全系列风力发电特种润滑剂的研制

上海禾泰特种润滑科技股份有限公司    上海应用技术大学

上海禾泰特种润滑科技股份有限公司(简称禾泰公司)于2018年7月10日在新三板挂牌上市(832741),是行业内首家登陆资本市场的特种合成高端润滑剂供应商和特种润滑新材料应用方向的高科技公司。公司致力于为中国市场风电、航空航天、轨道交通、机械制造等行业,提供全方位的特种合成节能环保润滑材料、技术咨询与服务。

禾泰公司注重校企合作,先后完成助推计划、联盟计划等众多产学研合作项目。与上海应用技术大学共建“产品需求提出→产品研发→中试→放大→市场应用→改进→同类产品研发推广良好的研发循环模式”,集研发、生产、OEM和服务三位一体,独创“TSL全套润滑管理服务”,以管理和模式创新助力产品市场推广,使公司经营和业绩健康稳步上升。2018年至今,产品销售量和产值已在2017年基础上实现双倍增长。

一、产学研合作的主要做法

(一)项目攻关和产业链协同发展

1、创新型合作模式

禾泰公司打破了传统的单纯以技术开发形式的校企合作模式,形成了稳定紧密的校企合作模式和机制。根据市场需求为导向,企业为技术创新主体,并提出研究方向和攻关难题,在企业内部共建了研发实验室、产品中试基地和学生实习平台。学校提供技术支撑和研究方案,以利益共享、风险同担的方式,开展研发经费、技术、人才等方面全面合作,形成联系紧密、资源互补和紧密合作的基地型产学研合作模式。上海应用技术大学的韩生教授,被企业聘任为研发总工,负责企业产品的开发、技术服务等工作;并由该校教授1名,副教授3名,博士4名、研究生、本科生和企业的技术人员,组成企业研发团队核心成员。企业负责提供实验场地、研发资金,双方共同成立研发中心,充分有效利用企业、高校的场地和仪器资源。双方约定,在后续共同开发的新产品中,企业承诺百分之十的产品利润作为高校的研发费用。

图1 本项目主要参与人员合影(左四、五为企业和学校负责人:王瑞兴和韩生)

2、技术-生产链协同发展

风电润滑剂是一种专业用于风电机组高效运维的特种润滑产品。随着我国风电事业飞速断发展,风电装机数量不断攀升,风电特种润滑剂需求量也同步增长。当前国内风电润滑市场处于国际品牌垄断局面,国产品牌质量相比国际品牌较差。在产学研过程中,针对风电机组不同部位,不同部件工作的运行需求,进行高端化、精细化、系列化、功能化、绿色化定向开发。基于产品综合性能提高、工艺优化创新、工业化生产质量控制等问题,选用噻二唑类化合物含硫剂和烷氧基磷酸盐含磷抗磨剂,协同增强润滑油的极压抗磨性能;利用聚四氟乙烯和纳米碳酸钙激发油品减磨性能;将三硼酸钾中性分散液,通过电子离子团定向移动发挥极压抗磨作用,提高油品的热氧化安定性、防锈防腐蚀性、环保性;以聚脲长寿命基础脂,以芳香胺、脂肪胺和环烷胺,提高聚脲脂的机械稳定性和胶体安定性。

公司还以管理和服务创新,促进产品市场化。项目产品的成功生产,带动了禾泰公司生产链的发展,打破了国际品牌在国内一家独大的局面,加快了我国高端润滑剂的国产化发展,使我国润滑行业向绿色环保节能方向更快发展。

