Szukaj
KONTAKT

Łożyska - 2015-01-08

Łożysko wirnika głównego

Jednym z celów opracowywania łożysk tocznych do turbin wiatrowych jest zwiększenie ich odporności na typowe uszkodzenia i, w ten sposób, zwiększenie trwałości łożysk. W tym obszarze widać znaczący postęp, a wiodący producenci stale poszerzają swoją ofertę.

Technologia wiatrowa jest szczególnie wymagającym obszarem aplikacji dla łożysk tocznych. Niektóre z tych łożysk są bardzo duże, poddawane dużym obciążeniom dynamicznym, a warunki środowiskowe bardzo negatywnie wpływają na precyzyjne komponenty napędowe.

W tych warunkach, gdy dostęp do łożysk jest wyjątkowo trudny, osiągnięcie trwałości układu na poziomie 175.000 godzin lub dwudziestu lat stanowi ogromne wyzwanie dla producentów łożysk tocznych. Sytuację tę potęguje fakt występowania typowych uszkodzeń, przeciw którym należy stosować środki zapobiegawcze.

Poszerzenie oferty łożysk wirnika głównego
Centralnym projektem międzynarodowego oddziału NSK zajmującego się energetyką wiatrową jest poszerzenie oferty łożysk tocznych używanych w łożyskach wirnika głównego turbin. Łożyska te muszą spełniać bardzo wysokie wymagania. Z tego powodu wymagane są bardzo intensywne prace badawczo-rozwojowe. NSK opiera się na szerokiej wiedzy eksperckiej związanej z opracowywaniem łożysk tocznych dla turbin wiatrowych oraz doświadczeniu na polu zastosowań praktycznych.

Rozszerzając swoją ofertę tak, aby objęła ona również wspomniane duże łożyska toczne. NSK, jako dostawca systemowy, stale poszerza swoją ofertę łożysk do przekładni. NSK może zaoferować rozwiązania dla wszystkich pozycji, w jakich występują łożyska w turbinach wiatrowych, w których instalowanych jest zazwyczaj 20 do 30 łożysk tocznych. Ciężkie (400 kg) łożysko baryłkowe do łożyska wirnika głównego zostało zaprezentowane na targach Wind Energy 2014 w Hamburgu.

Wzrost rynku i większy udział w rynku
W obszarze łożysk tocznych do turbin wiatrowych, NSK jest jednym z wiodących światowych producentów i spodziewa się dalszego wzrostu wielkości produkcji  oraz udziału w rynku w nadchodzących latach. Jednym z czynników przyczyniających się do tej tendencji jest wzrost rynku: w 2013 na całym świecie zainstalowano systemy o łącznej mocy 36 gigawatów (GW), podczas gdy w 2014 szacunki wskazują na około 50 GW – przy łącznej mocy w roku 2013 wynoszącej 311 GW.
Dodatkowo, NSK planuje zwiększyć swój udział na rynku energetyki wiatrowej. Podstawą tych oczekiwań są opracowane ostatnio serie produktów, które NSK przedstawiło na targach Wind Energy Hamburg 2014.

Zintegrowane łożyska toczne do przekładni planetarnych
Łożyska stożkowe dwurzędowe w układzie „O” to nowy produkt, przeznaczony do zintegrowanych konstrukcji, który może być wykorzystywany w przekładniach planetarnych w turbinach wiatrowych. Łożyska te są produkowane bez pierścienia zewnętrznego i są bezpośrednio zintegrowane z kołami zębatymi Do tej pory w takiej specyfikacji dostępne były jedynie łożyska walcowe wielorzędowe; teraz, ofertę łożysk do przekładni planetarnych poszerzono o łożyska stożkowe.

Kluczowe kompetencje: inżynieria materiałowa
Główne obszary kompetencji NSK obejmują projektowanie materiałów. Firma zapewnia materiały o składach i profilach właściwości zoptymalizowanych do konkretnych warunków otoczenia i wymagań, takich jak temperatury pracy, duże obciążenia mechaniczne, wilgoć i cząstki mogące wnikać do łożyska. Przykładowe materiały to specjalne stale WTF i STF, opracowane przez NSK. Łożyska toczne wykonane z tych materiałów charakteryzują się znacznie wyższą trwałością niż łożyska wykonane z konwencjonalnych stali łożyskowych. Dotyczy to także energetyki wiatrowej, która wymaga bardzo dużej trwałości łożysk z uwagi na skomplikowaną konserwację. Celem jest tu trwałość eksploatacyjna układu na poziomie dwudziestu lat. Trzeba przy tym wziąć pod uwagę wyjątkowo niekorzystne warunki środowiskowe oraz bardzo duże obciążenia dynamiczne, na które narażone są łożyska.

