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이 보고서는 대형 풍력 터빈 메인 샤프트(속도 10~30rpm)의 기존 롤링 베어링(스페리컬 롤러 베어링 SRB/복열 테이퍼 롤러 베어링 TRB)을 슬라이딩 베어링으로 교체하는 방법을 소개합니다. 롤링 베어링은 점/선 접촉에 의존하는 반면, 슬라이딩 베어링은 표면 접촉 하중 전달을 위해 저널과 베어링 패드 사이에 유체역학적 유막을 사용합니다.
'롤링 대신 슬라이딩'은 풍력 터빈 확장, 비용 절감 및 신뢰성 요구에 의해 주도되는 결정론적인 추세입니다. 이러한 전환은 기어박스와 대량 생산에 이미 성숙해 있습니다(ZF는 3000개 이상의 장치를 공급했으며 NGC 12000+는 Envision의 자체 개발 슬라이딩 베어링이 고장 없이 1000개를 초과했습니다). 메인 샤프트(저속 샤프트)는 차세대 개척지입니다. Goldwind는 2021년에 세계 최초의 슬라이딩 메인 샤프트 프로토타입을 설치했으며 업계는 프로토타입 검증에서 소규모 배치 생산으로 전환하고 있습니다. 메인 샤프트의 이론적 교체 비율은 100%에 도달할 수 있으며 글로벌 시장 잠재력은 200억 위안을 초과합니다.
저널 주위의 분할형 레이디얼 베어링 부시(예: 9패드 설계)는 각각 독립적으로 교체 가능합니다.
축 하중을 전달하기 위한 스러스트 패드(예: 6패드 디자인).
강제 윤활 시스템: 오일 순환, 냉각, 여과 및 미로 밀봉.
샤프트 편향 및 정렬 불량을 수용할 수 있는 틸팅 패드/분절형 구조.
Shanghai Jiao Tong University Chongqing Research Institute의 일반적인 매개변수: 저속 <0.1 m/s, 무거운 하중 >15 MPa, 잦은 시동 정지, 20년 사용 수명.
요즘 풍력 터빈은 대형화되고 중량화되고 있습니다. 해상 풍력 터빈의 메가와트 기술은 지속적으로 개선되고 있으며, 이로 인해 기술 교체가 불가피해지고 있습니다.
크기 병목 현상: 육상 >15MW, 해상 >20MW – 메인 샤프트 롤링 베어링의 궤도 직경이 제조 한계에 접근합니다.
실패 병목 현상: 백색 에칭 균열(WEC) 및 전기적 구멍이 일반적인 실패 모드가 되었습니다. NREL 통계에 따르면 구름 베어링 고장은 기어박스 고장의 67% 이상을 차지합니다.
비용 및 국산화 병목 현상: 메인 샤프트 베어링의 국산화율은 약 35%에 불과하며 기어박스 베어링은 거의 모두 수입됩니다. 이는 중요한 '초크 포인트'입니다.
1MW에서 10MW까지, 메인 샤프트 굽힘 모멘트는 약 25배 증가하여 추력 증가(~11배)를 훨씬 초과합니다. 굽힘 모멘트가 지배적인 조건은 정확히 슬라이딩 베어링 표면 접촉이 뛰어난 조건입니다.
조달 비용 ~30% 절감, O&M 비용 ~60%, 총 터빈 비용 ~6.5% 절감(CICC) 수명주기 비용 절감 ~4.5%(Guosheng).
롤링 요소가 없어 피팅, WEC 및 전기 피팅이 본질적으로 방지됩니다. 유막 감쇠는 진동을 흡수합니다.
분할된 패드를 사용하면 타워 상단에서 단일 패드 교체가 가능합니다. 메인 베어링을 해외에서 교체하려면 일일 임대료가 ~$250,000인 크레인 선박이 필요합니다. Goldwind는 O&M 비용이 60% 이상 절감된다고 주장합니다.
