全系列風力發電特種潤滑劑的研制

上海禾泰特種潤滑科技股份有限公司    上海應用技術大學

上海禾泰特種潤滑科技股份有限公司(簡稱禾泰公司)于2018年7月10日在新三板掛牌上市(832741),是行業內首家登陸資本市場的特種合成高端潤滑劑供應商和特種潤滑新材料應用方向的高科技公司。公司致力于為中國市場風電、航空航天、軌道交通、機械制造等行業,提供全方位的特種合成節能環保潤滑材料、技術咨詢與服務。

禾泰公司注重校企合作,先后完成助推計劃、聯盟計劃等眾多產學研合作項目。與上海應用技術大學共建“產品需求提出→產品研發→中試→放大→市場應用→改進→同類產品研發推廣良好的研發循環模式”,集研發、生產、OEM和服務三位一體,獨創“TSL全套潤滑管理服務”,以管理和模式創新助力產品市場推廣,使公司經營和業績健康穩步上升。2018年至今,產品銷售量和產值已在2017年基礎上實現雙倍增長。

一、產學研合作的主要做法

(一)項目攻關和產業鏈協同發展

1、創新型合作模式

禾泰公司打破了傳統的單純以技術開發形式的校企合作模式,形成了穩定緊密的校企合作模式和機制。根據市場需求為導向,企業為技術創新主體,并提出研究方向和攻關難題,在企業內部共建了研發實驗室、產品中試基地和學生實習平臺。學校提供技術支撐和研究方案,以利益共享、風險同擔的方式,開展研發經費、技術、人才等方面全面合作,形成聯系緊密、資源互補和緊密合作的基地型產學研合作模式。上海應用技術大學的韓生教授,被企業聘任為研發總工,負責企業產品的開發、技術服務等工作;并由該校教授1名,副教授3名,博士4名、研究生、本科生和企業的技術人員,組成企業研發團隊核心成員。企業負責提供實驗場地、研發資金,雙方共同成立研發中心,充分有效利用企業、高校的場地和儀器資源。雙方約定,在后續共同開發的新產品中,企業承諾百分之十的產品利潤作為高校的研發費用。

圖1 本項目主要參與人員合影(左四、五為企業和學校負責人:王瑞興和韓生)

2、技術-生產鏈協同發展

風電潤滑劑是一種專業用于風電機組高效運維的特種潤滑產品。隨著我國風電事業飛速斷發展,風電裝機數量不斷攀升,風電特種潤滑劑需求量也同步增長。當前國內風電潤滑市場處于國際品牌壟斷局面,國產品牌質量相比國際品牌較差。在產學研過程中,針對風電機組不同部位,不同部件工作的運行需求,進行高端化、精細化、系列化、功能化、綠色化定向開發。基于產品綜合性能提高、工藝優化創新、工業化生產質量控制等問題,選用噻二唑類化合物含硫劑和烷氧基磷酸鹽含磷抗磨劑,協同增強潤滑油的極壓抗磨性能;利用聚四氟乙烯和納米碳酸鈣激發油品減磨性能;將三硼酸鉀中性分散液,通過電子離子團定向移動發揮極壓抗磨作用,提高油品的熱氧化安定性、防銹防腐蝕性、環保性;以聚脲長壽命基礎脂,以芳香胺、脂肪胺和環烷胺,提高聚脲脂的機械穩定性和膠體安定性。

公司還以管理和服務創新,促進產品市場化。項目產品的成功生產,帶動了禾泰公司生產鏈的發展,打破了國際品牌在國內一家獨大的局面,加快了我國高端潤滑劑的國產化發展,使我國潤滑行業向綠色環保節能方向更快發展。