(二)共建研发实体、培养人才

1、共建研发实体

在本次产学研合作中,以禾泰公司为主体,由上应大提供技术支撑,在双方原有研发实验室基础上,建立形成稳定的产学研合作基地(如:先进功能润滑材料协同创新中心和“工程技术研究中心),拥有全套的润滑油实验和检测设备。在高校技术支持下,禾泰公司实现了产品需求提出→产品研发→中试→放大→市场应用→改进→同类产品研发推广等良好的研发循环模式(图3)。例如:刚开始只向市场推出华锐WTG100合成风电轴承润滑脂,根据风机不同转速、载荷及水淋等工况需求,以及不同发电机组装置部件的差异,又开发了华锐WT460合成偏航开式齿轮润滑剂;结合风电机组液压系统特殊工况需求,再开发了华锐HLP无灰清净抗磨液压油。同时,校企双方结合企业和市场特质,独创“TSL全套润滑管理服务”,根据用户需求,润滑本身特点,提供前期推荐、使用、预防,过程监测,应急处理等全套节能环保润滑解决方案。进而结合产品手册、自媒体公众号、传统网络等多渠道宣传助力产品开拓市场。

图2 校企合作循环研发模式

2、双向培养人才

校企双方旨在通过本次合作建立长期、稳定的合作关系,定期互访及举办技术论坛,实现校企双方人才共同提升。韩生教授等高校人员到企业挂职,定期进行技术培训和实时指导,而企业人员定期到高校学习先进科研方法和技术。研究生到企业进行科研,大学生到企实习增加企业工作阅历,培养实操能力,达到为企业实时输出优秀人才的目的。

二、产学研合作主要成绩

(一)技术突破

校企共同研制全系列高性能风电特种润滑新产品。例如:海格森SMP320全合成抗微点蚀工业齿轮油、华锐WTG100合成风电轴承润滑脂、华锐WT460合成偏航开式齿轮润滑剂、华锐HLP无灰清净抗磨液压油等。

图3 基于风电机不同部位研制全系列风电润滑产品

与国内外企业同类产品比较,具有如下特点:

(1)SMP320全合成抗微点蚀工业齿轮油:产品极压、抗磨性能突出,优于国外产品2个等级以上;油品粘度指数较国外品牌多30以上,适于宽温操作范围;旋转氧弹高达2549min,满足风电齿轮油5年超长换油周期。经多家用户初装和现场实际使用并经广州机械科学研究院有限公司、上海润凯油液监测有限公司、上海金艺检测技术有限公司等第三方权威机构检测表明,该产品可完全替代进口品牌产品并用于苛刻的工况环境;经中科院上海分院查新咨询报告,技术水平达到国际先进水平。该产品已率先在国内取得风电行业权威认证:Siemens Flender第15版本全合成抗微点蚀认证。

(2)WTG100合成风电轴承润滑脂:氧化安定性压力降为21Kpa,钢网分油为0.38%,无卡咬负荷PB值为2335N,烧结负荷PD不低于7845N,而国外某品牌产品的氧弹压力降为39Kpa,钢网分油为1.9%,PB值为1049N。项目产品在抗氧化、胶体安定性和极压抗磨性上具有明显创新,先进性突出。产品在国华、远大、大唐等多家用户试用,效果优异,可完全替代某知名进口品牌,经查新,技术位于国际先进水平。

(3)华锐WT460合成偏航开式齿轮润滑剂:产品氧化安定性压力降为18Kpa,可显著延长产品试用寿命;钢网分油为0.28%,高温使用几乎不分油,有效保证基础油不流失,从而保证有效的润滑;水淋流失量为1.1%,有效防止水冲淋导致润滑脂流失,保证齿面的充分润滑;PB值为1490N,烧结负荷PD值大于7845N,与国际同类产品相比,具有更高极压抗磨性能,可保护齿面不受极压磨损,延长设备的使用寿命。

(4)华锐HLP无灰清净抗磨液压油:具有优异的抗磨性、抗泡性、高低温性能、防锈性和空气释放性能,可以更好地满足各种工业液压系统的要求。产品符合主要国际标准和规格,并率先于行业内通过全球最苛刻的丹尼森DENISON HF-0 液压油认证,是现代液压系统尤其是伺服系统的理想用油。

