메인 샤프트 베어링의 조기 고장 해결

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메인 샤프트 베어링의 조기 고장 해결

풍력 에너지에서 TDI를 선호하는 이유

풍력 에너지 산업이 성장함에 따라 풍력 에너지 산업의 부품과 서비스에 대한 수요도 증가합니다. 팀켄은 지난 15년 동안 투자해 온 풍력 에너지에서 성과를 거두고 있습니다.지난 5년 동안 풍력 에너지 분야의 수익은 17% CAGR로 성장했으며, 이는 업계 성장률의 두 배 이상입니다..

팀켄은 코팅, 윤활 시스템 및 비틀림 제어기와 같은 다양한 제품을 업계에 제공합니다. 엔지니어링 베어링은 풍력 에너지 작업에서 중심적인 역할을 하며, TDI(Tapered Double Inner) 메인 샤프트 롤러 베어링이 주요 권장 사항입니다.

풍력 에너지 부문을 지원하는 수석 응용 엔지니어인 Caleb Chovan과 이야기를 나누며 TDI가 변화를 주도하는 이유에 대한 그의 생각을 들었습니다.

“제 직업의 가장 좋은 점 중 하나는 새롭고 혁신적인 제품을 자유롭게 설계하고 출시할 수 있다는 것입니다.” Caleb Chovan, 수석 기계 엔지니어

Q: TDI 베어링이 원래 풍력 터빈용으로 개발된 이유는 무엇입니까?

Chovan: TDI는 업계가 직면한 주요 문제에서 비롯되었습니다. 많은 OE(Original Equipment) 솔루션에는 주축용 스페리컬 롤러 베어링(SRB)이 들어있었습니다. 터빈 크기가 1.5MW에 도달하면 이러한 베어링은 당초 예상보다 훨씬 일찍 고장이 나기 시작했죠.

교체 비용은 매우 비쌌으며 때로는 150,000달러의 크레인 비용이 수반되었습니다. 원래 수명이 20년이었지만 6~8년 만에 고장 나 버린 풍력 터빈으로 수익을 창출하려고 했던 모든 회사에게는 갑작스럽고 막대한 비용이었습니다.

우리의 고객사인 미국의 한 풍력 발전 생산업체는 미국 여러 지역에 있는 풍력 발전 단지에 엄청난 수의 터빈을 설치해 놓았습니다. 우리 엔지니어들은 고객과 협력하여 기존 구면 베어링을 대체하고 성능을 향상할 테이퍼 롤러 베어링을 개발했습니다.

Q: 팀켄 엔지니어들은 코팅 작업으로 수상한 경력이 있습니다. 교체용 SRB에 코팅을 하지 않는 이유는 무엇입니까?

Chovan: 팀켄 ES302 코팅은 베어링 설계를 변경하지 않고도 베어링 수명을 크게 연장할 수 있으니 확실히 메인 샤프트 베어링에 추가할 수 있는 옵션입니다. 보호 코팅은 롤러와 레이스웨이 사이의 미끄러짐으로 인한 마모 과정을 늦추기 위해 두 번째 방어선을 추가합니다. 미끄러짐은 베어링 레이스의 과도한 마모를 유발하고 조기 베어링 고장을 유발할 수 있습니다.

반면에 SRB를 TDI로 교체하면 롤러 미끄러짐을 없애고 기어박스 베어링 수명도 연장되기 마련입니다. SRB는 설계상 약간의 유격이 있어, 메인 샤프트가 떠올라 축 방향으로 이동할 수 있습니다. 플로팅 메인 샤프트가 너무 많이 움직이면 메인 샤프트 베어링 바로 뒤에 있는 기어박스에 의도하지 않은 부하가 가해집니다.

팀켄 R&D는 고객과 직접 협력하여 ES302 내마모성 코팅을 개발했습니다. 개발 결과로 풍력 에너지, 농업, 항공 우주 및 기타 분야의 제품 수명이 어떻게 극적으로 연장되었는지 읽어보십시오.

TDI로 교체하면 베어링이 전혀 작동하지 않는 견고한 시스템을 만들 수 있습니다. 기본적으로 해당 베어링을 제자리에 고정하고, 운반하도록 설계된 모든 하중을 지지하도록 강제합니다. 따라서 하중이 기어박스 베어링으로 전혀 전달되지 않습니다. 우리는 고객과 협력하여 고객의 용례에 가장 적합한 솔루션을 결정합니다.

TDI 베어링은 풍력 터빈 메인 샤프트에서 롤러의 미끄러짐을 제거하도록 설계되었습니다.

Q: TDI 베어링은 어떻게 현장에서 점점 두각을 나타냈습니까?

Chovan: 우리는 2년 동안 사용한 한 가지 프로토타입을 검사했고, 그 프로토타입은 상태가 매우 좋아 거의 새것처럼 보였습니다. 다른 2개는 가동 중인 터빈이 더 큰 메가와트 장비로 업그레이드되었기 때문에 5년 반의 가동 후 최근에 제거되었습니다. 초기 데이터에 따르면, 이러한 베어링은 장비가 업그레이드되지 않은 원래 OE 베어링보다 수명이 훨씬 길었을 것입니다.

풍력 에너지 업계는 지속적이고 혁신적인 변화를 겪고 있으므로 새로운 기술을 입증하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 분명한 것은 팀켄 TDI가 풍력 에너지 분야의 고객에게 더욱 인기를 얻고 있다는 점입니다.

마찬가지로, 우리는 현장에서 터빈 유지 보수 프로세스를 뒤바꿔놓을 새로운 버전의 TDI를 현재 개발하고 있습니다. 새로운 TDI로 고객과 더 많은 이야기를 나눌 수 있기를 진심으로 기대합니다.

Q: 이 시점에 풍력 에너지 분야에서 일하기는 어떤가요?

Chovan: 풍력 에너지 사업은 정말 초기 단계이며 빠르게 성장하고 있습니다. 전세계에서 풍력으로 생산된 전력이 2020년 들어 11% 증가했습니다. 모두가 최고의 솔루션을 찾기 위해 경쟁하고 있기 때문에, 전 세계의 더 많은 가정과 기업에 더 많은 무공해 전력을 제공하려는 모든 경쟁적 아이디어에 기여하는 것은 매우 도전적이고 보람 있는 일입니다.

재미있는 광경이죠. 비용이 감소함에 따라 더 많은 투자가 이루어지고, 어느새 기후의 관점뿐만 아니라 비즈니스의 가용성 관점에서도 의미가 있는 산업이 되었으니 말입니다.

팀켄이 풍력 터빈 메인 샤프트 및 기어박스의 베어링 수명을 개선하는 방법에 대해 더 알아보려면 백서를 읽어보십시오.