Więcej mocy, większa wydajność: Jak TRB zmieniają branżę wiatrową

Jako menedżer ds. strategicznego rozwoju w energetyce wiatrowej Marlé Fernandes dba o to, aby firma Timken była światowym liderem przechodzenia na odnawialne źródła energii.

Timken to firma technologiczna stawiająca na innowacje. Obecnie obserwujemy rosnące zapotrzebowanie na łożyska stożkowe (TRB) do turbin wiatrowych — technologię, którą inżynierowie firmy Timken doskonalą od ponad wieku.

Fernandes bada makrotrendy na rynku i upewnienia się, że inżynierowie firmy Timken dysponują odpowiednimi zasobami i technologią, dzięki którym nasi klienci, producenci i operatorzy turbin wiatrowych, będą liderami w tej niezwykle konkurencyjnej branży.

Nieustannie rozwijająca się i ewoluująca branża

Makrotrendy nie są trudne do określenia. „Energia wiatrowa to rozwijająca się branża. Rozpychamy się na rynku” – mówi Fernandes. Teraz jest czas odnawialnych źródeł energii, a wiatr jest jednym z jej największych ważniejszych filarów. Odnawialne źródła energii są niezbędne, by korporacje mogły realizować coraz bardziej wymagające cele w zakresie ochrony środowiska, kryteriów społecznych, ładu korporacyjnego i społecznej odpowiedzialności biznesu.

Produkuje się coraz większe turbiny, ponieważ im większy rozmiar, tym większa wydajność. „Wszyscy ścigają się, by zaprojektować jeszcze większą turbin”ę – mówi Fernandes. „Kiedy ktoś pracuje nad jakimś modelem, ktoś inny już go wprowadza na rynek. To bardzo agresywny rynek”.

Ale chodzi też o to, że te ogromne turbiny muszą być niezwykle niezawodne – mówi. „Odnawialne źródła energii muszą generować energię elektryczną w przystępnych cenach, aby konkurować z innymi jej źródłami, więc niezawodność i koszty są tu kluczowe”.

Ograniczenia stosowania łożysk SRB w wale głównym

Branża energetyki wiatrowej zaczęła się rozwijać w Europie w latach 90. XX wieku. Wtedy w wale głównym większości turbin montowano dwurzędowe łożyska baryłkowe (SRB). Projektanci przewidywali, dużą niewspółosiowość podczas wichur i silnych podmuchów wiatru, z którą łożyska SRB dobrze sobie radzą.

Kilkadziesiąt lat później, na początku XXI w., turbiny osiągały już moc wielu megawatów, ale wały główne z łożyskami SRB wykazywały dużą awaryjność.

– Inżynierowie firmy Timken przyjrzeli się temu problemowi i stwierdzili, że: „Łożyska SRB dobrze sobie radzą z niewspółosiowością, ale nie wytrzymują obciążenia osiowego” – mówi Fernandes. „Duże obciążenie osiowe może spowodować uszkodzenie łożyska i w efekcie niepożądane przeniesienie obciążenia na następny element – w tym wypadku przekładnię – który nie jest przystosowany do takiego obciążenia”.

Firma Timken pomogła klientom z rynku części zamiennych wydłużyć żywotność turbin, pokrywając łożyska SRB wału głównego odporną na zużycie powłoką ceramiczną ES302. Inżynierowie firmy Timken zaprojektowali również niezawodne łożyska stożkowe i walcowe do przekładni turbin.

Skonstruowali też łożysko dwurzędowe typu TDI do zastosowania w energetyce wiatrowej, będące alternatywą dla łożyska SRB w wale głównym.

„Niektórzy producenci OEM wciąż montują w nowych turbinach wielkie, cztero- czy sześciometrowe łożyska” – mówi Fernandes – ale to rozwiązanie ma swoje wady. Po pierwsze, sam rozmiar jest ograniczeniem. Tak duże łożyska wymagają odpowiednich mocy produkcyjnych, a pierścienie o średnicy sześciu metrów nie mają wielu zastosowań na świecie.

Przyszłość 2TS

W miarę zwiększania rozmiarów turbin konstruktorzy OEM odkryli, że dzięki rozwiązaniom firmy Timken można zmniejszyć rozmiar łożyska, zwiększając odległość między jego dwoma rzędami. Jedno dwurzędowe łożysko zaczęto zastępować dwoma oddzielnymi łożyskami jednorzędowymi, zwiększając wytrzymałość na obciążenia. Dzięki temu turbiny mogą być coraz większe bez konieczności zwiększania rozmiarów i cen łożysk i elementów pomocniczych.

Ponieważ producenci łożysk projektują dwa łożyska jednorzędowe niezależnie od siebie, mogą uwzględniać obciążenia, jakim będzie poddawane każde z nich. „Zastosowanie dwóch oddzielnych łożysk pozwala znacznie zwiększyć niezawodność. Łożysko TRB jest lepszym rozwiązaniem, ponieważ można ustawić je pod odpowiednim kątem, aby wytrzymywało obciążenia osiowe i promieniowe” – mówi Fernandes.

Firma Timken dostarcza różne rozwiązania dla energetyki wiatrowej — nie tylko łożyska, ale też sprzęgła i automatyczne systemy smarowania. „Nasz znaczący udział w rynku skrzyń przekładniowych jest dowodem na to, że branża nam ufa” – mówi.

Biorąc pod uwagę rosnące zainteresowanie łożyskami TRB, w szczególności dwoma pojedynczymi łożyskami stożkowymi (2TS) do wałów głównych turbin, Fernandes spodziewa się, że firma Timken umocni swoją pozycję w branży energii wiatrowej w najbliższej dekadzie.

„Od dawna jesteśmy liderem w dziedzinie łożysk stożkowych” – mówi Fernandes. „Mamy również wyjątkową perspektywę obejmującą różne zastosowania, różne pozycje w skrzyni biegów i różne linie produktów do układów napędowych. Nasze doświadczenie pomaga nam lepiej zrozumieć zastosowania energii wiatrowej, dzięki czemu możemy tworzyć innowacyjne rozwiązania dla wykorzystywania odnawialnych źródeł energii” – mówi.

____________________________________________________________________

Konstruktorzy turbin wiatrowych współpracują z firmą Timken w zakresie różnych rozwiązań technicznych dla układów napędowych. Przeczytaj, jak potencjał firmy w zakresie sprzęgieł i innych podzespołów układów napędowych przyczynia się do zwiększenia opłacalności energetyki wiatrowej z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia.

Published: 2022/03/17