图4 项目产品荣获上海市高新技术成果转化项目认定证书

(二)对风力发电产业发展做出贡献

本项目的全系列新型风力发电特种润滑剂,分别应用于风电机组主齿轮箱和主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、液压传动设备等部位,与同类产品相比,具有明显的技术和价格竞争优势,通过创新性的服务模式,服务更加全面及时,突破国外技术封锁,降本增效,综合性能和性价比更高。产品通过国际认证,得到行业客户高度认可,打破了国际品牌长期垄断的局面,推进了风电行业润滑产品的国产化;促进了风电润滑产品的民族化进程,市场份额不断提高,也带动了上游基础油和添加剂市场发展。

近年来,我国风电事业飞速断发展,风电装机数量不断攀升(2016年风电装机量168730MW,全球市场份额约34%),国家能源部《风电发展“十三五”规划》制定的发展目标,到2020年底,风电累计并网装机容量确保达到2.1亿千瓦以上。因此必将带动风电特种润滑剂需求量同步增长。

校企双方基于高端化、精细化、系列化、功能化、绿色化思路定向开发专业风电润滑产品。“TSL全套润滑管理服务”为客户提供全套特种合成节能环保润滑解决方案,结合电子商务平台、技术交流等渠道助力产品市场推广,逐步提升市场占有率。目前已与沈阳远大、沈阳鼓风机、大唐风电、国电通辽等多家风电场合作,多个风电投标项目正在进行,多家企业初步达成合作意向。

(三)获得自主知识产权和有关认证

1、合作期间申请24项发明专利,其中授权13项。

图5 项目产品获得中国发明专利授权

2、完成美国NSF食品级、德国西门子抗微点蚀齿轮油等的各种国际认证5项。

3、完成上海市高新成果转化项目认定8项。

(四)培养学生和企业技术人员

截止2018年,企业设立了“禾泰精英助学金”,资助学校优秀学生完成学业。双方联合培养6名研究生,他们的主要成果均在禾泰公司完成。凭借项目研发获得的成果,共计3人获上海市优秀毕业生、1人获校优秀毕业生,3人获研究生国家奖学金,以及上海市科创杯、挑战杯等10多项省级及以上奖项。另有80多名本科生完成实习,部分优秀毕业生与企业签约工作。近30名企业技术人员和员工获得相关专业培训,基于项目成果,多名员工完成职称认定,创新研发能力显著提高。

(五)获良好经济和社会效益

产学研合作为企业带来较高的经济效益。其中,2017年企业新增产值约237.29万元,预计2018年12月份的新增产值将是2017年的260%左右。基于当前发展势头与在谈项目情况,预期2019年销售额将在2018年基础上再倍增,直接经济效益可观。

此外,动风力发电特种润滑剂的国产化,可取代高耗低端润滑产品,打破国际品牌的市场垄断和技术封锁,具有较大的社会效益。

三、下一步产学研深化合作的打算

通过产学研深化合作,将高校的技术、人才优势与企业的市场优势相结合,在提升禾泰公司产品科技含量的同时,促进了应用技术型高校新技术的转移与应用。

公司将继续与上海应用技术大学,在高铁轨交行业特种润滑和生物可降解型润滑油等方面,进一步深化产学研合作,全面实现公司产品全面化和绿色化,为公司的快速发展奠定更坚实的技术和经济基础。

图6 校企产学研深化合作工作会议

四、总结

产学研工作,不仅是解决日常研发难题的重要途径,更是企业拓展技术来源的重要渠道、开展基础研究的重要基地、培育技术人才的重要平台、争取政策支持的重要要素。

该产学研合作,校企共建“产品需求提出→产品研发→中试→放大→市场应用→改进→同类产品研发推广”的研发循环模式,并以管理和模式创新助力产品市场推广,使禾泰公司得以快速成长。企业不仅增强了自主创新的理念,同时对企业生产管理起到了巨大的推动作用。