더 강력하고 더 효율적으로: TRB가 풍력 산업을 변화시키는 방법

풍력 에너지의 전략 성장 관리자인 Marlé Fernandes의 임무는 팀켄을 재생 에너지 전환 업계의 최전선으로 유지하는 것입니다.

팀켄은 혁신을 바탕으로 번창하는 엔지니어링 중심 회사이며, 팀켄 엔지니어가 100년 이상 완성해 온 기술인 풍력 터빈의 테이퍼 롤러 베어링(TRB)의 필요성이 증가하고 있는 추세입니다.

Fernandes는 시장의 거시적 추세를 평가하고 치열한 경쟁 산업에서 풍력 터빈 제조업체 및 운영 고객이 시장을 주도할 수 있도록 하는 리소스와 기술을 팀켄 엔지니어가 갖추고 있는지 확인합니다.

끊임없이 성장하고 발전하는 산업

거시적 추세를 식별하는 것은 어렵지 않습니다. “풍력 에너지는 성장하고 있습니다. 우리는 낙관적입니다.” Fernandes는 말합니다. “재생 에너지는 빠른 속도로 발전하고 있으며, 풍력은 큰 기둥 역할을 합니다.” 기업은 새로운 환경, 사회, 지배구조(ESG) 및 기업의 사회적 책임(CSR) 목표를 추진함에 따라, 이를 달성하기 위한 재생 가능 에너지원에 의존합니다.

풍력 터빈의 물리적 크기 또한 증가하고 있습니다. 전력 생산은 터빈이 클수록 더 효율적이기 때문입니다. “최대 크기의 차세대 터빈을 출시하기 위해 모두가 열심히 노력하고 있습니다.” Fernandes가 말합니다. “하나의 작업을 수행함과 동시에, 다른 직업에 착수합니다. 매우 공격적인 시장이에요.”

그녀는 대형 터빈이란 결국 스스로 높은 신뢰성을 입증해야 한다고 말합니다. “재생 에너지가 다른 제품과 경쟁하기 위해서는 전기 비용이 적절하고 저렴해야 하므로 신뢰성과 비용이 핵심입니다.”

메인 샤프트 위치에 대한 SRB의 한계

오늘날의 상업용 풍력 에너지 산업은 1990년대 유럽에서 시작되었습니다. 2열 스페리컬 롤러 베어링(SRB) 패키지는 당시에 대부분의 터빈에서 주축 위치를 차지했습니다. 설계자들은 격풍 및 돌풍에서 베어링 정렬 불량률이 높을 것으로 예상했으며, SRB는 정렬 불량 문제를 잘 처리합니다.

빠르게 2000년대 중반을 살펴보면, 터빈은 수 메가와트 용량에 도달했지만 SRB 주축 배열은 높은 고장률을 보였습니다.

“팀켄 엔지니어들은 이를 보고 ‘사실 SRB는 오정렬에 능숙하지만 축방향 하중에는 좋지 않습니다’라고 말했죠.” Fernandes가 이야기합니다. “SRB에 가해지는 무거운 축방향 하중은 베어링 자체에 손상을 줄 수 있고 원하지 않는 하중이 다음 구성 요소(이번 경우는 기어박스)로 전달되어 원하지 않은 하중을 초래할 수 있습니다.”

팀켄은 애프터마켓 고객이 메인샤프트 SRB에 자사의 ES302 내마모성 세라믹 코팅으로 터빈 수명을 연장하도록 도움을 주었습니다. 또한, 팀켄 엔지니어는 테이퍼 및 터빈 기어박스 내 원통형 롤러 베어링의 안정적인 삽입으로 명성을 얻었습니다.

그들은 그 과정에서 풍력 애플리케이션용 테이퍼드 이중 내부(TDI) 베어링도 설계했으며, 이는 메인샤프트 SRB에 드롭인 솔루션을 제공해왔습다.

“일부 OEM은 여전히 4~6미터 범위의 초대형 베어링을 사용하여 새 터빈을 설치하지만 이러한 설계에는 우려 사항이 존재합니다.”Fernandes는 말합니다. 우선, 규모에 문제가 있습니다. 이러한 초대형 베어링을 사용하면 산업 제조력 문제에 직면하게 됩니다. 직경 6미터의 링이 필요한 애플리케이션은 전 세계적으로 그리 많지 않습니다.”

2TS의 미래

터빈의 크기가 커짐에 따라 OEM 설계자들은 두 베어링 열 사이의 거리를 늘리면 베어링 크기의 축소가 가능함을 팀켄의 지도하에 발견했습니다. 2열 패키지 베어링 하나 대신 1열 베어링 두 개가 설계되기 시작했습니다. 이제 터빈의 크기가 커짐에 따라 베어링과 보조 구성 요소는 합리적인 크기와 비용 효율성을 유지할 수 있습니다.

베어링 제조업체는 2개의 단열 베어링을 별도로 설계하기 때문에 각 부하 지점에서 애플리케이션에 필요한 것을 정확히 입력할 수 있습니다. “2베어링 설계를 통해 신뢰성 측면에서 훨씬 더 많은 근거를 다룰 수 있습니다. TRB는 축 방향 및 반경 방향 하중 관리를 직각으로 관리하고 설계할 수 있기 때문에 더 좋은 솔루션입니다.” Fernandes가 말합니다.

팀켄은 베어링뿐만 아니라 커플링과 자동 윤활 시스템 등의 풍력 에너지 산업 서비스를 제공하는 활발한 비즈니스를 구축해 왔습니다. “우리의 기어박스 시장 점유율 위치는 업계에서의 신뢰를 보여주는 증거입니다.” Fernandes가 말합니다.

TRB, 특히 터빈 메인 샤프트 위치에 있는 2개의 테이퍼형 싱글(2TS)에 대한 관심이 증가함에 따라 Fernandes는 풍력 에너지 전문성에 대한 팀켄의 명성이 향후 10년간 견고해질 것으로 기대합니다.

“우리는 테이퍼 롤러 베어링 분야에서 오랫동안 선두 자리를 차지하고 있습니다.” Fernandes가 말합니다. “우리는 다양한 애플리케이션, 기어박스의 다양한 위치 및 다양한 동력 전달 제품 라인에 걸친 독특한 시각도 지니고 있습니다. 이러한 배경이 있기에 풍력 에너지 응용 프로그램을 본질적으로 이해하여 재생 가능 분야의 혁신을 더욱 주도할 수 있습니다.” 그녀가 말합니다.

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풍력 터빈 설계자들은 구동계 전반에 걸친 기술 솔루션을 위해 팀켄과 소통합니다. 연결 장치 및 기타 송전 부품을 다루는 회사의 역량이 더 기술적이고 경제적인 풍력 에너지 실현에 어떠한 도움을 주는지 알아보세요.

Published: 2022/03/17