I. Technische Herausforderungen von Windkraftanlagenlagern und SKL-Lösungen

Windkraftanlagen arbeiten über lange Zeiträume in rauen Umgebungen mit starker Vibration, hohen Belastungen, extremen Temperaturschwankungen und Salzsprühkörrosion. Ihre Kernübertragungskomponenten (Hauptwellen, Getriebe und Pitchsysteme) stellen an die Lager hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit. Durch Materialinnovation, Strukturoptimierung und kundenspezifisches Design hat SKL Lager drei zentrale Branchenprobleme gezielt gelöst:

· Schutz vor elektrochemischer Korrosion: Von Frequenzumrichtern erzeugte Wellenströme können Lagerlaufbahnen angreifen, was zu Schmierungsschäden und vorzeitigem Lagerversagen führt. Die entwickelten elektrisch isolierten Lager von SKL verfügen über eine Aluminiumoxid-Keramikbeschichtung mit einer Gleichspannungsdurchschlagsspannung von 5000 V, blockieren den Strompfad und verlängern die Lagerlebensdauer um mehr als das Dreifache.

· Hohe Belastbarkeit und Ermüdungsbeständigkeit: Hauptwellenlager von Megawatt-Windkraftanlagen müssen dynamische Belastungen von mehreren hundert Meganewton aushalten. SKL verwendet einsatzhärtbaren Stahl und spezielle Oberflächenbehandlungstechniken, verbessert die Beständigkeit gegen Mikropitting um 50 % und gewährleistet eine Konstruktionslebensdauer von über 20 Jahren.

· Raumintegration und Leichtbauweise: Um sich an kompakte Getriebedesigns anzupassen, hat SKL Außenringfreie Zylinderrollenlager eingeführt. Durch die Integration der Laufbahn in das Planetenrad reduzieren diese Lager Gewicht und Platzbedarf und verbessern gleichzeitig die radiale Tragfähigkeit.

II. Typischer Fall: Lager-Upgrade von Getrieben in einer 5-MW-Offshore-Windkraftanlage

(1) Projektkontext

Eine 5-MW-Offshore-Windkraftanlage eines internationalen Windenergiegeräteherstellers hatte während des Betriebs häufig folgende Probleme:

· Planetenradlager-Verlauf: Die dünnwandigen Planetenräder neigten unter hohen radialen Belastungen zu Verformungen, was zu einem Relativverschiebung zwischen Lageraußenring und Wellenrad führte und zu abnormalem Verschleiß führte.

· Getriebegehäuseverformung: Traditionelle Vollzylinderrollenlager reagieren empfindlich auf die Steifigkeit des Gehäuses. Schwankungen der Windbelastung verursachten Mikroverformungen des Gehäuses und verschlimmerten die Lagerfehlausrichtung.

· Hohe Wartungskosten: Der Lagerwechselzyklus betrug nur 3–5 Jahre, und die Kosten für einen einzelnen Wartungsstillstand überschritten 500.000 CNY (einschließlich Hebe-, Transport- und Arbeitskosten).

(2) SKL-Lösung

Durch Simulationsanalyse und Anpassung an die Betriebsbedingungen schlug das SKL-Technikteam folgende kombinierte Lösung vor:

(3) Umsetzungsergebnisse

1. Signifikante Verlängerung der Lebensdauer

o Die Lebensdauer der Planetenradlager wurde von 5 Jahren auf über 15 Jahre verlängert, und das Verlaufsproblem wurde vollständig beseitigt.

o Die Hauptwellenlager arbeiteten stabil über 60.000 Stunden in einer Salzsprühumgebung und erhielten die DNV-GL-Zertifizierung.

2. Reduzierte Wartungskosten

o Die jährlichen Wartungskosten pro Einheit wurden von 1,2 Millionen CNY auf 400.000 CNY gesenkt, eine Reduzierung um 67 %.

o Der Lagerwechselzyklus wurde auf über 10 Jahre verlängert, und ungeplante Stillstände wurden um 75 % reduziert.

3. Energieeffizienzoptimierung

o Der Getriebeübertragungseffizienz wurde um 1,2 % gesteigert, was die jährliche Stromerzeugung um 300.000 kWh erhöhte (berechnet auf Basis einer 5-MW-Einheit).

o Die Lagerreibungsverluste wurden um 20 % reduziert, was der gesamten Einheit half, die Kohlendioxidemissionsziele zu erreichen.

III. Technologieerweiterung: Innovative Anwendungen von SKL-Lagern in Windkraftanlagen

(1) Pitchsystem-Lager

Zur Anpassung an die Schwingbewegungseigenschaften von Pitchlagern hat SKL Vierpunktkontaktkugellager (Typ QJ214-TVP) entwickelt. Ihre bidirektionale axiale Tragfähigkeit kann der dynamischen Einstellung des Blattwinkels angepasst werden, und der massive Kupferkäfig reduziert die Reibung und gewährleistet eine Lebensdauer von über 20 Jahren.

(2) Gier-Lager

Um den kombinierten Belastungen während des Gondelgierens standzuhalten, verwendet SKL Kreuzrollenlager (XRU-Serie). Ihre hochsteife Struktur kann radiale, axiale und Kippmomente aushalten, mit einer Positioniergenauigkeit von ±0,05°, und minimiert die Verluste bei der Windenergieerfassung.

IV. Fazit

Durch die Integration von Materialwissenschaft, Präzisionsfertigung und Systemintegrationstechnologien bieten SKL Lager eine Zuverlässigkeitsgarantie über den gesamten Lebenszyklus für Windkraftanlagen. Von Offshore-Windparks bis zu Onshore-Einheiten und von Hauptwellen bis zu Getrieben treiben die kundenspezifischen Lösungen von SKL die Windenergieindustrie in Richtung höherer Effizienz und niedrigerer Betriebs- und Wartungskosten voran. Zukünftig, mit der kontinuierlichen Erweiterung der installierten Windenergieleistung, werden die technologischen Innovationen von SKL den Übergang zu grüner Energie weiter vorantreiben.