Services - 06/06/2025

Firma NSK wprowadza na rynek wysoce niezawodne łożyska baryłkowe do wałów głównych turbin wiatrowych

Zwiększona odporność na zużycie zapewnia stabilną pracę przy mniejszych nakładach na konserwację w długich okresach, co pomaga obniżyć koszty konserwacji i zmniejszyć emisję CO₂.

  • Pierwsze w NSK połączenie materiału łożyska, powłoki wałeczka i koszyka o zwiększonej pojemności w celu zmniejszenia zużycia.
  • Kompleksowe rozwiązanie zapewniające większą trwałość - ponad 90% mniejsze zużycie bieżni w porównaniu ze standardowymi produktami.

Firma NSK Ltd. (NSK; siedziba główna: Tokio, Japonia; prezes i dyrektor generalny: Akitoshi Ichii) opracowała i wprowadziła na rynek linię wysoce niezawodnych łożysk baryłkowych* do wałów głównych turbin wiatrowych, które łączą w sobie trzy zaawansowane technologie zapewniające wyjątkową niezawodność. Wraz z materiałem „Super-TF” firmy NSK o długiej żywotności i diamentową powłoką DLC o wysokiej twardości, nowy koszyk ECA o zwiększonej nośności zapewnia wysoką nośność w kompletnym rozwiązaniu łożyskowym zoptymalizowanym pod kątem wyzwań stojących przed dzisiejszymi turbinami wiatrowymi.

Dzięki pełnemu zastosowaniu tych osiągnięć technologicznych, firma NSK zmniejszyła zużycie bieżni do mniej niż jednej dziesiątej w porównaniu z produktami standardowymi. Ponieważ zużycie bieżni jest główną formą uszkodzeń w łożyskach baryłkowych dla wałów głównych, zapewnia to znaczną poprawę trwałości łożysk. Dzięki mniejszej liczbie czynności konserwacyjnych i mniejszej potrzebie wymiany części, te wysoce niezawodne łożyska pomagają skrócić czas przestojów i utrzymać stabilną pracę elektrowni wiatrowych na całym świecie.

Firma NSK od lat obsługuje branżę turbin wiatrowych dzięki naszemu materiałowi Super-TF i powłoce DLC. W czerwcu 2024 r. opracowaliśmy łożysko baryłkowe z nowym koszykiem ECA o zwiększonej nośności, aby zaspokoić potrzeby firm z branży energetyki wiatrowej w Ameryce Północnej. Obecnie w pełni wdrożyliśmy system produkcji wysoce niezawodnych łożysk baryłkowych łączący wszystkie te trzy zaawansowane technologie i obecnie rozszerzamy realizację zamówień na całym świecie.

Plany na przyszłość obejmują połączenie tych łożysk baryłkowych z rozwiązaniami NSK do monitorowania stanu w celu rozszerzenia działalności w zakresie konserwacji, napraw i eksploatacji (MRO). Łożyska baryłkowe NSK o wysokiej niezawodności dołączają do portfolio ofert rynku wtórnego określonych w naszym średnioterminowym planie zarządzania na rok 2026, którego celem jest zwiększenie sprzedaży w tym sektorze o 25 miliardów jenów w roku fiskalnym 2021. 

Tło rozwoju

Każda awaria podzespołu turbiny wiatrowej prowadzi do kosztownych napraw i długich przestojów. Ponieważ turbiny wiatrowe są instalowane w specjalnych środowiskach, takich jak góry i na morzu, wymiana części i zakup części, dźwigów naprawczych i innego sprzętu w celu usunięcia uszkodzeń może zająć dużo czasu i zasobów. Wiele dużych części do turbin wiatrowych jest wykonywanych na zamówienie, a łożyska wału głównego są jednymi z największych komponentów używanych w maszynach. Uszkodzenie tych kluczowych części może skutkować wymianą, która wymaga około rocznego lub dłuższego przestoju**. Dlatego też łożyska wałów głównych turbin wiatrowych muszą być zbudowane tak, aby były trwałe - z wysoką niezawodnością i odpornością na przedwczesne uszkodzenia.

