十张图带你了解动压油膜滑动轴承行业发展情况 行业目前仍处于成长期、有望保持快速增长态势

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20 蔡志濠 • 2021-12-29 11:34:23  来源:前瞻产业研究院 E13567G1

本文核心数据:轴承市场规模,滑动轴承市场规模,动压油膜滑动轴承市场规模,船用滑动轴承市场规模

轴承已是当代机械设备中不可或缺的基础零部件

轴承伴随人类工业文明的出现而开始步入历史舞台。十六世纪,西方开始兴起了工业革命,到了十八世纪中期,轴承作为独立的机械元件开始出现。到二十世纪初,轴承技术进入了现代发展时期,开始形成了规模庞大的轴承行业。进入二十一世纪,轴承已是当代机械设备中不可或缺的基础零部件,在国民经济各行业应用十分广泛,各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性等各项指标都与轴承有着密切的关系。

根据Grand View Research等的数据,2020年,全球轴承行业市场规模达到1187亿美元,同比增长10.5%;2021年,预计全球轴承行业市场规模将达到1283亿美元;预计2021-2026年全球轴承行业市场规模年均复合增速为8.5%,到2026年全球轴承行业市场规模将达到1929亿美元。

图表1:2016-2026年全球轴承行业市场规模走势及其预测(单位:亿美元,%)

从竞争格局来看,全球轴承行业经过一百多年的发展现已高度集中,国际轴承工业主要被以SKF为首的八大企业所垄断。世界八大著名轴承制造商为瑞典SKF公司,日本NSK、NMB、NTN、JECKET、NACHI公司,美国TIMKEN公司,德国SCHAEFFLER(INA+FAG)公司。目前,全球轴承市场中超过80%的市场份额被八大轴承制造商所占有。世界轴承巨头的核心竞争优势在于:在最大的子行业汽车轴承占据较大的份额并形成牢固的地位;具有门类广泛的高附加值工业轴承产品系列;延伸轴承制造到遍布全球的相关服务领域。

滑动轴承的分类方法以及动压油膜滑动轴承的定义

根据动、静部件之间摩擦的方式的不同,轴承主要可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。根据不同分类标准,滑动轴承可细分如下:

图表2:滑动轴承的分类

根据润滑介质的不同,滑动轴承可以进一步划分为:液体滑动轴承、气体滑动轴承、磁力滑动轴承、自润滑轴承。动压油膜滑动轴承属于液体动压滑动轴承,其按润滑介质分类,属于油润滑轴承,按润滑机理分类,属于动压滑动轴承,其主要依靠轴颈转动带来的流体动压形成相适应的压力油膜将轴承和轴颈表面分隔,从而使金属和金属不发生直接接触,并依靠流体的压力平衡动、静载荷。

滑动轴承行业市场规模

——全球滑动轴承行业市场规模

目前,全球滑动轴承市场规模在整个轴承产业中的占比约为11.9%。随着能源、交通运输、冶金、化工等下游行业的发展,大量机械装备朝着大型、重载、高速的方向发展,对滑动轴承的需求不断上升,不断推动着滑动轴承工业的飞速发展。

根据Verified Market Research的数据,2019年,全球滑动轴承行业市场规模达到127亿美元。根据前瞻产业研究院的数据,2020年,全球滑动轴承行业市场规模达到141亿美元,同比增长10.7%;预计2020-2026年全球滑动轴承行业市场规模的年均复合增速为9.2%,到2026年,全球滑动轴承行业市场规模将达到238亿美元。

图表3:2016-2026年全球滑动轴承行业市场规模走势及其预测(单位:亿美元,%)

——中国滑动轴承行业市场规模

根据前瞻产业研究院的数据,2020年,中国滑动轴承行业市场规模为137.2亿元,同比增长12.4%。2020年以来,朱格拉周期驱动国内制造业复苏,叠加海外需求恢复,带动滑动轴承需求旺盛,行业景气向上。据前瞻产业研究院预计,2021-2026年中国滑动轴承市场规模年均复合增速为9.8%左右,到2026年,中国滑动轴承市场规模将达到240亿元左右。

