Groot windturbine-aslager met lage snelheid - glijdt in plaats van rolt

Dit rapport introduceert de vervanging van traditionele wentellagers (Tenlagers SRB / Dubbelrijige Kegellagers TRB) in grote hoofdassen van windturbines (toerental 10–30 tpm) door glijlagers. Wentellagers zijn afhankelijk van punt-lijncontact, terwijl glijlagers een hydrodynamische oliefilm gebruiken tussen de tap en de lagerblokken voor de overdracht van belasting door contact met het oppervlak.

'Glijden in plaats van rollen' is een deterministische trend die wordt aangedreven door de opschaling van windturbines, kostenreductie en eisen aan de betrouwbaarheid. Deze transitie is al volwassen in versnellingsbakken en gaat in volumeproductie (ZF heeft meer dan 3000 eenheden geleverd, NGC 12000+, de zelfontwikkelde glijlagers van Envision hebben de 1000 eenheden overschreden zonder enige storing). De hoofdas (langzame as) is de volgende grens: Goldwind installeerde in 2021 het eerste prototype van de glijdende hoofdas ter wereld, en de industrie gaat over van prototypevalidatie naar productie in kleine series. De theoretische vervangingsratio voor hoofdassen kan oplopen tot 100%, met een mondiaal marktpotentieel van meer dan RMB 20 miljard.

1. Typische systeemconfiguratie

Gesplitste radiale lagerbus (bijv. ontwerp met 9 remblokken) rond de tap, elk afzonderlijk vervangbaar.

Drukkussens (bijv. ontwerp met 6 pads) om axiale belastingen te dragen.

Geforceerd smeersysteem: oliecirculatie, koeling, filtratie en labyrintafdichtingen.

Kantelkussen/gesegmenteerde structuur om asdoorbuiging en verkeerde uitlijning op te vangen.

Typische parameters van het Shanghai Jiao Tong University Chongqing Research Institute: lage snelheid <0,1 m/s, zware belasting >15 MPa, frequente start-stop, levensduur van 20 jaar.

2. Drie knelpunten bij wentellagers bij opschaling

Tegenwoordig worden windturbines grootschalig en zwaar uitgevoerd. De megawatttechnologie van offshore windturbines wordt voortdurend verbeterd, wat op zijn beurt de vervanging van technologieën dwingt.

1. Knelpunt in grootte: onshore >15 MW, offshore >20 MW – de loopbaandiameter van wentellagers van de hoofdas nadert de productielimieten.

2. Faalknelpunt: witte etsscheuren (WEC) en elektrische putjes zijn veel voorkomende faalwijzen geworden; NREL-statistieken tonen aan dat defecten aan wentellagers verantwoordelijk zijn voor meer dan 67% van de versnellingsbakfouten.

3. Knelpunt in kosten en lokalisatie: het lokalisatiepercentage van hoofdaslagers bedraagt ​​slechts ongeveer 35%, versnellingsbaklagers worden bijna allemaal geïmporteerd – een cruciaal 'smoorpunt'.

Van 1 MW tot 10 MW neemt het buigmoment van de hoofdas ongeveer 25 keer toe, wat veel groter is dan de stuwkrachtgroei (~11 keer). Door het buigmoment gedomineerde omstandigheden zijn precies de omstandigheden waarin het contact met het glijlageroppervlak uitblinkt.

3. Voordelen van glijlagers ten opzichte van wentellagers

• Inkoopkosten verlaagd met ~30%, O&M-kosten met ~60%, totale reductie van turbinekosten ~6,5% (CICC); kostenreductie gedurende de levenscyclus ~4,5% (Guosheng).

• Geen rolelementen, waardoor putjes, WEC en elektrische putjes inherent worden vermeden; oliefilmdemping absorbeert trillingen.

• Gesegmenteerde pads maken vervanging van één pad aan de top van de toren mogelijk. Voor offshore vervanging van hoofdlagers is een kraanschip nodig met een dagelijkse huur van ~$250.000; Goldwind claimt O&M-kostenreductie van >60%.

