國內(nèi)風電齒輪箱產(chǎn)業(yè)現(xiàn)況和發(fā)展建議

　　摘 要：面對風電產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩、市場競爭激烈的困境，齒輪箱企業(yè)應抓住機遇，做好轉(zhuǎn)型調(diào)整，與整機企業(yè)一同強化科技支撐體系，打好基礎，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
　　關鍵詞：風電機組齒輪箱；產(chǎn)品研發(fā)；可靠性

　　0 前言
　　我國風電業(yè)經(jīng)歷過井噴式發(fā)展和高速投資擴張后，產(chǎn)業(yè)形勢并不樂觀，產(chǎn)能過剩、設備利用率低下、債務纏身使某些企業(yè)陷入虧損漩渦。不管是整機廠還是零部件廠，均面臨這一尷尬的局面。但是，面對資源短缺和環(huán)境保護的巨大壓力，國家加快發(fā)展可再生能源的政策不會改變，政府將出臺多項措施，幫助企業(yè)逐步走出困境。機遇和挑戰(zhàn)并存，這給行業(yè)帶來希望。風電整機和零部件產(chǎn)業(yè)都必須嚴控產(chǎn)能非理性擴張，進行必要的整合，做好轉(zhuǎn)型升級，練好內(nèi)功，為今后長期健康發(fā)展創(chuàng)造條件[1]。
　　1 齒輪箱是風電機組關鍵部件的薄弱環(huán)節(jié)
　　機組傳動系統(tǒng)是一個復雜的應力多變的系統(tǒng)，不單只是系統(tǒng)中的傳動機械，包括機座支架、機艙布置、風輪結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)和控制方式等，相互關聯(lián)，相互影響。任何一個環(huán)節(jié)有問題都可能使機組無法正常運轉(zhuǎn)。齒輪箱在傳統(tǒng)風電機組中用于風輪與發(fā)電機之間傳遞動力和增速，是風電機組的關鍵部件，承受著來自風輪變化多端的載荷和發(fā)電機電網(wǎng)一方的沖擊，也是機組中的薄弱環(huán)節(jié)。
　　 風力發(fā)電設備多安裝在荒郊野外，并支撐在近百米的塔架上。惡劣的工作環(huán)境和高昂的安裝維護成本為一般工業(yè)設備無法比擬。如果風電齒輪箱發(fā)生內(nèi)部故障，在機艙內(nèi)基本上無法處理，需出動數(shù)百噸級的吊車，進行產(chǎn)品調(diào)換，維護成本也隨之大幅度提高。企業(yè)會因此耗掉很多成本。因此，對機組零部件的質(zhì)量要求近乎苛刻，任何細小問題都不能掉以輕心。企業(yè)為此加大了資金的投入，動輒上億或數(shù)億的技改設備購置讓企業(yè)不堪重負，再加上需要大量高級技術人才和工業(yè)化的基礎，非一般企業(yè)所能承受。這使得前些年爭相進入風電領域的一些企業(yè)壓力巨大。
　　零部件企業(yè)不斷擴大產(chǎn)能為整機企業(yè)需求配套；另一方面，又要不斷開發(fā)新的機型，滿足機組常年更新的要求。產(chǎn)品的更新和成型須要經(jīng)歷一定的程序，得到用戶的認可周期更長。因此，風電設備零部件市場始終存在著發(fā)展不平衡的狀況。
　　目前我國大多數(shù)風電機組是以引進歐洲技術或是以產(chǎn)品生產(chǎn)許可證方式進行的，從國外引進的只是風力發(fā)電機組的集成技術，并不包括像齒輪箱、電機等具體部件的設計制造技術。風電齒輪箱設計則是參照引進技術中的齒輪箱采購規(guī)范并參照國外樣機進行的，齒輪箱的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接尺寸多數(shù)按國外機組要求進行類比設計。由于機組的形式多種多樣，企業(yè)即使引進了某一項技術，也無法滿足眾多整機用戶的需要。
　　2 各種機型并存發(fā)展
　　以市場商用機組的份額來看，未來若干年，具有齒輪傳動的雙饋機組仍然是主流。這種傳統(tǒng)的機型注重高功率密度設計，具有多年運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，穩(wěn)定性較好。另一方面，直驅(qū)型機組和混合傳動機組將按一定比例逐年遞增，市場份額逐漸增長。直驅(qū)型機組取消齒輪箱后，縮短了傳動鏈，簡化了機艙結(jié)構(gòu)，降低了精密機械傳動的故障風險。但直驅(qū)型機組的低功率密度設計造成發(fā)電機體積龐大，運輸?shù)跹b困難，難以適應特殊條件的需要。發(fā)電機的尺寸加大，對零部件供應商的制造能力也是一個挑戰(zhàn)，近年來稀土金屬不斷漲價也給永磁電機制造增加了障礙[2]。
　　為了減小機組尺寸，采取的一種折衷方法是仍然采用增加齒輪傳動的方式，即所謂的半直驅(qū)、混合驅(qū)動或緊湊型的機組等。盡量采用緊湊發(fā)電機結(jié)構(gòu)，齒輪箱速比的減小對延長機組壽命也有利。
　　將齒輪箱與機架底座做成一體，或省去主軸，將齒輪箱掛在巨大的軸承上。這些措施也能夠節(jié)省機艙體積，縮短傳動鏈。但這種情況下，昂貴的軸承既要承受軸向力、徑向力，又要承受風輪的顛覆力矩，會帶來新的故障風險。