图表4:2016-2026年中国滑动轴承行业市场规模走势(单位:亿元,%)

动压油膜滑动轴承行业市场规模

——全球动压油膜滑动轴承行业市场规模

根据前瞻产业研究院的数据,2020年,全球动压油膜滑动轴承市场规模达到19.9亿美元,同比增长8.2%;预计2021-2026年全球动压油膜滑动轴承市场规模年均复合增速为10.5%,到2026年,全球动压油膜滑动轴承市场规模将达到36.2亿美元。

图表5:2016-2026年全球动压油膜滑动轴承市场规模走势及预测(单位:亿美元,%)

——中国动压油膜滑动轴承行业市场规模

目前国内有40家左右企业涉及动压油膜滑动轴承制造,60家左右的企业涉及轴瓦等轴承配件制造。根据前瞻产业研究院的数据,2020年,中国动压油膜滑动轴承市场规模达到32.3亿元,同比增长8.2%;2011-2020年市场规模的年均复合增长速度为13.9%。

图表6:2011-2020年中国动压油膜滑动轴承承市场规模走势(单位:亿元,%)

我国动压油膜滑动轴承行业目前仍处于成长期,动压油膜滑动轴承的生产技术和产品质量仍在继续提升之中,产品的应用领域还有很大的拓展空间,未来行业有望保持快速增长态势。

动压油膜滑动轴承行业增长的因素主要有行业自然增长、动压油膜滑动轴承对其他类型轴承的替代、新应用领域的拓展和延伸、出口市场的增长等。下游应用行业市场的稳定增长对动压油膜滑动轴承行业的自然增长和动压油膜滑动轴承对其他类型轴承的替代将起到关键作用,据前瞻产业研究院预测,2021-2026年我国动压油膜滑动轴承市场规模年均复合增速为13%左右,到2026年,我国动压油膜滑动轴承市场规模将达到67.2亿元。

图表7:2021-2026年中国动压油膜滑动轴承市场规模走势及预测(单位:亿元,%)

动压油膜滑动轴承应用领域与未来重点开发的产品

动压油膜滑动轴承具有很多优点,特别是在工作时由轴的自身转动,把油带入楔形间隙,即产生一定的动压承载能力,只要载荷、速度、间隙和油的粘度匹配得当,即可实现液体动压润滑。动压油膜滑动轴承仅需要克服由于油的粘性而引起的摩擦功耗,由于油膜不能承受较大的剪切力,摩擦功耗很小,因此是一种最方便最经济的轴承。

动压油膜滑动轴承主要应用于汽轮机、水轮机、传统核主泵等能源设备,电动机、汽车发动机、柴油机等动力设备,各种工业泵、鼓风机、压缩机、轧钢机等机械设备。根据中国工程院院士咨询项目《中国高端轴承现状与发展战略研究——滑动轴承部分》,未来我国重点开发的高端动压油膜滑动轴承所对应下游产品如下表所示:

图表8:重点开发的高端动压油膜滑动轴承对应的下游产品及性能要求

——风电领域应用情况

中国风电新增、累计装机量连续多年位居全球首位,中国风电已经逐渐成为全球风电行业的领导者。根据全球风能理事会(GWEC)统计数据显示,截止2020年末,我国累计装机容量达到了288.3GW,在全球累计风电装机容量的占比上升为38.8%。

图表9:2011-2020年中国风电累计装机容量及其在全球所占比重(单位:GW,%)

2020年,中国(不包括台湾地区)新增装机容量52.0GW,包括陆上新增风电装机容量48.94GW和海上风电新增装机容量3.06GW。新增装机和累计装机两项数据均居世界第一,新增装机容量在全球比重为55.9%。

图表10:2011-2020年中国风电新增装机容量及在全球所占比重(单位:GW,%)