4.OEM- en supply chain-vooruitgang

4.1 Binnenlandse OEM's

OEM	Voortgang
Goudwind	Oktober 2021 - 's werelds eerste prototype van een glijdend hoofdlager, aangesloten op het elektriciteitsnet en op volle belasting in Dabancheng, Xinjiang (4 MW semi-directe aandrijving, belastingsdichtheid +20%, onderhoudskosten -60%); 16 MW offshore-eenheid gereserveerd met universele rol-/schuifinterface; gebouwde 6 MW testopstelling met volledige vrijheidsgraad.
Stel je voor	Wereldwijde benchmark voor glijlagers van versnellingsbakken: eerste 3,3 MW glijlagerversnellingsbak in 2021, cumulatieve installaties overschreden 1.000 eenheden met 5 jaar nul storingen; nieuwe eenheden zullen >90% glijlagers gebruiken; 2025 Model Z Pro (14-18 MW) uitgerust met zelfontwikkelde glijlagers, plannen om uit te breiden naar hoofdas-/generatorlagers.
Anderen	Electric Wind Power gekocht Chongde radiale + stuwkracht glijlagers; CSSC Haizhuang 6,25 MW, Harbin Electric 2 MW prototypeverificatie.

4.2 Lager leveranciers:

SUND: nr. 1 in China (nr. 6 wereldwijd) voor hydrodynamische glijlagers; ontwerp en testopstelling DNV-GL gecertificeerd; eerste volautomatische productielijn voor lasercladden; 16 MW planetaire penglijlagers in kleine batchtest; Inkomsten uit windglijlagers in 2023 +275%, naar verwachting verdubbeld in 2025; SKF heeft een belang van 6,96% en werkt mee aan 'glijden in plaats van rollen'; Omzet 2025 RMB 619 miljoen (+19,5%), Q1 2026 RMB 162 miljoen (+34,6%).

Shenke: eerste beursgenoteerde onderneming voor dikwandige glijlagers, levert Goldwind en Mingyang; in 2025 een dochteronderneming voor offshore windenergie opzetten; Een staatsgroep nam begin 2026 een meerderheidsbelang.

Chang Sheng -lager: voltooide tests van glijlagers met semi-directe aandrijving van 6 MW, geleverd voor veldtest.

Shuangfei: massaproductie van glijlagers met ultragroot vermogen; Jinlei voltooide de levering van monsters.

Internationaal: Miba (massaproductie sinds 2019, capaciteitsuitbreiding, claim 20 MW haalbaar), Winergy, RENK, Kingsbury, Waukesha, GGB, etc.

5. Tijdlijn van adoptie

Dubbel gevoede en semi-directe aandrijving / permanente magneeteenheden met gemiddelde snelheid zijn de belangrijkste doelen voor glijlagers van de hoofdas; eenheden met directe aandrijving hebben een extreem lage snelheid en een grote diameter, waardoor de opbouw van oliefilms het moeilijkst is, met de minste publieke vooruitgang.

Huidige belangrijkste technische uitdagingen : opbouw van oliefilm bij zeer lage snelheden (<0,2 m/s), start-stop-slijtage en compromissen tussen maat en gewicht voor grote remblokken. Naarmate turbines in de richting van grotere MW en diepere wateren bewegen, wordt het lager van de hoofdas geconfronteerd met toenemende contactspanning, beperkingen van de levensduur door vermoeidheid en hoge O&M-kosten. 'Glijden in plaats van rollen' – waarbij gebruik wordt gemaakt van grote glijlagers ter vervanging van traditionele wentellagers – biedt een verdeling van de oliefilmbelasting, een uniforme spanningsverdeling, slagvastheid, een compacte structuur en betere levenscycluskosten, waardoor het een belangrijke onderzoeksrichting wordt voor de volgende generatie hoofdastechnologie.

Ons bedrijf heeft jarenlange ervaring in de grote glijlagers , met volledige ketenmogelijkheden, van materiaalkeuze, structureel ontwerp, smeringssimulatie, precisieproductie tot testen en validatie. We hebben onze producten toegepast in zwaar materieel, de scheepvaart, de metallurgie en andere omstandigheden met hoge belasting, waardoor we een rijke technische ervaring hebben opgebouwd. Voor het opkomende gebied van hoofdasglijlagers voor windenergie kijken we ernaar uit om de samenwerking met OEM's, lagerconcurrenten en onderzoeksinstellingen te verkennen – waarbij we gezamenlijk de technische haalbaarheid, prototypeproeven en veldvalidatie bevorderen – om innovatieve oplossingen bij te dragen voor kostenreductie, efficiëntieverbetering en hogere betrouwbaarheid in de windenergie-industrie.