(二)共建研發實體、培養人才

1、共建研發實體

在本次產學研合作中,以禾泰公司為主體,由上應大提供技術支撐,在雙方原有研發實驗室基礎上,建立形成穩定的產學研合作基地(如:先進功能潤滑材料協同創新中心和“工程技術研究中心),擁有全套的潤滑油實驗和檢測設備。在高校技術支持下,禾泰公司實現了產品需求提出→產品研發→中試→放大→市場應用→改進→同類產品研發推廣等良好的研發循環模式(圖3)。例如:剛開始只向市場推出華銳WTG100合成風電軸承潤滑脂,根據風機不同轉速、載荷及水淋等工況需求,以及不同發電機組裝置部件的差異,又開發了華銳WT460合成偏航開式齒輪潤滑劑;結合風電機組液壓系統特殊工況需求,再開發了華銳HLP無灰清凈抗磨液壓油。同時,校企雙方結合企業和市場特質,獨創“TSL全套潤滑管理服務”,根據用戶需求,潤滑本身特點,提供前期推薦、使用、預防,過程監測,應急處理等全套節能環保潤滑解決方案。進而結合產品手冊、自媒體公眾號、傳統網絡等多渠道宣傳助力產品開拓市場。

圖2 校企合作循環研發模式

2、雙向培養人才

校企雙方旨在通過本次合作建立長期、穩定的合作關系,定期互訪及舉辦技術論壇,實現校企雙方人才共同提升。韓生教授等高校人員到企業掛職,定期進行技術培訓和實時指導,而企業人員定期到高校學習先進科研方法和技術。研究生到企業進行科研,大學生到企實習增加企業工作閱歷,培養實操能力,達到為企業實時輸出優秀人才的目的。

二、產學研合作主要成績

(一)技術突破

校企共同研制全系列高性能風電特種潤滑新產品。例如:海格森SMP320全合成抗微點蝕工業齒輪油、華銳WTG100合成風電軸承潤滑脂、華銳WT460合成偏航開式齒輪潤滑劑、華銳HLP無灰清凈抗磨液壓油等。

圖3 基于風電機不同部位研制全系列風電潤滑產品

與國內外企業同類產品比較,具有如下特點:

(1)SMP320全合成抗微點蝕工業齒輪油:產品極壓、抗磨性能突出,優于國外產品2個等級以上;油品粘度指數較國外品牌多30以上,適于寬溫操作范圍;旋轉氧彈高達2549min,滿足風電齒輪油5年超長換油周期。經多家用戶初裝和現場實際使用并經廣州機械科學研究院有限公司、上海潤凱油液監測有限公司、上海金藝檢測技術有限公司等第三方權威機構檢測表明,該產品可完全替代進口品牌產品并用于苛刻的工況環境;經中科院上海分院查新咨詢報告,技術水平達到國際先進水平。該產品已率先在國內取得風電行業權威認證:Siemens Flender第15版本全合成抗微點蝕認證。

(2)WTG100合成風電軸承潤滑脂:氧化安定性壓力降為21Kpa,鋼網分油為0.38%,無卡咬負荷PB值為2335N,燒結負荷PD不低于7845N,而國外某品牌產品的氧彈壓力降為39Kpa,鋼網分油為1.9%,PB值為1049N。項目產品在抗氧化、膠體安定性和極壓抗磨性上具有明顯創新,先進性突出。產品在國華、遠大、大唐等多家用戶試用,效果優異,可完全替代某知名進口品牌,經查新,技術位于國際先進水平。

(3)華銳WT460合成偏航開式齒輪潤滑劑:產品氧化安定性壓力降為18Kpa,可顯著延長產品試用壽命;鋼網分油為0.28%,高溫使用幾乎不分油,有效保證基礎油不流失,從而保證有效的潤滑;水淋流失量為1.1%,有效防止水沖淋導致潤滑脂流失,保證齒面的充分潤滑;PB值為1490N,燒結負荷PD值大于7845N,與國際同類產品相比,具有更高極壓抗磨性能,可保護齒面不受極壓磨損,延長設備的使用壽命。

(4)華銳HLP無灰清凈抗磨液壓油:具有優異的抗磨性、抗泡性、高低溫性能、防銹性和空氣釋放性能,可以更好地滿足各種工業液壓系統的要求。產品符合主要國際標準和規格,并率先于行業內通過全球最苛刻的丹尼森DENISON HF-0 液壓油認證,是現代液壓系統尤其是伺服系統的理想用油。