轴承属于风电设备的核心零部件,由于风电设备的恶劣工况和长时间持续运转需要,因此对轴承提出了长寿命、高可靠性和易维护的要求,因此风电轴承具有较高的技术复杂度。目前这些设备的滑动轴承的直径范围为80-300mm,转速约为每分钟0-1.5万转。虽然目前,风力发电机组中仍大多采用滚动轴承,但在偏航系统中,随着风电机组的大型化,机舱的重量和传递到塔架的力矩增大,对滚动偏航轴承滚子的设计和制造要求越来越高,导致轴承的制造成本上升。因此,滑动偏航轴承应运而生,目前一些国际大型风力发电机制造厂商已经开始使用复合材料,并在设计中以滑动替代滚动,利用自润滑,达到机舱转动的流畅性,并保证其牢固性和耐磨性。目前,丹麦Vestas公司在滑动偏航轴承领域的技术最为成熟,在多个机型的偏航系统中都采用了嵌入式摩擦滑动轴承,采用PEPT作为摩擦接触面,具有较强的承载和吸震能力。国内华锐风电、成都天马也设计研制了滑动式的偏航轴承装置。

发展10MW+超大功率风电机组已成为降低海上风电度电成本的有效措施之一,未来3年内国内海上风电新增装机容量分别为4GW、5GW和5GW。随着风电机组单机容量的增加,部件重量及尺寸不断增大,风电齿轮箱中滚动轴承内外圈、滚道和滚珠的疲劳剥落、磨损等故障率持续增加,目前滚动轴承失效占齿轮箱总故障67%及以上;10+MW超大功率风电齿轮箱要求具有更大径向尺寸的轴承,若仍采用滚动轴承会严重制约风电齿轮箱性价比;国内风电齿轮箱轴承几乎完全依赖进口SKF、FAG等,成本占总成本20%及以上。相比滚动轴承,滑动轴承更容易实现国产化,国内风电企业及科研院所拥有较为完善的滑动轴承风电齿轮箱研发需要的软硬件条件,完全可以满足风电滑动轴承国产化开发需求。因此“以滑代滚”开发国产化滑动轴承风电齿轮箱,不仅可以打破国外大功率风电齿轮箱高端轴承“卡脖子”,还会大幅降低超大功率风电齿轮箱成本,实现弯道超车,有助于在超大功率风电机组发展潮流中占领全球风电齿轮箱市场。

——船舶领域应用情况

2020年国内船用滑动轴承市场规模达到8.39亿元,同比增长5.2%;预计 2021-2026年国内船用滑动轴承市场规模年均复合增速为3.8%,到2026年国内船用滑动轴承市场规模将达到10.49亿元。

图表11:2016-2026年中国船用滑动轴承市场规模走势(单位:亿元,%)

动压油膜滑动轴承方面,其在舰艇中的应用主要集中在动力和传动部件,如舰艇中的燃气轮机轴承、舰船的艉轴轴承等,而燃气轮机在舰船用主动力装置有着广泛的应用空间。现在的舰艇朝着高速、重载的方向发展,对于轴承的要求越来越高。

从现在接触的某些研究课题来看,我国在燃机轴承方面相比国外技术还有较大差距。我国的船舶配套轴承水平及其研发能力相对日本、韩国等落后近十年,国产船用大功率低速柴油机零部件国产化配套率仅为50-60%左右,与日本的95%以上、韩国的90%左右相差甚远。作为核心配套的柴油机滑动轴承研发相对滞后,国内研发的产品使用寿命往往只有国外同类产品的1/3-1/2,而且部分产品依然依靠进口,制约了我国船舶柴油机水平的提高,这使得作为核心配件的低速柴油机市场被MANB&W、Wartsila New Sulzer和日本三菱重工三大公司垄断。我国一直沿用固定瓦圆轴承,但这种结构限制了主机向高速方向的发展,我国当前正在发展的大直径、高速(5000-10000rpm)船用燃气轮机引发的轴承设计问题亟需解决。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国滑动轴承行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究、产业链咨询、产业图谱、产业规划、园区规划、产业招商引资、IPO募投可研、招股说明书撰写等解决方案。

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2021-2026年中国滑动轴承行业市场前瞻与投资战略规划分析报告
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