Rozwiązanie zapobiegające przedwczesnym awariom łożysk wału głównego

Produkty

Rozwiązanie zapobiegające przedwczesnym awariom łożysk wału głównego

Dlaczego łożysko TDI jest preferowane w branży energetyki wiatrowej

Wraz z rozwojem energetyki wiatrowej rośnie zapotrzebowanie na części używane w tej branży i świadczone usługi . Inwestycje marki Timken w energię wiatrową w ciągu ostatnich 15 lat przynoszą korzyści, a w ciągu ostatnich 5 lat przychody z energetyki wiatrowej wzrosły do 17% CAGR, co oznacza dwukrotnie szybszy wzrost w porównaniu do całej branży.

Timken obsługuje branżę oferując różnorodne produkty, takie jak powłoki, systemy smarowania i produkty do kontroli skręcania. Łożyska inżynieryjne odgrywają jednak kluczową rolę w pracy produktów napędzanych energią wiatrową, przy czym wiodącą rekomendacją jest łożysko stożkowe z podwójną bieżnią wewnętrzną (TDI) wałka głównego.

Zwróciliśmy się do Caleba Chovana, głównego inżyniera mechanika ds. branży energetyki wiatrowej, aby dowiedzieć się, co czyni łożysko TDI tak przełomowym.

„Jedną z najlepszych rzeczy w mojej pracy jest wolność projektowania i wprowadzania na rynek nowych i innowacyjnych produktów”. Caleb Chovan, główny inżynier mechanik

Pyt.: Dlaczego łożysko TDI zostało pierwotnie opracowane dla turbin wiatrowych?

Chovan: TDI wyrosło na kanwie poważnego problemu, z jakim borykała się branża. Wiele rozwiązań wykorzystujących oryginalne wyposażenie (OE) było wyposażonych w łożysko baryłkowe (SRB) do wału głównego, a gdy turbiny osiągnęły rozmiar 1,5 MW, łożyska te zaczynały zawodzić znacznie wcześniej niż planowano.

Wymiana była niezwykle kosztowna, czasami wiązała się z opłatą za usługi dźwigu w wysokości 150 000 USD, a to oznaczało bardzo duży nieplanowany wydatek dla każdego, kto chciał zarobić na turbinie wiatrowej mającej działać bezawaryjnie przez 20 lat, a ulegającej awarii po sześciu lub ośmiu latach.

Jeden z naszych klientów, producent energii wiatrowej w Stanach Zjednoczonych, miał ogromną liczbę takich turbin zainstalowanych na farmach wiatrowych w różnych częściach kraju. Nasi inżynierowie wspólnie z tą firmą opracowali łożysko stożkowe, które mogłoby zastąpić oryginalne łożysko sferyczne i zapewnić lepszą wydajność.

Pyt.: Inżynierowie firmy Timken otrzymali nagrody za swoje prace związane z powłokami. Dlaczego po prostu nie pokryć zamiennego łożyska SRB?

Chovan: Powłoka ES302 marki Timken może znacznie wydłużyć żywotność łożyska nie zmieniając jego konstrukcji, co jest z pewnością odpowiednim rozwiązaniem w przypadku łożysk wału głównego. Powłoka ochronna daje drugą linię obrony, mającą na celu spowolnić proces zużycia powodowany poślizgiem między wałeczkami a bieżnią. Ten poślizg powoduje nadmierne zużycie bieżni łożyska i może prowadzić do przedwczesnego uszkodzenia łożyska.

Zastosowanie łożyska TDI, zamiast SRB, ma z kolei wyeliminować poślizg wałków, a także wydłużyć żywotność łożyska przekładni. Konstrukcja łożysk SRB zakłada niewielki luz, co może prowadzić do ruchów pływających wału głównego, który może poruszać się osiowo. Gdy wał porusza się za bardzo, przenosi niezamierzone obciążenia do wewnątrz przekładni, która znajduje się tuż za łożyskiem wału głównego.

Dział badawczo-rozwojowy firmy Timken współpracował bezpośrednio z klientami w celu opracowania odpornych na zużycie powłok ES302. Przeczytaj, jak wyniki radykalnie wydłużają żywotność w zastosowaniach energetyki wiatrowej, w rolnictwie, lotnictwie i innych branżach.

Stosując łożysko TDI, możemy stworzyć nieruchomy system bez luzów w łożysku, zasadniczo blokując to łożysko w miejscu i zmuszając je do przenoszenia wszystkich obciążeń, do których przenoszenia zostało skonstruowane. Tak więc żadne z tych obciążeń nie jest przenoszone na łożyska przekładni. Decyzja, co do tego, które rozwiązanie jest najbardziej sensowne dla przypadku zastosowania klienta, jest podejmowana we współpracy z klientem.

Łożysko TDI zostało zaprojektowane w celu wyeliminowania poślizgu wałków w wałach głównych turbin wiatrowych.

Q: Jak z biegiem czasu łożyska TDI radzą sobie w terenie?

Chovan: Skontrolowaliśmy jeden z prototypów po dwóch latach pracy. Był w świetnym stanie — wyglądał prawie jak nowy. Dwa inne zostały niedawno zdemontowane po pięciu i pół roku pracy, ponieważ turbiny, w których pracowały, zostały zmodernizowane przy użyciu urządzeń o większej mocy. Wczesne dane pokazują, że łożyska te wytrzymałyby znacznie dłużej niż oryginalne łożyska OE, gdyby sprzęt nie został zmodernizowany.

Branża przechodzi ciągłe transformacje, więc udowodnienie, że nowa technologia się sprawdza, może zająć dużo czasu. Ewidentnie, łożyska TDI firmy Timken zyskały na popularności wśród naszych klientów z branży energii wiatrowej, którzy coraz częściej używają ich jako łożysk zamiennych dla uszkodzonych łożysk we flotach turbin.

W związku z tym pracujemy obecnie nad nową wersją łożyska TDI, która pozwoli zmienić procesy konserwacji turbin w terenie. Jestem naprawdę ciekaw, co na ten temat będą mieli do powiedzenia klienci.

Pyt.: Jak wygląda praca w branży energii wiatrowej w tym momencie historii?

Chovan: To naprawdę młoda branża — i szybko się rozwija. Globalna energia elektryczna wytwarzana z wiatru zanotowała w 2020 roku 11 % wzrost. Wszyscy próbują się prześcigać w znajdowaniu najlepszych rozwiązań, tak więc branie udziału w tych wszystkich konkurujących ze sobą przedsięwzięciach, które pomagają dostarczać więcej bezemisyjnej energii do większej liczby domów i firm na całym świecie, jest zarówno niewiarygodnym wyzwaniem, jak i satysfakcją.

Z zainteresowaniem przyglądaliśmy się, jak wraz ze spadkiem kosztów napływają kolejne inwestycje i nagle znaleźliśmy się w punkcie, w którym branża ma sens nie tylko z perspektywy klimatycznej, ale także rentowności biznesowej.

Aby uzyskać więcej informacji o tym, jak firma Timken poprawia trwałość łożysk w wałach głównych i przekładniach turbin wiatrowych, przeczytaj białą księgę.