Windkraftanlagen
Windkraftanlagen erreichen enorme Größen. Viele Anlagen der 2-Megawatt-Klasse haben mittlerweile 40 Meter lange Rotorblätter, eine Nabenhöhe von 60 bis 100 Metern und ein Gesamtgewicht von über 200 Tonnen. Entsprechend groß sind die in Windkraftanlagen verwendeten Wälzlager – mit Bohrungsdurchmessern von 100 bis 700 mm, in manchen Fällen sogar 2 Metern.
NSK ist einer von weltweit sehr wenigen Herstellern, die den Markt zuverlässig mit so großen Wälzlagern beliefern können. Zulieferer müssen sowohl über die Produktionskapazitäten verfügen als auch Vertriebsleistungen und technischen Service an wichtigen Standorten auf der ganzen Welt anbieten können, da die heutige Windkraftindustrie stark globalisiert ist.
NSK bedient diesen Markt seit Mitte der 1990er-Jahre und belieferte zunächst die europäische Windkraftindustrie. Zu der Zeit hatten europäische Unternehmen ein Monopol auf diesem Markt. Heute liefert NSK auch Wälzlager in die USA, nach China, Indien und in andere Länder.
NSK ist als einer der besten Zulieferer von Wälzlagern bekannt, und da aktuell neun von zehn der weltweit führenden Hersteller von Windkraftanlagen Wälzlager von NSK verwenden, leistet das Unternehmen einen großen Beitrag zum Umweltschutz.
Erfahrung und Technologie von NSK
Da Windkraftanlagen nicht einfach zu warten sind, müssen die verbauten Wälzlager außergewöhnlich zuverlässig sein.
Mit einer Höhe von Dutzenden oder sogar über 100 Metern und einer Auslegung auf 20 Betriebsjahre müssen Windkraftanlagen sehr langlebig gebaut sein, was auch für ihre Wälzlager gilt. NSK konstruiert Wälzlager für Windkraftanlagen mithilfe fortschrittlicher Computersimulationen und einer umfassenden Expertise hinsichtlich Werkstoffen und Wärmebehandlungsverfahren. Außerdem testen und bewerten wir unsere Wälzlager gründlich und ausführlich unter Praxisbedingungen.
NSK nimmt bei allen diesen Technologien unter den Herstellern von Wälzlagern weltweit eine Vorreiterrolle ein. Wir werden uns weiterhin an den Bedürfnissen und Erwartungen der Windkraftindustrie ausrichten und die kontinuierliche Weiterentwicklung unserer Produkte und Kompetenzen entsprechend vorantreiben.
Betriebsbedingungen: Hohe radiale und axiale Lasten
Die am Rotor angreifenden dynamischen Windlasten erzeugen eine hohe mechanische Beanspruchung der Antriebsstrang-Komponenten einer Windenergie-Anlage. Die Hauptlagerung muss sowohl radiale Lasten als auch axiale Kräfte, einschließlich der daraus resultierenden Biegemomente der Rotorwelle, aufnehmen. Die Drehzahl liegt typisch im Bereich von 5 bis 20 U/min. Kleinere Anlagen laufen schneller und Größere drehen langsamer.
Auf der Rotorwelle werden unterschiedliche Lageranordnungen realisiert. In Anlagen bis 3 MW findet sich häufig eine Kombination aus zwei Pendelrollenlagern. Für kleinere Anlagen oft auch eine sog. 3-Punkt-Lagerung mit nur einem Pendelrollenlager, wobei als Gegenlager dann das angeschlossene Getriebe genutzt wird.
Betriebsbedingungen: Wechselnde Belastungen
Das Hauptgetriebe einer Windenergie-Anlage (WEA) dient der Umsetzung der geringen Rotordrehzahl in die hohe Generatordrehzahl. Die gängigen Getriebe in der Mega-Watt-Klasse bestehen aus ein oder zwei Planetenstufen und ein oder zwei Stirnradstufen. Die Betriebsbedingungen der WEA stellen hohe Anforderungen an die Lagerung der einzelnen Wellen und Getriebekomponenten.
Ständig wechselnde Windgeschwindigkeiten verursachen stark veränderliche Lastbedingungen der Lager. Bei Windstille oder auch Starkwind werden die Anlagen abgeschaltet und stehen bzw. trudeln mit extrem langsamer Bewegung. Die daraus resultierenden An- und Abfahrvorgänge führen zu starker Beanspruchung. Stillstand führt zu punktuell konzentrierten Lasten die Stillstandsmarken hervorrufen können und undefinierter Trudelbetrieb ist besonders problematisch da sich das Getriebe dann extrem langsam und oft ohne Last bewegt. Es kann sich dann kein ausreichender Schmierfilm ausbilden und statt Rollreibung kommt es vermehrt zu Gleitungen zwischen den Komponenten im Lager.
Wichtige Parameter sind das Gewicht des Getriebes, das durch den Aufstellungsort in einer Höhe von bis zu 120m möglichst gering sein muss und natürlich die Kosten. Eine optimale Auslegung der Lagerstellen ist daher essenziell für einen Entwurf wettbewerbsfähiger Getriebe.
Auslegung der Lagerungen durch erfahrene Ingenieure mit Hilfe hochentwickelter Berechnungs- und Simulationswerkzeuge: Belastungszyklen, Schmierung, Verformungen, Temperaturgang werden ebenso berücksichtigt wie Extrem- und Maximalbedingungen. Damit kann eine sichere Konstruktion zur Erzielung der angestrebten Lebensdauer mit kostenoptimierten Komponenten realisiert werden.