Zapobieganie złuszczaniu wodorowemu
W ostatnich latach firma NSK poczyniła ogromne wysiłki w celu wyeliminowania złuszczania wodorowego (White Structure Flaking – WSF), jako uszkodzeń będących przedmiotem ożywionej dyskusji w branży. WSF odnosi się do zmian strukturalnych pod powierzchniami bieżni, które osłabiają materiał i mogą prowadzić do pękania i złuszczania. Charakterystyka tego typu uszkodzeń polega na tym, że może się on pojawić po stosunkowo krótkim okresie eksploatacji turbiny wiatrowej.
Przyczyny WSF nie są do końca znane, jednakże wiele lat temu, w przemyśle motoryzacyjnym, NSK zaobserwowała podobne uszkodzenia łożysk tocznych w alternatorach montowanych w samochodach osobowych. NSK zauważyła wówczas, że pewną rolę w powstawaniu uszkodzeń odgrywał prąd elektryczny, i była w stanie opracować środki zapobiegawcze. Następnie wykryto negatywne czynniki występujące w turbinach wiatrowych, które w znacznym stopniu wynikają z obecności wodoru pochodzącego ze środka smarnego oraz poślizgu między powierzchniami styku.
Od pewnego czasu, NSK oferuje szereg opcji dla łożysk w turbinach wiatrowych, mających na celu redukcję tego typu uszkodzeń – na przykład, wykańczanie bieżni na czarno (przy pomocy powłoki z czarnych tlenków, BOC) oraz stosowanie materiałów STF z powierzchniami węgloazotowanymi.

Nowe materiały dla energetyki wiatrowej
Inżynierom zajmującym się pracami badawczo-rozwojowymi w NSK w Japonii udało się w dużym stopniu odtworzyć uszkodzenia WSF. Odkrycia te przyczyniły się do rozwoju nowych materiałów. Wynikiem badań był nowy materiał o wyjątkowej odporności na złuszczanie wodorowe, który zaprezentowano na targach Wind Energy używając jako przykładu łożyska walcowego.
Materiał ten to nowa opcja oferowana przez NSK jako środek zapobiegający uszkodzeniom prowadzącym do wielu przedwczesnych awarii. Podczas prób stwierdzono, że odporność tego nowego materiału na złuszczanie wodorowe wzrosła siedmiokrotnie (w porównaniu do standardowej stali stosowanej w łożyskach tocznych). Dodatkowo, w warunkach normalnego zużycia, tj. przy złuszczaniu bieżni wynikającym ze strukturalnych zmian bezpośrednio na powierzchni, łożyska również osiągają większą trwałość. Przy symulowaniu wnikania cząstek wprowadzanych do łożyska przez środek smarny osiągnięto trzykrotne zwiększenie trwałości łożyska w porównaniu ze standardową stalą stosowaną w łożyskach tocznych.
Przy takim profilu właściwości, łożyska toczne wykonane ze wspomnianego materiału nadają się nie tylko do turbin wiatrowych, ale także do przekładni innych dużych układów, wykorzystywanych w przemyśle stalowym i wydobywczym, jak również w dużych maszynach budowlanych.

Aktualny trend w energetyce wiatrowej, to stosowanie w przekładniach planetarnych łożysk zintegrowanych pozbawionych pierścieni zewnętrznych.
Zdjęcie pokazuje zintegrowane łożysko walcowe trójrzędowe.

Wyszukiwanie kontaktu

Proszę wybrać…

Twój wynik

Zgoda

NSK korzysta z usług stron trzecich, które pomagają nam ulepszać naszą stronę internetową i wyświetlać bardziej interesujące treści. Aby korzystać z tych usług, potrzebujemy Twojej zgody. Może ona zostać odwołana w dowolnym momencie. Więcej informacji można znaleźć tutaj Link do polityki prywatności.