Поиск
KOHTAKT

Подшипники - 2018-10-19

Расположение подшипников несущего винта в безредукторных ветротурбинных системах

К подшипникам в ветроэнергетических системах предъявляется два основных требования: высокая производительность и продолжительный срок службы в сложных условиях. Соблюдение этих требований особенно важно в прибрежном секторе, где требования к мощности турбин постоянно повышаются. Поэтому недавно NSK приступила к производству подшипников для турбин мощностью 9,5 МВт и уже разрабатывает подшипники для прибрежных турбин мощностью 12 МВт.

Однако от подшипников ветровых турбин требуются не только выдающиеся рабочие характеристики. Из-за высокой скорости ветра в море на роторы и, следовательно, на весь приводной механизм воздействуют еще более интенсивные статические и динамические нагрузки. В береговых ветровых турбинах основные подшипники подвергаются нагрузкам до 1 МН; в прибрежных — еще более высоким.

Повышение ожиданий к сроку службы

Растущие требования предъявляются также к сроку службы подшипников в ветровых турбинах. Производители береговых турбин традиционно указывают, что подшипники должны проектироваться со сроком службы 175 000 часов, т. е. 20 лет. Однако вследствие высоких капиталовложений и труднодоступности прибрежных ветроэнергетических систем для них оговаривается срок службы 25 лет, чего непросто добиться из-за предельно высоких динамических нагрузок.

Основные подшипники

Такие нагрузки прямо влияют на выбор подшипников. В ветровых турбинах с прямым приводом в качестве основного подшипника все чаще применяются двухрядные конические роликовые подшипники. По сравнению с цилиндрическими роликовыми подшипниками, которые обычно требовались ранее, конические роликовые подшипники обеспечивают преимущество регулируемого преднатяга, что позволяет достичь повышенной жесткости системы. Такие подшипники имеют внутренний диаметр до 2,7 м, что оказывается сложнейшей задачей для проектирования и производства несмотря на самые современные достижения.

В системах с редуктором масса дополнительных компонентов привода компенсируется тем, что можно использовать генератор небольшого размера. Для каждой категории мощности существуют различные конфигурации основного подшипника ротора. В системах мощностью до 5 МВт обычно используют сферические роликовые подшипники, тогда как при мощности 6 МВт и выше выбирают схемы из двух конических роликовых подшипников или двухрядных конических роликовых подшипников в сочетании с цилиндрическим роликовым подшипником.

Интегрированные подшипники

Сейчас в редукторных приводных механизмах чаще всего применяются планетарные редукторы с двумя или тремя планетарными рядами. Часто такие планетарные ряды

сочетаются с косозубыми ступенями. Уже несколько лет наблюдается тенденция применения так называемых интегрированных планетарных рядов. Поэтому для них компания NSK в тесном сотрудничестве с производителем передаточных механизмов разработала многорядные конические и цилиндрические роликовые подшипники без внешнего кольца. При этом отверстие планетарных зубчатых колес используется в качестве внешней дорожки качения подшипника.

В некоторых случаях используются четырехрядные интегрированные цилиндрические роликовые подшипники. С четырьмя планетарными шестернями на ступень набор подшипников состоит из 16 рядов. Для равномерного распределения нагрузки на все подшипники отверстие и внутренние диаметры всего комплекта должны иметь очень малые допуски.

Еще одна тенденция на рынке — приобретать все подшипники для турбины у одного поставщика. Это стало одной из причин, по которым NSK решила расширить ассортимент продукции своего подразделения Wind Business Unit, хотя компания уже 20 лет разрабатывает и производит различные типы подшипников для редукторов и генераторов.

Исследование БВТ (белых вытравленных трещин)

Из-за большого размеров подшипников, применяемых в прибрежных ветровых турбинах, и затрудненного доступа к ним ветроэнергетическая промышленность очень восприимчива к возможным повреждениям подшипников. Технические знания и опыт позволяют преодолеть почти все типовые повреждения подшипников. Например, передовые методики проектирования в сочетании с высокой чистотой стали обеспечивают практически полное отсутствие классических усталостных трещин в подшипниках ветровых турбин.

Однако существует область, которую продолжают исследовать производители подшипников — это белые вытравленные трещины (БВТ). Такие трещины являются признаками повреждения подшипника, появляющимися на ранних этапах его эксплуатации. Типичные признаки повреждения - это белые образования под дорожками качения (что отражается в названии дефекта), которые приводят к образованию трещин и, в итоге, поломке подшипника.

Точная причина БВТ оставалась долго неизвестной, и хотя ряд экспериментов показал, что этот дефект вероятнее всего обусловлен прониканием водорода, его источник до сих пор до конца не изучен.

Дальнейшие исследования подсказывают, что образование водорода происходит во время эксплуатации. Первым предположением было высвобождение водорода из углеводородных цепочек смазки и ее присадок. Эта теория получила подтверждение после воспроизведения типичных признаков повреждения в лабораторных условиях с определенными типами жидких и консистентных смазок.

В связи с чем NSK разработала новый материал, который имеет повышенную устойчивость к проникновению водорода и образованию трещин из-за повышения хрупкости металла. Лабораторные испытания были проведены успешно, и на данный момент подшипники из этого материала проходят эксплуатационные испытания.

Контроль текущего состояния

В силу требований к безотказности и продолжительному сроку службы, подшипники в ветроэнергетических системах идеально подходят для применения систем контроля текущего состояния (CMS), которые используют устанавливаемые снаружи или встроенные датчики для непрерывного контроля за состоянием подшипника, что позволяет своевременно обнаруживать и сообщать о любых отклонениях, указывающих на повреждение подшипников.

Современные системы CMS размещаются на прибрежных ветровых электростанциях для раннего обнаружения отклонений и своевременного определения периодичности технического обслуживания системы.Компания NSK видит значительный рыночный потенциал в такого типа системах.




NSK на протяжении 20 лет предлагает обширный ассортимент подшипников для ветровых турбин


 
Интеграция планетарных рядов редуктора с многорядными подшипниками становится важной тенденцией в ветроэнергетической отрасли


Признаки повреждения кольца подшипника из-за белых вытравленных трещин (БВТ)



Подшипники можно оснастить устанавливаемыми снаружи или встроенными датчиками и подключить к системе контроля текущего состояния (CMS)

Поиск контакта

Пожалуйста, выберите

Ваш результат

Согласие на обработку данных

NSK использует сторонние сервисы, которые помогают нам улучшать наш веб-сайт и показывать Вам более интересный контент. Для использования этих услуг нам необходимо Ваше согласие. Согласие может быть отозвано в любое время. Более подробную информацию можно найти здесь Ссылка на политику конфиденциальности.