HR-Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager mit hohen Tragzahlen der EM-Reihe & der EW-Reihe
Für Hauptgetriebe eignen sich HR-Kegelrollenlager und Zylinderrollenlager von NSK, da sie auch bei wechselnden Belastungen zuverlässig sind und sich durch hohe Tragzahlen auszeichnen. Sie können dabei in verschiedenen Konstellationen eingesetzt werden – in Fest/Los-Lagerungen, angestellter Lagerung oder auch als schwimmende Lagerung.
Lange Lebensdauern mit BOC (Black Oxide Coating = Brünierung) und patentierten Werkstoffen: Zur Reduktion von WEC (White Etching Cracks) steht als Standard die BOC-Behandlung der Lager zur Verfügung. Für hohe Ansprüche auch der patentierte Sonderwerkstoff AWS-TF (Anti White Structure-Tough), der zuverlässig Schäden durch WEC verhindert. Zur Steigerung der Tragzahl und Lebensdauer hat sich unser STF-Werkstoff (Super-Tough), besonders auch bei mit Verschmutzungen kontaminiertem Schmierstoff, bestens bewährt.
Betriebsbedingungen: Plötzlicher Ladungsaustausch durch Kreisströme
Die Aufgabe eines Generators in einer Windkraft-Anlage: mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Hierbei entstehen oft durch z. B. magnetische Unsymmetrie oder den Einsatz von Frequenzumrichtern Kreisströme, die sich zwischen Rotor und Stator ausbreiten. Diese Ströme nehmen ihren Weg über die Lagerung. Durch den häufigen und plötzlichen Ladungsaustausch über den sehr dünnen Film des Schmierstoffes kann es zu Beschädigungen der Laufbahn und der Wälzkörper kommen (Bildung von Mikrokratern). Wirken diese Entladungen über längere Zeit auf das Lager ein, spricht man von Elektrokorrosion.
Standard Rillenkugellager, keramisch beschichtete Rillenkugellager und Hybridlager zur Vermeidung von Elektrokorrosion
Gängige Rillenkugellager halten den mechanischen Belastungen in Generatoren stand. NSK Rillenkugellager mit keramischer Beschichtung oder Hybridlager können mehr, denn hierbei wird Elektrokorrosion vermieden.
Bei beschichteten Rillenkugellagern wird durch eine keramische Isolierschicht das Lager elektrisch vom Gehäuse (Stator) getrennt. Die Schicht ist wenige zehntel Millimeter dick und besitzt Durchschlagfestigkeiten von mehreren tausend Volt.
Hybridlager dienen durch ihren Wälzkörper aus Keramik ebenso der elektrischen Isolierung von Stator und Rotor.
Unsere Innovation:
Keramisch beschichtete Rillenkugellager
Betriebsbedingungen: Hohen Anteil statischer Belastung
Yaw-Getriebe drehen die Gondel in oder aus dem Wind. Sie dienen dazu, das Maschinenhaus so zu verstellen, dass die gesamte Rotorfläche senkrecht zum Wind steht. Pitch-Getriebe sind für die Rotorblattverstellung erforderlich, um die Strömungsenergie maximal auszunutzen.
Nach Verstellung der Rotorblätter oder des Maschinenhauses verbleiben die Antriebe häufig für mehrere Stunden in dieser Position. Dabei müssen die Antriebe ständigen Lastschwankungen und Vibrationen standhalten.
HR-Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager mit hohen Tragzahlen der EM-Reihe & der EW-Reihe
NSK bietet Ihnen ein breites Spektrum von Kegel- und Zylinderrollenlagern mit hohen statischen Tragzahlen, mit denen Antriebe jeglicher Leistungsklasse realisiert werden können.
Unsere Innovation:
NSKHPS Pendelrollenlager
Wälzlager der TF-Reihe
Diese wurden für besonders widrige Betriebsbedingungen entwickelt. Sie bieten extreme Wiederstandsfähigkeit gegen Verschleiß und eine geringe Wärmeentwicklung. Dadurch ermöglichen Sie eine lange Gebrauchsdauer. >>
Pendelrollenlager - CAM-Reihe
Pendelrollenlager mit optimiertem Messingmassivkäfig - Extrem widerstandsfähig gegenüber Höchst- sowie Stoßbelastungen >>
NSKHPS Pendelrollenlager
Die Lager der NSKHPS-Reihe stehen für „High Performance Standard“. Das verwendete Material entspricht den neusten Entwicklungen. Die Lager sind besonders gut geeignet für hohe Drehzahlen und Lagerbelastungen. >>
Zylinderrollenlager der EW-Reihe
Lager mit hoher radialer Tragfähigkeit und Hochleistungs- Stahlblechkäfig. >>
Zylinderrollenlager der EM-Reihe
Lager mit hoher radialer Tragfähigkeit und besonders hoher Laufruhe. Bei dem Hochleistungskäfig handelt es sich um einen einteiligen Messingmassivkäfig. >>
Stromisolierte Lager mit Keramikbeschichtung
Ideal für Anwendungen welche anfällig für Lagerbeschädigungen und Frühausfälle durch Elektrokorrosion sind >>
Extend Bearing Life with Tough Steel
NSK Solutions for the Wind Industry
NSK Success Stories
Nachvollziehbare Fallstudien gelten als beste Referenzen unseres Erfolges. Untenstehend finden Sie eine Aufstellung solcher Fallstudien >>
Schadensdiagnose
Verhindern Sie, dass Ihre Wälzlager nicht vorzeitig oder unerwartet ausfallen. Sparen Sie sich Ärger und Geld mit den NSK Werkzeugen zur Schadensdiagnose. >>
Technische Anfrage
Suchen Sie nach einer neuen Lösung? Füllen Sie das Formular für technische Anfragen aus, und einer der Mitarbeiter des technischen Teams von NSK wird Ihnen so schnell wie möglich weiterhelfen. >>
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