Résolution des pannes prématurées des roulements d’arbre principal

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Résolution des pannes prématurées des roulements d’arbre principal

Pourquoi le TDI est un favori de l’énergie éolienne

À mesure que l’industrie de l’énergie éolienne se développe, la demande pour les pièces et le service de ce secteur augmente également. Les investissements de Timken dans l’éolien au cours des 15 dernières années portent leurs fruits pour l’entreprise, alors que les revenus de l’énergie éolienne ont augmenté selon un taux de croissance annuel composé de 17 % au cours des cinq dernières années, soit plus du double du taux de croissance de l’industrie.

Timken sert l’industrie à travers une variété de produits, comme des revêtements, des systèmes de lubrification et des produits de contrôle de torsion. Cependant, les roulements techniques jouent un rôle central dans leur travail sur l’énergie éolienne, le roulement à double rangée intérieure de rouleaux coniques (TDI) pour arbre principal étant une recommandation de premier plan.

Nous nous sommes entretenus avec Caleb Chovan, ingénieur d’application principal qui soutient le secteur de l’énergie éolienne, pour savoir pourquoi le TDI est un facteur de changement si important.

L’un des meilleurs aspects de mon travail est la liberté de concevoir et de commercialiser des produits nouveaux et innovants.Caleb Chovan Ingénieur mécanique principal

Q : Pourquoi le roulement TDI a-t-il été développé à l’origine pour les éoliennes?


Chovan : Le TDI est né d’un problème majeur auquel l’industrie était confrontée. De nombreuses solutions d’équipement d’origine (OE) étaient livrées avec un roulement à rouleaux sphériques (SRB) pour l’arbre principal, et lorsque les turbines ont atteint une taille de 1,5 MW, ces roulements ont commencé à tomber en panne beaucoup plus tôt que prévu.

Le remplacement était extrêmement coûteux, impliquant parfois des frais de service de grue de 150 000 $ – une dépense massive et imprévue pour toute entreprise essayant de faire de l’argent avec une éolienne qui devait durer 20 ans, mais qui tombait en panne après six ou huit ans.

Un de nos clients, un producteur d’énergie éolienne aux États-Unis, avait un grand nombre de ces turbines installées dans des parcs éoliens de différentes régions du pays. Nos ingénieurs ont travaillé avec le client pour développer un roulement à rouleaux coniques qui pourrait remplacer le roulement sphérique d’origine et offrir des performances améliorées.

Q : Les ingénieurs de Timken ont reçu des prix pour leurs travaux de revêtement. Pourquoi ne pas simplement mettre un revêtement sur un SRB de remplacement?



Chovan : Le revêtement Timken ES302 peut prolonger considérablement la durée de vie du roulement sans changer la conception du roulement, et c’est certainement une option pour les roulements d’arbre principal. Le revêtement protecteur ajoute une deuxième ligne de défense pour ralentir le processus d’usure causé par le glissement entre les rouleaux et le chemin de roulement. Ce patinage entraîne une usure excessive de la bague de roulement et peut provoquer une défaillance prématurée du roulement.

Le remplacement du SRB par un TDI, d’autre part, est conçu pour éliminer le glissement des rouleaux et allonge également la durée de vie des roulements de la boîte de vitesses. Les SRB, de par leur conception, ont un petit jeu, ce qui peut conduire à un arbre principal flottant qui peut se déplacer axialement. Lorsqu’il bouge trop, il met des charges imprévues dans la boîte de vitesses, qui se trouve juste derrière le roulement d’arbre principal.

Le Service recherche-développement de Timken a travaillé directement avec les clients pour développer des revêtements anti-usure ES302. Découvrez comment les résultats prolongent considérablement la durée de vie des applications dans les secteurs de l’énergie éolienne, l’agriculture, l’aérospatiale et autres.


Lorsque nous passons à un TDI, nous pouvons créer un système rigide sans aucun jeu dans le roulement, verrouillant essentiellement ce roulement en place et le forçant à supporter toutes les charges qu’il est conçu pour supporter. Ainsi, aucune de ces charges n’est transférée aux roulements de la boîte de vitesses. Nous travaillons avec les clients pour décider quelle solution convient le mieux à leur cas d’application.

Le roulement TDI est conçu pour éliminer le glissement des rouleaux dans les arbres principaux des éoliennes.

Q : Comment les roulements TDI ont-ils résisté sur le terrain au fil du temps?


Chovan : Nous avons inspecté un prototype après deux ans de fonctionnement, et il était en très bon état – presque neuf. Deux autres ont récemment été retirés après cinq ans et demi de fonctionnement parce que les turbines dans lesquelles ils fonctionnaient ont été modernisées avec des équipements de plus gros mégawatts. Les premières données indiquent que ces roulements auraient duré beaucoup plus longtemps que les roulements d’origine si l’équipement n’avait pas été mis à niveau.

L’industrie subit des changements continus et transformateurs, de sorte qu’éprouver une nouvelle technologie peut prendre beaucoup de temps. Ce qui est clair, c’est que les TDI de Timken sont devenus plus populaires auprès de nos clients de l’énergie éolienne, qui les utilisent de plus en plus pour remplacer les roulements défectueux dans leurs parcs d’éoliennes.

Dans ce sens, nous travaillons actuellement sur une nouvelle version du TDI qui transformera les processus de maintenance des turbines sur le terrain. J’ai vraiment hâte d’en parler davantage avec les clients.

Q : Qu’est-ce que ça fait de travailler dans le domaine de l’énergie éolienne, à ce stade de l’histoire?


Chovan : C’est une industrie vraiment jeune, et en croissance si rapide. L’électricité mondiale produite à partir de l’énergie éolienne a augmenté de 11 % en 2020. Tout le monde se bat pour trouver les meilleures solutions, il est donc à la fois incroyablement stimulant et gratifiant de contribuer à toutes ces idées concurrentes qui aident à apporter plus d’énergie sans émissions à plus de foyers et d’entreprises à travers le monde.

Ça a été agréable à regarder : Au fur et à mesure que les coûts diminuent, il y a plus d’investissements, et tout à coup on se retrouve là, avec une industrie qui a du sens non seulement du point de vue climatique, mais également du point de vue de la viabilité commerciale.

Pour plus de détails sur la façon dont Timken améliore la durée de vie des roulements des arbres principaux et des boîtes de vitesses des éoliennes, lisez le livre blanc.