Инженерные компетенции

По­вы­ше­ние про­из­во­ди­тель­но­сти с по­мо­щью цен­тра­ли­зо­ван­ной си­сте­мы сма­зы­ва­ния для вет­ря­ных тур­бин

Успешное сотрудничество компаний SKF Group позволило разработать усовершенствованный насосный модуль для централизованной системы смазывания ветряных турбин.

Материалы по теме

РЕ­ЗЮ­МЕ

SKF был разработан специализированный насосный агрегат для централизованной системы смазывания ветряных турбин. Основными элементами системы являются насос KFG, наполнительный насос с электроприводом и реле давления. Подача смазочного материала в усовершенствованный насос KFG может осуществляться сверху, не допуская скопления смазки в верхней части насоса. Модульный принцип нового насоса KFG подходит для применения в широком диапазоне температур, позволяя производить насосы больших размеров и обеспечивая простоту установки.

Насосный агрегат KFG имеет механически обработанное уплотнение поршня толкателя смазки. Новая концепция уплотнения K01-R ECOVAR была разработана SKF Lubrication Systems совместно с SKF Economos Deutschland GmbH. Наполнение насоса KFG может быть выполнено с помощью специально спроектированного портативного электрического наполнительного насоса, тем самым значительно повышая качество работ по техническому обслуживанию.

 

ОБ­РА­ТИТЬ­СЯ В ОТДЕЛ СБЫТА

Петер Беккенбах, Peter.Beckenbach@skf.com

Tребования к смазыванию подшипников в ветряных турбинах инициировали ряд разработок, которые усовершенствовали централизованную систему смазывания SKF. Результатом стала разработка SKF смазочного комплекса для ветряных электростанций, позволяющего продлить срок службы и повысить надёжность этих систем. Некоторые подшипники ветровых турбин требуют смазывания с заданной периодичностью (рис. 1). Для эффективного выполнения данной задачи требуются автоматические централизованные системы смазывания (рис. 2). Централизованная система смазывания состоит из насоса SKF серии KFG, электрического наполнительного насоса, реле давления и насоса для отработанной смазки (рис. 3).
 
Насосный агрегат KFG
Насосный агрегат KFG (рис. 4) является ключевым элементом централизованной системы смазывания. Насос был специально оптимизирован в соответствии с потребностями ветроэнергетики.

Значительным усовершенствованием конструкции стала возможность заполнения насоса сверху, что обеспечивает постоянную смену поступающего смазочного материала, основанную на принципе очередности пос­тупления. Жидкий смазочный материал подается в систему сверху и выкачивается снизу. Патентная заявка на данную конструкцию с наполнением сверху была подана SKF Lubrication Systems, Германия.

Новая конструкция с наполнением сверху также потребовала новой концепции поршня толкателя смазки (рис. 5), необходимого для правильной работы роторного насоса. Поршень непрерывно подает смазочный материал высокой вязкости в насос, размещённый в корпусе. Новая конструкция поршня в свою очередь потребовала создания специального уплотнения прошедшего машинную обработку. Решение было разработано совместно с SKF Economos Deutschland GmbH как часть платформы SKF Seals.

Для реализации данного инновационного метода уплотнения были разработаны новый поршень толкателя смазки и новая система уплотнения K01-R ECOVAR. Конструкция поршня подразумевает высокоточную подачу смазывающего материала сверху через распределительный канал в резервуар пластичной смазки. Новая конструкция и специализированная система уплотнения K01-R ECOVAR позволяют поршню толкателя смазки работать с использованием ряда вязких смазок, пригодных для широких температурных диапазонов.

Создание новых элементов было результатом уникальной программы SKF «Инновация за день», в рамках которой проектирование и изготовление элементов может быть выполнено за один день.

Преимущества новой конструкции
Модульная концепция нового насоса серии KFG обеспечивает простую установку, так же как и новая концепция резервуара, с повышенной надёжностью даже в экстремальных условиях. Направляющие поршня с приводом подают необходимые объёмы смазочных материалов даже при экстремально низких температурах. Это позволяет снизить требования к техобслуживанию и повысить надёжность.

Конструкция насоса была усовершенствована алюминиевыми профилями, которые значительно повышают устойчивость насоса и позволяют без проблем создавать большие по габаритам конструкции. В настоящее время версии с размерами резервуаров от 4 до 15 кг доступны для роторного применения и размерами до 20 кг – для стационарного (рис. 6). 

Разработки, вызванные спросом
Разработка данного насоса была обусловлена необходимостью удовлетворения растущих пот­ребностей ветроэнергетики. Новая конструкция насоса отвечает требованиям к коррозионной стойкости в соответствии с C5M, предъявляемым операторами морских ветроэлектростанций. 

Соответствие конструкции, материалов и применимых стандартов требованиям C5M было подтверждено сертификатом «Germanischer Lloyd Certification», DAA-GL-426-2010 от 14 сентября 2010 г. (pис. 7).

В процессе разработки насоса проводилось большое количество испытаний новых функций. Различные смазочные материалы NLGI класса 1 и 2 были протестированы на прокачиваемость при диапазоне температур от -30°C до +70°C. Таким образом была подтверждена постоянная работоспособность поршня толкателя смазки со специализированным уплотнением K01-R ECOVAR, независимо от положения ротора насоса (вращается, находится в обратном вертикальном или горизонтальном положениях). После успешной эксплуатации нескольких прототипов насос был представлен на выставке 2010 HUSUM Wind Fair. Практически в одно время, для экспериментального проекта в Китае, первая партия в 40 насосов KFG была поставлена Sinovel, крупнейшему в Китае производителю ветряных турбин.

В качестве дополнения к насосу KFG, был разработан наполнительный насос с электроприводом, обеспечивающий быстрое и простое наполнение насоса KFG как сверху, так и снизу (pис. 8). Наполнительный насос с электроприводом работает от электрического сети, не подразумевает стационарного использования, может быть легко перемещён обслуживающими бригадами от одной ветряной турбины к другой. Это позволяет существенно повысить качество работ по техническому обслуживанию.

Совместно с другими, ранее упомянутыми, инновационными изделиями WindLub, разработка нового насоса KFG является вехой в развитии централизованных систем смазывания для ветроэнергетики.

Особого внимания при применении в ветроэнергетике требуют:

  • C5 – антикоррозионная защита
  • Особое разрешение на морское использование
  • Удобное пополнение с помощью насоса с электроприводом
  • Запатентованная конструкция с наполнением сверху
  • Широкий диапазон температур от -30°C до +70°C
  • Высокая устойчивость конструкции

Заключение
Результатом эффективного и успешного сотрудничества SKF Sealing Solutions и SKF Lubrication Systems стало создание нового насосного агрегата, предлагающего качественное и надёжное смазывание подшипников в ветряных турбинах, тем самым обеспечивая продолжительный срок службы и сокращая объём технического обслуживания.

 

Ключевые особенности нового насоса KFG:

  • Заполнение насосов сверху
  • Поршень толкателя смазки со специализированным уплотнительным решением K01-R ECOVAR, с интегрированной магнитной лентой и приёмником для наливной трубки
  • Прочная конструкция с использованием алюминиевых профилей, подходящая также для крупногабаритных насосов
  • Резервуар со встроенными насосными элементами, обеспечивающий работу в диапазоне температур от -30°C до +70°C и устойчивость к температурам до -40°C.
  • Специальные фланцы с поддержкой модульной концепции для простой установки насоса
  • До трёх внешних магнитных переключателей для контроля жидкости в смазочном резервуаре.