丹麦的埃斯比约是欧洲风能业中心。

海上风能之都

多年来,丹麦的埃斯比约港远近闻名,不仅是与英国往来轮渡的停靠港,亦是培根和黄油等传统农产品的出口港。北海地区的石油工业和渔业曾是当地的支柱产业。如今,风电业以强劲之势后来居上,助推埃斯比约港转型成为可持续能源生产中心。

作者: Alexander Farnsworth
照片: Getty Images & Alexander Farnsworth

供电,供气及供水 球面滚子轴承

坐落于日德兰半岛西海岸的埃斯比约不仅是丹麦最大的港口之一,而且是毋庸置疑的欧洲风能中心。

在开发可持续能源的过程中,越来越多的风电设施出现在人们的视野中。埃斯比约港周围堆放着15吨重风力发电机叶片的支架、400吨重房屋大小的机舱以及钢制塔架的各部分。这些本地生产的风力发电机部件一部分出口至世界各地,一部分在北海的新海上风电场投入使用。因此港口有供应和维修船队,以及起重量为1,500吨的起重船。

当地道路上原有的环形交叉路口中央被清理,以便让运载80米长叶片的卡车直接通过,卡车将叶片从附近的工厂运往港口。

新型SKF轴承已于2016年2月投入运行。

新型SKF轴承已于2016年2月投入运行。

Vattenfall在埃斯比约陆上风电场业务经理Lars Buhrkall说道:“没有任何一个地方像埃斯比约一样,让人真切感受到可持续能源生产的蓬勃发展。丹麦政府希望在几年之内,将可再生能源在总能源消耗的占比从当前的42%提升至50%。市场潜力非常可观。”
     

Vattenfall

Vattenfall是欧洲最大的电力和热力生产商之一。

母公司Vattenfall AB为瑞典国有企业,总部位于瑞典索尔纳。

Vattenfall的主要市场是丹麦、芬兰、荷兰、德国、英国和瑞典。

集团拥有约2万名员工,2017年净销售额约为133亿欧元。

www.vattenfall.com

Vattenfall(Waterfall)在北欧地区家喻户晓。这家瑞典国有企业的历史可追溯至在瑞典大河上筑坝发电的时代。如今,Vattenfall是欧洲最大的电力和热力生产商和零售商之一,2017年销售额约为133亿欧元,拥有2万名员工,在德国、荷兰、英国、丹麦、瑞典和芬兰运营逾1,300台风力发电机(总装机容量达2,200兆瓦)。公司致力于打造化石燃料零消耗的世界。

SKF丹麦公司负责丹麦可再生能源业务的经理Peter Scheibner说:“对SKF来说,这也是正在增长的业务领域。风力发电机制造商以及Vattenfall等公用事业公司都希望风力发电机能够无故障运行约25年或更长时间。”

SKF的Peter Scheibner(左)与Vattenfall的Lars Buhrkall在埃斯比约监测中心。

SKF的Peter Scheibner(左)与Vattenfall的Lars Buhrkall在埃斯比约监测中心。

树立新的卓越标准

专为陆上和海上风力发电机市场而开发的SKF 240/710 BC球面滚子轴承,在轴承性能和精密制造方面树立了新的卓越标准。其优势包括低速性能、高推力以及经优化的内部几何形状。此外,较软的黄铜保持架被硬度高得多的铸铁保持架代替。事实证明,这一重要的设计改动能够减小磨损,并且解决了之前出现的润滑问题。

SKF一直是路边常见的陆上风力发电机用轴承、润滑剂和系统的重要供应商。但真正的增长领域则是海上风力发电,从埃斯比约港的繁忙业务中可见一斑。SKF正在这一领域扩大自己的影响力。

Scheibner说:“更大尺寸的风力发电机、齿轮箱、发电机和更大的载荷对于轴承系统提出了新的要求,在这方面,我们经验丰富。基于这一原因,我们正在多个重要的海上风电项目上与Vattenfall密切合作。”

Scheibner指出,用于风力发电机主轴的标准球面滚子轴承技术成熟,性能可靠,在维护间隔得当的情况下,一些轴承能运行20 年之久,不过仍存在改进空间。

SKF与风力发电机制造商携手合作,详细分析了海上风力发电应用场合的技术特征,专为风电应用场合开发出一种新型球面滚子轴承系列。该系列的一个轴承已于2016年2月在丹麦投入运行,安装在埃斯比约以南10公里Tjæreborg Enge风电场的一台NM 80陆上风力发电机上。SKF和Vattenfall在SKF监测中心和Vattenfall埃斯比约监测中心,密切监测这个轴承的状态。这是在埃斯比约开展维护工作的核心。点击鼠标,一组显示器上便能显示出风电场每一台风力发电机的详细运行状况。这是一项复杂的任务,鉴于起重船作业费用高昂,因此早期预测至关重要,以便对主要零部件合并实施干预。

用检孔镜进行现场轴承目检。

用检孔镜进行现场轴承目检。

为了监测陆上和海上风力发电机,Vattenfall采用两个在线系统——SCADA(监控与数据采集系统)和CMS(状态监测系统),用来监测实际生产、风速、风向、齿轮箱润滑、油温和压力,以及发电机冷却水温度和压力。这些数据能指示零部件工作状态的变化,可用于预测故障时间。

这个解决方案对SKF球面滚子轴承内部几何形状进行了重新设计和优化。SKF开发出一种新颖的设计流程,对内部几何形状进行迭代优化,模拟了数千种可行的轴承内部几何形状的性能,最终找到了能更好地应对海上风电应用场合载荷的优化设计。同时,轴承保持架的几何形状和材料也经过了重新设计,以铸铁取代了黄铜材料。Scheibner说:“铸铁的刚度和硬度比黄铜高。”

新设计去除了多个内部金属滑动接触面,以减少摩擦和磨损。此外,由于降低了接触压力,计算轴承寿命平均延长了60%。再者,这些新轴承的重量平均减少了4%,而且润滑性能得到改进。

随后进行了先进建模、仿真研究和实地验证。
    

销售联系方式

evolution@skf.com

SKF利用其资源,助我们一臂之力,最终实现双赢。
Vattenfall埃斯比约陆上风电场运营经理Lars Buhrkall

SKF一如既往地加强自身解决问题的资源和能力,密切与Vattenfall之间的客户关系。SKF的目标是在风力发电机25年设计寿命期间达到100%可用性。

Scheibner说道:“如果希望获得长期改进,就应在短期内参与我们的轴承测试。与Vattenfall之间的这种合作对于我们开展测试至关重要,对Vattenfall来说也同等重要。我们相信,用于风力发电机的新型球面滚子轴承将成为风电应用场合的主要轴承。”

Vattenfall埃斯比约陆上风电场运营经理Lars Buhrkall补充道:“SKF利用其资源,助力我们尽可能实现无故障运行,最终实现双赢。”

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