I. Технические вызовы подшипников ветрогенераторов и решения SKL

Ветрогенераторы длительно эксплуатируются в суровых условиях с высокой вибрацией, большими нагрузками, экстремальными перепадами температур и коррозией от солевого тумана. Их основные передающие компоненты (основные валы, коробки передач и системы регулирования угла атаки лопастей) предъявляют высокие требования к надежности подшипников. Благодаря инновациям в области материалов, оптимизации конструкции и индивидуальному проектированию подшипники SKL решали три основных проблемы отрасли:

· Защита от электрохимической коррозии: Осьевые токи, генерируемые частотными преобразователями, могут разрушать дорожки подшипников, приводя к выходу из строя смазки и преждевременному отказу подшипников. Разработанные SKL электроизолированные подшипники имеют покрытие из оксида алюминия, обеспечивающее напряжение пробоя постоянного тока 5000 В, блокируя путь тока и увеличивая срок службы подшипников более чем в три раза.

· Высокая грузоподъемность и усталостная прочность: Основные подшипники ветрогенераторов мегаваттного класса должны выдерживать динамические нагрузки в несколько сотен меганьютонов. SKL использует цементированные стали и специальные процессы поверхностной обработки, увеличивая устойчивость к микропиттингу на 50 % и обеспечивая проектный срок службы более 20 лет.

· Интеграция в пространстве и легкий дизайн: Для адаптации к компактным конструкциям коробок передач SKL представила цилиндрические роликовые подшипники без наружного кольца. Интегрировав дорожку в планетарное колесо, эти подшипники снижают вес и занимаемое пространство, одновременно повышая радиальную грузоподъемность.

II. Типичный случай: модернизация подшипников коробок передач в 5-МВт морском ветрогенераторе

(1) Контекст проекта

5-МВт морской ветрогенератор, разработанный международным производителем оборудования для ветроэнергетики, часто сталкивался со следующими проблемами во время эксплуатации:

· Пробуксовка подшипников планетарных колес: Тонкостенные планетарные колеса подвержены деформации при высоких радиальных нагрузках, вызывая относительное смещение между наружным кольцом подшипника и валом колеса, что приводит к аномальному износу.

· Деформация корпуса коробки передач: Традиционные полнокалиберные цилиндрические роликовые подшипники чувствительны к жесткости корпуса. Колебания ветровых нагрузок вызывают микродеформацию корпуса, усугубляя невыравнивание подшипников.

· Высокие расходы на обслуживание: Цикл замены подшипников составлял всего 3–5 лет, а стоимость одного простоя для обслуживания превышала 500 000 юаней (включая подъем, транспортировку и трудовые затраты).

(2) Решение SKL

Проведя анализ моделирования и адаптацию к рабочим условиям, техническая команда SKL предложила следующее комплексное решение:

(3) Результаты реализации

1. Значительное увеличение срока службы

o Срок службы подшипников планетарных колес увеличился с 5 до более 15 лет, полностью устранив проблему пробуксовки.

o Основные подшипники стабильно работали более 60 000 часов в условиях солевого тумана и получили сертификацию DNV-GL.

2. Снижение расходов на обслуживание

o Годовые расходы на обслуживание одной единицы снизились с 1,2 млн юаней до 400 000 юаней, что составляет снижение на 67 %.

o Цикл замены подшипников увеличился до более 10 лет, сократив незапланированные простои на 75 %.

3. Оптимизация энергоэффективности

o КПД передачи коробки передач увеличился на 1,2 %, увеличив годовую выработку электроэнергии на 300 000 кВт·ч (расчет на основе 5-МВт установки).

o Потери на трение в подшипниках снизились на 20 %, помогая всей установке достичь целей по сокращению выбросов углекислого газа.

III. Расширение технологий: инновационные применения подшипников SKL в ветрогенераторах

(1) Подшипники систем регулирования угла атаки лопастей

Для адаптации к характеристикам колебательного движения подшипников системы регулирования угла атаки лопастей SKL разработала (модель QJ214-TVP). Их двусторонняя осевая грузоподъемность может адаптироваться к динамической регулировке угла лопастей, а сплошной медный держатель снижает трение, обеспечивая срок службы более 20 лет.

(2) Подшипники систем поворота гондолы

Для справления с комплексными нагрузками при повороте гондолы SKL использует крестовые роликовые подшипники (серия XRU). Их жесткая конструкция может выдерживать радиальные, осевые и опрокидывающие моменты с точностью позиционирования ±0,05°, минимизируя потери при захвате ветровой энергии.

IV. Заключение

Интегрируя материалы науку, точное производство и технологии системной интеграции, подшипники SKL обеспечивают надежность на всем жизненном цикле ветрогенераторов. От морских ветряных парков до наземных установок, от основных валов до коробок передач — индивидуальные решения SKL стимулируют развитие ветроэнергетики в направлении повышения эффективности и снижения затрат на эксплуатацию и обслуживание. В будущем, с постоянным расширением масштабов установленной мощности ветряных электростанций, технологические инновации SKL будут продолжать способствовать переходу к зеленой энергии.