Łożyska w wałach głównych turbin wiatrowych muszą wytrzymywać duży ciężar łopat i zmienne obciążenia wynikające ze zmiennych warunków wiatrowych. Łożyska baryłkowe są rozwiązaniem z wyboru, ze względu na ich wysoką nośność i zdolność do tolerowania błędów montażowych i automatycznego korygowania ugięcia wału lub oprawy (samonastawność). Większe niż oczekiwane obciążenia w trudnych warunkach pracy są głównym winowajcą przedwczesnych uszkodzeń łożysk baryłkowych. Czynniki te uniemożliwiają tworzenie się niezbędnego filmu olejowego w obszarze między wałeczkami a pierścieniami łożyska. Bez tego smarowania dochodzi do zużycia, co wymaga wymiany łożyska wcześniej niż oczekiwano. Dlatego też poprawa odporności na zużycie powierzchni bieżni ma kluczowe znaczenie dla czasu pracy turbiny i niezawodności operacyjnej.

Korzyści i cechy 

Zwiększona odporność na zużycie

  • Łożyska baryłkowe o wysokiej niezawodności do wałów głównych turbin wiatrowych zmniejszają zużycie bieżni o 90% lub więcej w porównaniu ze standardowymi produktami. Ponieważ zużycie bieżni jest główną formą uszkodzeń w tych łożyskach, rozwiązanie NSK o wysokiej niezawodności charakteryzuje się znacznie zwiększoną trwałością łożyska.

Zastosowanie

  • Stabilna praca turbiny przez dłuższy czas - łożyska baryłkowe o wysokiej niezawodności wydłużają okresy międzyobsługowe i skracają nieoczekiwane przestoje związane z wymianą. 

Technologie produktowe

  • Podstawowe technologie NSK w zakresie materiałów, trybologii i analizy zapewniają wyjątkową odporność na zużycie bieżni. Po raz pierwszy w NSK materiał Super-TF, powłoka DLC i koszyk o dużej nośności zostały połączone w jednym produkcie łożyskowym.
    • Materiał „Super-TF” o długiej żywotności
      • Ekskluzywny materiał Super-TF firmy NSK zapewnia długą żywotność poprzez poprawę wytrzymałości powierzchni dzięki równomiernemu rozmieszczeniu drobnych węglików. Zastosowanie materiału Super-TF w pierścieniach zewnętrznych i wewnętrznych zapewnia solidną podstawę zwiększonej odporności na zużycie bieżni. 
    • Powłoka DLC o wysokiej twardości
      • Węgiel diamentopodobny (DLC) to ogólne określenie materiału węglowego, który zapewnia unikalne właściwości trybologiczne dzięki mieszanej strukturze grafitu i wiązań diamentowych. 
      • W oparciu o naszą wiedzę z zakresu trybologii, powłoka DLC o wysokiej twardości jest nakładana na wałeczki, aby zapobiec pogorszeniu ich właściwości powierzchniowych. Poprawia to odporność na zużycie w miejscach, w których wałeczki stykają się z bieżnią.
    • Nowy koszyk ECA o zwiększonej nośności
      • Nasz nowo opracowany koszyk ECA został zaprojektowany tak, aby wyeliminować potrzebę stosowania pierścienia prowadzącego, umożliwiając zastosowanie większej liczby większych wałeczków. Zoptymalizowane dzięki możliwościom analitycznym NSK, koszyki ECA zwiększają nośność łożyska, jednocześnie poprawiając odporność bieżni na zużycie. 

 

*Łożyska baryłkowe posiadają pierścień wewnętrzny z dwoma rzędami baryłkowatych wałeczków stykających się ze sferyczną bieżnią w pierścieniu zewnętrznym. Taka konfiguracja pozwala na przenoszenie ciężkich obciążeń i zapewnia łożyskom baryłkowym właściwości samonastawne w odpowiedzi na ugięcie wału lub oprawy. 

**Źródło: 平成29 年度 電気施設等の保安規制の合理化検討に係る調査風力発電業界の構造調査 [Final Report on FY2017 Structural Study on the Streamlining of Safety Regulations for Electrical Facilities in the Wind Power Generation Industry], Deloitte Tohmatsu Consulting Co. Ltd. 2018.