Éoliennes
Les grandes éoliennes sont d’énormes machines. De nombreuses turbines de classe 2 mégawatts sont actuellement construites avec des pales d’environ 40 mètres de long et une hauteur du moyeu de rotor de 60 à 100 mètres du sol. Le poids total est supérieur à 200 tonnes. Par conséquent, les roulements utilisés dans les éoliennes sont de très grande dimensions, avec des diamètres d’alésage compris entre 100 mm et 700 mm, et même jusqu’à 2 mètres dans certains cas.
Seuls quelques fabricants dans le monde, dont NSK, peuvent offrir au marché un approvisionnement stable en roulements aussi grands. Les fournisseurs doivent avoir à la fois la capacité de production, et la capacité d’offrir des services commerciaux et techniques dans des endroits clés à travers le monde, car l’industrie éolienne se développe désormais à l’échelle mondiale.
NSK est entré sur ce marché dans la seconde moitié des années 1990, en approvisionnant l’industrie éolienne européenne. À cette époque, les entreprises européennes avaient un monopole sur le marché. Nous fournissons également actuellement des roulements aux États-Unis, en Chine, et en Inde, entre autres.
NSK est réputé comme l’un des meilleurs fournisseurs de roulements, et actuellement avec des roulements NSK utilisés par neuf des dix plus grands fabricants mondiaux d’éoliennes, nous apportons une contribution substantielle à la protection de l’environnement.
Expérience et technologie de NSK
Du fait des difficultés de maintenance inhérentes aux éoliennes, les roulements impliqués dans la production d’énergie éolienne nécessitent une fiabilité exceptionnellement élevée.
S’élevant à des dizaines de mètres, voire même plus de 100 mètres au-dessus du sol, et conçues pour une longévité de 20 ans, les éoliennes doivent être construites pour durer, et cela inclut leurs roulements. Chez NSK, la conception des roulements pour éoliennes bénéficie de technologies avancées de simulation informatique, ainsi que de notre connaissance approfondie des matériaux et des traitements thermiques. Nous testons et évaluons également minutieusement les roulements dans des conditions réelles.
Nous disposons de capacités de premier ordre parmi les fabricants de roulements du monde entier dans toutes ces technologies. Nous travaillons sans relâche pour répondre aux besoins et aux attentes de l’industrie éolienne en assurant l’évolution constante de nos produits et de nos capacités.
Conditions de fonctionnement : charges radiales et axiales élevées
Les charges de vent dynamiques exercées sur le rotor soumettent les composants de la chaîne d’entraînement des turbines éoliennes à des contraintes mécaniques élevées. Le système de roulements principal doit pouvoir absorber à la fois les charges axiales et radiales, notamment les moments de flexion de l’arbre de rotor. Dans les chaînes d’entraînement intégrées, le moyeu du rotor est directement relié au générateur ou au multiplicateur. Les roulements habituellement utilisés pour ce type d’application sont des roulements à deux rangées de rouleaux coniques.
De nos jours, les arbres de rotor présentent divers types d’assemblage de roulements. L’une des configurations les plus sollicitées fait appel à deux roulements d’arbre de rotor individuels. Ce type de support dit « à quatre points » peut être obtenu soit sous la forme d’un système de palier fixe/mobile classique ou sous la forme d’un assemblage flottant.
Dans la configuration « support à trois points », en revanche, l’arbre du rotor ne dispose que d’un seul roulement principal. Le multiplicateur auquel il est relié est utilisé comme roulement secondaire.
Notre produit clé :
Conditions de fonctionnement : charges variables
Le multiplicateur principal d’une turbine éolienne sert à convertir la faible vitesse du rotor en une vitesse de générateur élevée. Les multiplicateurs couramment utilisés sur les turbines de classe mégawatt sont constitués d’un engrenage planétaire à un étage minimum et d’un engrenage cylindrique à un ou deux étages. Les conditions de fonctionnement des turbines d’éolienne sont synonymes de sollicitations considérables vis-à-vis des roulements présents sur les arbres individuels et les différents composants du multiplicateur.
Les roulements installés dans la partie à grande vitesse du multiplicateur sont soumis à des vitesses de vent très variables, responsables de fortes accélérations et de fréquents changements de vitesse. Les roulements situés dans l’étage d’entrée, quant à eux, subissent des charges statiques très élevées par temps calme ou par vent fort (lorsque la turbine est à l’arrêt).