圖4 項目產品榮獲上海市高新技術成果轉化項目認定證書

(二)對風力發電產業發展做出貢獻

本項目的全系列新型風力發電特種潤滑劑,分別應用于風電機組主齒輪箱和主軸軸承、偏航軸承、變槳軸承、液壓傳動設備等部位,與同類產品相比,具有明顯的技術和價格競爭優勢,通過創新性的服務模式,服務更加全面及時,突破國外技術封鎖,降本增效,綜合性能和性價比更高。產品通過國際認證,得到行業客戶高度認可,打破了國際品牌長期壟斷的局面,推進了風電行業潤滑產品的國產化;促進了風電潤滑產品的民族化進程,市場份額不斷提高,也帶動了上游基礎油和添加劑市場發展。

近年來,我國風電事業飛速斷發展,風電裝機數量不斷攀升(2016年風電裝機量168730MW,全球市場份額約34%),國家能源部《風電發展“十三五”規劃》制定的發展目標,到2020年底,風電累計并網裝機容量確保達到2.1億千瓦以上。因此必將帶動風電特種潤滑劑需求量同步增長。

校企雙方基于高端化、精細化、系列化、功能化、綠色化思路定向開發專業風電潤滑產品。“TSL全套潤滑管理服務”為客戶提供全套特種合成節能環保潤滑解決方案,結合電子商務平臺、技術交流等渠道助力產品市場推廣,逐步提升市場占有率。目前已與沈陽遠大、沈陽鼓風機、大唐風電、國電通遼等多家風電場合作,多個風電投標項目正在進行,多家企業初步達成合作意向。

(三)獲得自主知識產權和有關認證

1、合作期間申請24項發明專利,其中授權13項。

圖5 項目產品獲得中國發明專利授權

2、完成美國NSF食品級、德國西門子抗微點蝕齒輪油等的各種國際認證5項。

3、完成上海市高新成果轉化項目認定8項。

(四)培養學生和企業技術人員

截止2018年,企業設立了“禾泰精英助學金”,資助學校優秀學生完成學業。雙方聯合培養6名研究生,他們的主要成果均在禾泰公司完成。憑借項目研發獲得的成果,共計3人獲上海市優秀畢業生、1人獲校優秀畢業生,3人獲研究生國家獎學金,以及上海市科創杯、挑戰杯等10多項省級及以上獎項。另有80多名本科生完成實習,部分優秀畢業生與企業簽約工作。近30名企業技術人員和員工獲得相關專業培訓,基于項目成果,多名員工完成職稱認定,創新研發能力顯著提高。

(五)獲良好經濟和社會效益

產學研合作為企業帶來較高的經濟效益。其中,2017年企業新增產值約237.29萬元,預計2018年12月份的新增產值將是2017年的260%左右。基于當前發展勢頭與在談項目情況,預期2019年銷售額將在2018年基礎上再倍增,直接經濟效益可觀。

此外,動風力發電特種潤滑劑的國產化,可取代高耗低端潤滑產品,打破國際品牌的市場壟斷和技術封鎖,具有較大的社會效益。

三、下一步產學研深化合作的打算

通過產學研深化合作,將高校的技術、人才優勢與企業的市場優勢相結合,在提升禾泰公司產品科技含量的同時,促進了應用技術型高校新技術的轉移與應用。

公司將繼續與上海應用技術大學,在高鐵軌交行業特種潤滑和生物可降解型潤滑油等方面,進一步深化產學研合作,全面實現公司產品全面化和綠色化,為公司的快速發展奠定更堅實的技術和經濟基礎。

圖6 校企產學研深化合作工作會議

四、總結

產學研工作,不僅是解決日常研發難題的重要途徑,更是企業拓展技術來源的重要渠道、開展基礎研究的重要基地、培育技術人才的重要平臺、爭取政策支持的重要要素。

該產學研合作,校企共建“產品需求提出→產品研發→中試→放大→市場應用→改進→同類產品研發推廣”的研發循環模式,并以管理和模式創新助力產品市場推廣,使禾泰公司得以快速成長。企業不僅增強了自主創新的理念,同時對企業生產管理起到了巨大的推動作用。

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