随着我国风电行业的快速发展，风电机组单机容量越来越大，风电产业链越来越完善，技术及产品已经赶超国外厂商，而其中的核心部件成为了企业进一步提高竞争力的关键。
梁辉对此深有感触，坚信自己学到的知识一定能够在风电领域派上用场。事实也是如此，他用行动一次次地验证“中国制造”的产品实力。
其间，梁辉多次配合风电整机商完成关键机组主轴轴承设计选型和轴系优化等工作，参与国家级风电相关项目4项，获得授权专利7项。在他参与开发的三十余款风电机组轴承中，包括国产首台18MW海上风电主轴轴承、国产首台11MW陆上风电主轴轴承、国产首台8MW全系列齿轮箱轴承在内的产品均已完成装机。
为了更深入理解风电轴承产品设计，梁辉对国产风电轴承的历史进行了梳理。让他倍感惊讶的是，从2000年的1.5MW到2021年的7MW海上风电主轴轴承，这一进程用了将近二十年，而在他入职后的3年时间里，国产风电轴承的规格已经提升到18MW，正在走向25MW级别。
风电机组的大型化，使得风电轴承的技术含量与制造难度大幅提升，对配套产品提出了更高的要求。然而，挑战与机遇并存，具备超大型风电机组关键部件的自主研发和制造能力，将对我国实现风电核心部件自主可控和保障产业链安全起到重要作用。
优化设计，降本增效
主轴轴承是高精密件，精度控制需要达到微米级，对设计、制造、质量管理、安装等各环节均提出极高的要求。今年3月，轴研科技研发的世界首台25MW级风电主轴轴承及齿轮箱轴承成功下线，刷新了当时的全球风电轴承最大单机容量纪录。其中，主轴轴承包括2套圆锥滚子轴承，外径尺寸最大达3680mm，是风电行业最大尺寸的单列圆锥滚子主轴轴承；齿轮箱轴承包含行星轮轴承、行星架轴承、高速级轴承，共7个型号44套轴承，轴承精度达到P5级，部分达到P4级精度。
作为项目团队的一员，梁辉全程参与了25MW级风电主轴轴承的设计、校核工作。据测算，25MW级海上风电机组单台每年可输出约1.04亿千瓦时清洁电能，能够满足5.8万户普通家庭一年的生活用电，与燃煤电厂相比，可节约标准煤3.4万余吨，减少二氧化碳排放8万余吨。
在我国风电行业加速发展之际，更让梁辉感到自豪的是零部件厂商话语权的改变。
“如今，我们能够更深入地参与风电整机商的产品设计过程，不再仅仅是负责校核计算等辅助环节。”梁辉进一步解释说，“目前，在进行新机型开发或老机型优化改进时，我们与整机商之间的合作更为紧密，在轴系跨距设计、轴承外形尺寸设计、轴承周边部件的强度优化、材料选择等方面会共同开展研究，确定相关方案。此外，针对客户的需求，我们会开发一些新的产品和相关技术研究。比如，对于单列圆锥滚子轴承，游隙的控制至关重要，客户非常关心这方面的问题。我们开发了主轴轴承监测系统，可以在线监测轴承的温度、位移等参数，根据测量结果，配合我们的有限元分析，推算轴系的整体游隙。”
“设计是第一步，把设计做好了，才能造出好产品。”梁辉表示，“曾有客户提出需求，要将一套两个主轴轴承的重量由5吨多降至3吨多。”为了满足客户的要求，同时证明国产主轴轴承技术不仅不比国外企业的产品差，还能够带来更大的降本优势，梁辉等人一门心思扑在项目上，下定决心要攻破这道“难题”。
客户的定制化需求，导致无法套用此前的通用做法，也意味着要设计出比常规产品尺寸下更多的方案，并基于每一种方案进行计算，对结果进行详细比对。功夫不负有心人，经过整整2个月，几百套方案的尝试，最终实现了客户要求的目标。从梁辉的角度来看，这在设计开发中是一个经验积累的过程，再遇到此类要求时就会少走一些弯路。更重要的是，这让风整机商对国产零部件的信心大增。
积极沟通，突破创新
在产品设计过程中，梁辉很看重与其他部门的沟通。“产品本身的安全性?常重要。我们有风电检测的实验室，会做大量的失效分析。实验室的分析结果可以反馈到我们的设计中，避免出现类似问题。”他说道。
同样地，梁辉还积极与项目组成员进行探讨，根据大量的仿真分析结果，判断哪些部位是风电轴承的薄弱点，哪些地方在以往的设计中容易被忽略。根据仿真结果及试验结果，对设计约束进行更新。
“与此同时，结合风电整机商的需求，我们还会改进一些工装设计。例如，采用传统工装来安装在某些机型中，会出现安装空间不足的问题，致使其无法使用。我们根据实际情况，设计出一种新型的安装工装，在不占用轴系安装空间的情况下，完成轴承安装及工装拆解。”梁辉告诉记者。
随着国家碳达峰碳中和目标的提出，我国已成为风电机组生产大国和需求大国。主轴轴承是风电机组核心部件，在风电轴承中技术壁垒最高，将其重要性比作“心脏”也不为过。
在此背景下，国内风电轴承企业快速崛起，主轴等轴承产品多点开花，从小批量、少量生产到大批量，国产化轴承发展进入加速期。与此同时，风电大兆瓦轴承的技术创新还需要时间和经验积累，以及国内企业的相信与支持，才更加有望迎头赶超，助力我国风电产业健康有序发展。
一代又一代青年人循着前人的足迹投身于风电事业，凭借坚韧意志和聪明才智不断攻坚克难。作为其中的一员，如今成长为风电产业勃兴中坚力量的梁辉，怀抱精益求精和为客户着想的精神，时刻提醒自己，面对困难永不妥协，为风电轴承技术的迭代升级继续贡献力量。
（来源：风能专委会CWEA）
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