OEM |
진전 |
골드윈드 |
2021년 10월 - 신장 다반청에서 그리드 연결 및 최대 부하 상태의 세계 최초 슬라이딩 메인 베어링 프로토타입(4MW 반직접 구동, 부하 밀도 +20%, 유지 관리 비용 -60%) 롤링/슬라이딩 범용 인터페이스를 갖춘 16MW 해양 유닛; 6MW 완전 자유도 테스트 장비를 구축했습니다. |
상상하다 |
기어박스 슬라이딩 베어링에 대한 글로벌 벤치마크: 2021년 최초의 3.3MW 슬라이딩 베어링 기어박스, 누적 설치 수가 1,000개를 초과하고 5년 동안 무고장; 새로운 장치는 90% 이상의 슬라이딩 베어링을 채택할 것입니다. 자체 개발한 슬라이딩 베어링을 장착한 2025년 Model Z Pro(14-18MW)는 메인 샤프트/발전기 베어링으로 확장할 계획입니다. |
기타 |
Electric Wind Power는 Chongde 방사형 + 스러스트 슬라이딩 베어링을 구입했습니다. CSSC Haizhuang 6.25MW, Harbin Electric 2MW 프로토타입 검증. |
SUND: 유체역학적 슬라이딩 베어링 부문 중국 1위(세계 6위); 설계 및 테스트 장비 DNV-GL 인증; 최초의 완전 자동 레이저 클래딩 생산 라인; 소규모 배치 시험에서 16MW 유성 핀 슬라이딩 베어링; 2023년 윈드 슬라이딩 베어링 수익 +275%, 2025년에는 두 배로 예상 SKF는 6.96%를 보유하고 '롤링 대신 슬라이딩'에 협력합니다. 2025년 매출은 6억 1900만 위안(+19.5%), 2026년 1분기 1억 6200만 위안(+34.6%)입니다.
Shenke: 두꺼운 벽 슬라이딩 베어링 분야 최초 상장 회사, Goldwind 및 Mingyang 공급; 2025년 해상풍력 자회사 설립 국영 그룹은 2026년 초에 지배 지분을 인수했습니다.
Chang Sheng Bearing: 6MW 반직접 구동 기어박스 슬라이딩 베어링 테스트를 완료하고 현장 시험용으로 제공되었습니다.
Shuangfei: 초대형 동력 기어박스 슬라이딩 베어링 대량 생산; Jinlei가 샘플 배송을 완료했습니다.
해외 : Miba(2019년부터 양산, 용량 확대, 20MW 가능 주장), Winergy, RENK, Kingsbury, Waukesha, GGB 등
이중 공급 및 반직접 구동/중속 영구 자석 장치는 주축 슬라이딩 베어링의 주요 대상입니다. 직접 구동 장치는 속도가 매우 낮고 직경이 크기 때문에 유막 형성이 가장 어렵고 공개 진행도 가장 적습니다.
현재 핵심 기술 과제 : 매우 낮은 속도(0.2m/s 미만)에서의 유막 형성, 시작-정지 마모 및 대형 패드의 크기/무게 균형. 터빈이 더 큰 MW와 더 깊은 수심으로 이동함에 따라 메인 샤프트 베어링은 증가하는 접촉 응력, 피로 수명 제약 및 높은 O&M 비용에 직면해 있습니다. '구르는 대신 슬라이딩' - 기존 롤링 베어링을 대체하기 위해 대형 슬라이딩 베어링을 사용 - 유막 하중 공유, 균일한 응력 분포, 충격 저항, 콤팩트한 구조 및 더 나은 수명주기 비용을 제공하여 차세대 메인 샤프트 기술의 핵심 탐색 방향이 됩니다.
우리 회사는 대규모 분야에서 다년간의 경험을 가지고 있습니다. 슬라이딩 베어링 .재료 선택, 구조 설계, 윤활 시뮬레이션, 정밀 제조, 테스트 및 검증에 이르기까지 전체 체인 기능을 갖춘 우리는 중장비, 해양, 야금 및 기타 고부하 조건에 제품을 적용하여 풍부한 엔지니어링 경험을 축적해 왔습니다. 풍력 메인 샤프트 슬라이딩 베어링이라는 신흥 분야에서 우리는 OEM, 베어링 동료 및 연구 기관과의 협력을 모색하여 기술 타당성, 프로토타입 시험 및 현장 검증을 공동으로 진행하여 풍력 산업의 비용 절감, 효율성 개선 및 신뢰성 향상을 위한 혁신적인 솔루션에 기여할 수 있기를 기대합니다.
