Effizienz
Eine Lösung für vorzeitige Schäden an Hauptwellenlagern
Warum das TDI-Kegelrollenlager ein Favorit für die Windenergie ist
Mit dem Wachstum der Windenergiebranche wächst auch der Bedarf für die Bauteile und Dienstleistungen, die dies möglich machen. Timkens Investitionen in die Windenergie in den vergangenen 15 Jahren beginnen sich für das Unternehmen auszuzahlen, wobei die Einnahmen aus der Windenergie in den letzten 5 Jahren eine mittlere jährliche Wachstumsrate von 17 % aufwiesen, mehr als doppelt so hoch wie die Branchenwachstumsrate.
Timken versorgt die Industrie mit einer Vielzahl von Produkten wie Beschichtungen, Schmiersystemen und Produkten für die Torsionskontrolle. Hochentwickelte Wälzlager spielen jedoch eine zentrale Rolle in seinem Windenergieprogramm, wobei das TDI-Kegelrollenlager mit doppeltem Innenring das bevorzugte Lager für Hauptwellenanwendungen ist.
Wir haben mit Caleb Chovan, dem leitenden Anwendungsingenieur für den Bereich Windenergie gesprochen, um von ihm mehr über die bahnbrechende Rolle des TDI-Kegelrollenlagers zu erfahren.
Zu den besten Dingen meines Jobs gehört die Freiheit, neue und innovative Produkte zu entwickeln und auf den Markt zu bringen.Caleb Chovan Leitender Maschinenbauingenieur
F: Warum wurde das TDI-Lager ursprünglich für Windkraftanlagen entwickelt?
Chovan: Der TDI-Lager entstand aus einem großen Problem, mit dem die Branche konfrontiert wurde. Viele Erstausrüstungs- oder OE-Lösungen nutzten Pendelrollenlager (SRB) auf der Hauptwelle und als die Turbinen eine Größe von 1,5 MW erreichten, kam es bei diesen Lagern viel früher zu Lagerschäden als erwartet.
Der Austausch dieser Lager war äußerst kostspielig – manchmal mit Krankosten in Höhe von 150.000 USD – eine massive ungeplante Ausgabe für jedes Unternehmen, das versucht, mit einer Windkraftanlage Geld zu verdienen, die 20 Jahre halten sollte, aber bereits nach sechs oder acht Jahren ausfiel.
Einer unserer Kunden, ein Windenergieproduzent in den USA, ließ eine große Anzahl dieser Turbinen in Windparks in verschiedenen Teilen des Landes installieren. Unsere Ingenieure haben in Zusammenarbeit mit ihnen ein Kegelrollenlager entwickelt, das das ursprüngliche Pendelrollenlager ersetzte und eine bessere Leistung bot.
F: Timken Ingenieure haben Auszeichnungen für ihre Arbeiten mit Beschichtungen erhalten. Warum nicht einfach eine Beschichtung auf einem anderen Pendelrollenlager aufbringen?
Chovan: Die Beschichtung ES302 von Timken kann die Lagerlebensdauer ohne Änderung der Lagerkonstruktion erheblich verlängern, und dies ist sicherlich eine Option für Hauptwellenlager. Die Schutzbeschichtung fügt eine zweite Verteidigungslinie hinzu, um den Verschleißprozess zu verlangsamen, der durch Schlupf zwischen den Rollkörpern und der Laufbahnoberfläche verursacht wird. Dieser Schlupf führt zu übermäßigem Verschleiß der Lagerlaufbahn und kann vorzeitige Lagerschäden verursachen.
Der Austausch eines Pendelrollenlagers durch ein TDI-Kegelrollenlager hingegen eliminiert den Schlupf der Rollkörper und verlängert außerdem die Standzeit des Getriebelagers. Pendelrollenlager haben konstruktionsbedingt ein gewisses Spiel, was zu einer sog. schwimmenden Hauptwelle führen kann, die sich axial bewegen kann. Ist diese Axialverschiebung jedoch zu groß, wird das Getriebe, das unmittelbar hinter dem Hauptwellenlager liegt, ungewollten Belastungen ausgesetzt.
Wenn wir auf ein TDI-Kegelrollenlager umrüsten, können wir ein starres System ohne Spiel im Lager schaffen, d. h. wir können das Lager an Ort und Stelle fixieren und dafür sorgen, dass es alle Lasten aufnimmt, für die es ausgelegt ist. Oder anders ausgedrückt, diese Lasten werden nicht mehr auf die Getriebelager übertragen. Wir arbeiten mit Kunden zusammen, um zu entscheiden, welche Lösung für ihren Anwendungsfall am sinnvollsten ist.
Das TDI-Lager ist ausgelegt, um den Schlupf der Rollkörper in den Hauptwellenlagern der Windkraftanlage zu eliminieren.
F: Wie haben sich die TDI-Lager im Laufe der Zeit in der Praxis bewährt?
Chovan: Wir haben einen Prototyp inspiziert, nachdem er zwei Jahre lang gelaufen war, und er war in hervorragendem Zustand – sah fast brandneu aus. Zwei weitere wurden kürzlich nach fünfeinhalb Jahren Laufzeit entfernt, da die Turbinen, in denen sie betrieben wurden, zu Anlagen mit höherer Megawattleistung aufgerüstet wurden. Vorläufige Daten weisen darauf hin, dass diese Lager viel länger gehalten hätten als die ursprünglichen OE-Lager, wenn die Ausrüstung nicht aufgerüstet worden wäre.
Die Branche befindet sich in einem kontinuierlichen, transformativen Wandel, so dass es lange dauern kann, bis eine neue Technologie erprobt ist. Klar ist, dass Timkens TDI-Kegelrollenlager bei unseren Windenergiekunden immer beliebter werden und zunehmend zum Austausch verschlissener Lager in ihren Windkraftanlagen verwendet werden.
Auch deshalb arbeiten wir zur Zeit an einer neuen Version des TDI-Lagers, das die Wartungsverfahren der Turbinen vor Ort grundlegend verändern wird. Ich freue mich schon darauf, mit meinen Kunden ausführlicher darüber zu sprechen.
F: Wie fühlt es sich an, zu diesem Zeitpunkt der Geschichte im Bereich der Windenergie zu arbeiten?
Chovan: Es ist eine wirklich junge Branche – und sie wächst so schnell. Die weltweite Stromerzeugung aus Wind stieg im Jahr 2020 um 11 Prozent. Jeder ist bestrebt, die besten Lösungen zu finden. Daher ist es sehr herausfordernd, aber auch lohnend, zu den unterschiedlichen Ideen beitragen zu können, die uns helfen, mehr Haushalte und Unternehmen auf der ganzen Welt mit emissionsfreier Energie zu versorgen.
Es hat Spaß gemacht, dabei zuzusehen: Wenn die Kosten sinken, steigen die Investitionen, und so finden wir uns hier in einer Branche, die nicht nur wegen des Klimawandels, sondern auch aus geschäftlichen Gründen Sinn macht.
Published: 2021/05/17