C ростом рынка ветряных турбин растет спрос на крупногабаритные подшипники, которые обеспечивают надежную работу в течение долгого времени при минимальном техобслуживании. SKF построила уникальный испытательный стенд для подшипников большого размера, применяемых в ветряных турбинах.

Альтернативные источники энергии становятся важной составляющей энергетики. Развитие идет в направлении увеличения их производственных мощностей. Уже введены в эксплуатацию ветротурбины с мощностью 5 МВт. Принимая во внимание законодательство, устанавливающее жесткие требования по снижению выбросов CO₂ , можно предположить, что будут расти как мощность ветряных установок, так и размер отдельных энергоблоков.

При установке турбин на 90-метровой высоте используются механизмы, оснащенные крупногабаритными подшипниками, которые являются одним из ключевых элементов энерговырабатывающего агрегата. Именно поэтому SKF построила испытательный стенд для проверки новых конструкций подшипников и усовершенствованного инструментария расчетов на образцах подшипников в натуральную величину (рис. 1 и 2).

Германия, где ветряные электростанции работают как на суше, так и в море, является одним из наиболее горячих сторонников использования этого альтернативного источника энергии, и поэтому – наиболее подходящим местом для размещения такой испытательной площадки.

Вместе с ростом мощности энерговырабатывающих агрегатов увеличиваются размеры подшипников, устанавливаемых в турбинах. Для опор вала основного ротора SKF выпускает специальные двухрядные конические роликоподшипники с наружным диаметром почти 2,4 метра (рис. 2 и 3). Это самые крупные серийно выпускаемые подшипники основного ротора для ветряных турбин. На сегодня изготовлено около 1 500 подшипников только для одного заказчика.

Часто такие агрегаты, использующие энергию ветра, располагаются в удаленных местах, доступ к которым затруднен. Это повышает требования к надежности в работе как турбин, так и подшипников. Несмотря на свой многолетний и успешный опыт, инженеры SKF вынуждены отвечать на главный вопрос, который задают заказчики из отрасли ветроэнергетики: «Проверены ли ваши расчеты на практике?»

После всесторонней оценки стратегии испытаний было принято решение создать испытательный стенд для тестирования полномасштабных образцов.

Для проектирования, монтажа и эксплуатации стенда был выбран исследовательский центр компании SKF в Швайнфурте, Германия. Основным аргументом при выборе места явилась близость к заводу, где изготавливаются подшипники больших размеров, а также находятся инженеры-проектировщики этих изделий и опытный персонал соответствующего отделения компании.

Работы над стендом заняли 18 месяцев. Проектирование и монтаж испытательного стенда включали в себя:

• определение параметров для испытаний и измерений;
• разработку конструкции испытательного стенда;
• поиск подходящих поставщиков элементов стенда;
• подробные расчеты элементов стенда для испытаний подшипников под нагрузкой.

Теперь крупные двухрядные конические роликоподшипники можно испытывать рядом с заводом-изготовителем, а не на месте их установки, избегая всех сложностей, связанных с их доступностью и изменяющимися условиями эксплуатации. Подшипники можно испытывать на скоростях до 60 об/мин, которые более чем втрое превосходят скорости вращения, достигаемые в реальных условиях. Стенд позволяет тщательно контролировать смазочные материалы (рис. 4) и условия смазывания, при этом нагрузки на подшипники можно увеличивать до значений, вдвое превосходящих их номинальную грузоподъемность.

В то же время оцениваются характеристики трения, упругие деформации (рис. 5), температуры и другие параметры. Новый испытательный стенд позволяет проверить правильность усовершенствованного инструментария расчетов SKF для крупных изделий с точки зрения характеристик трения, поведения смазки, характеристик уплотнений и расчетов ресурса.

Новые конструкции и производственные процессы можно проверить на полномасштабных образцах и по результа там испытаний собрать важную информацию о реакции материалов на различные нагрузки. Оборудование мониторинга состояния SKF, установленное на стенде, позволяет обслуживающему персоналу довести до совершенства свои навыки, не выезжая в труднодоступные места, где эксплуатируются подобные изделия.

Испытательный стенд служит подтверждением ведущих позиций SKF в области технологии таких подшипников, а также вклада компании в снижение энергопотребления и поддержку «зеленой» энергетики.

Этот испытательный стенд станет важным инструментом для будущего завоевания рынка более крупных и более мощных ветряных турбин.