Autre facteur important – du fait de la hauteur d’installation de l’unité, qui peut atteindre 120 m –, le poids du multiplicateur doit être réduit au minimum. Les roulements doivent être adaptés en conséquence lors de leur conception.
Calcul de la durée de vie de référence à l'aide du logiciel STIFF de NSK, roulements à rouleaux coniques HR, roulements à rouleaux cylindriques à capacité de charge élevée des séries EM & EW
Lors de la phase de conception de nos roulements destinés aux multiplicateurs principaux, nous appliquons les normes internationales en vigueur et faisons valider nos travaux par des organismes officiels. Chaque roulement est conçu pour une durée de vie calculée d’au moins vingt ans, ce qui n’est possible que si les données concernant les conditions ambiantes et de fonctionnement sont intégrées dans les calculs avec la plus grande précision possible.
Le logiciel STIFF développé par NSK permet de prendre en compte la totalité des caractéristiques de fonctionnement (charges, conception du roulement, design environnemental, propriétés des matériaux, températures, lubrification, etc.).
Grâce à leur fiabilité à toute épreuve – y compris dans des conditions de charges changeantes – et à leur capacité de charge élevée, les roulements à rouleaux coniques et cylindriques HR de NSK sont la solution idéale pour les multiplicateurs principaux. Ils peuvent être assemblés sous différentes configurations : paliers fixes/mobiles, roulements assemblés ou paliers libres.
Conditions de fonctionnement : échanges de charge subits causés par les courants circulaires
Le rôle d’un générateur de turbine éolienne est de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. Des facteurs tels que l’asymétrie magnétique ou l’utilisation de convertisseurs de fréquences sont souvent à l’origine de courants de circulation, lesquels se dissipent dans l’interstice entre le rotor et le stator. Ces courants circulent à travers le roulement et les échanges de charge soudains et répétés traversant la très fine pellicule de lubrifiant est susceptible d’endommager le chemin et les éléments de roulement (formation de microcratères). Le phénomène de corrosion électrique apparaît lorsque le roulement est soumis à de telles décharges pendant une période prolongée.
Roulements àbilles à gorges profondes de type standard, croulements à billes à revêtement céramique et roulements hybrides conçus pour évite le phénomène de corroson électrique
Les roulements à billes à gorges profondes de type conventionnel ne sont pas conçus pour résister aux charges mécaniques exercées par les générateurs. Cependant, les roulements à billes à gorges profondes à revêtement céramique et les roulements hybrides mis au point par NSK représentent une solution idéale, car ils sont résistants à la corrosion électrique.
Ces roulements à billes à gorges profondes avec revêtement présentent une couche céramique isolante qui sépare électriquement le roulement du logement (stator). Bien qu’épaisse de quelques dixièmes de millimètres seulement, cette couche affiche une tension de rupture diélectrique de plusieurs milliers de volts.
Grâce à leurs éléments de roulement en céramique, les roulements hybrides assurent également l’isolation électrique du stator et du rotor.
Notre Innovation :
Roulements à billes avec couche céramique isolante
Transmissions à rotation en tangage (pitch) et en roulis-lacet (yaw)
Conditions de fonctionnement : capacité de charge statique élevée
Les transmissions à rotation en roulis-lacet orientent la nacelle dans le vent ou hors du vent. Ils servent à positionner celle-ci de sorte que l’ensemble de la zone du rotor se trouve à la verticale du vent. Les transmissions à rotation en tangage sont nécessaires pour aligner les pales du rotor de manière à utiliser au maximum l’énergie cinétique.
Une fois que l’angle d’orientation des pales du rotor ou de la nacelle est calé, les organes d’entraînement restent généralement dans leur position pendant des heures et doivent résister pendant toute cette durée à des vibrations et des changements de charge permanents.
Roulements à rouleaux coniques HR, roulements à rouleaux cylindriques à capacité de charge statique élevée des séries EM & EW
NSK propose une vaste gamme de roulements à rouleaux coniques et cylindriques à capacité de charge statique élevée destinés à équiper les organes d’entraînement de toute puissance nominale.
Notre Innovation :
Roulements à rouleaux sphériques NSKHPS
Roulements Série TF
Conçus pour résister dans des conditions difficiles, en combinant longévité et résistance supérieure à la chaleur et l’usure >>
Roulements à Rouleaux Sphériques avec Cage CAM
Les roulements à rouleaux sphériques avec cage CAM sont conçus avec une cage en laiton solide. >>
Roulements à Rouleaux Séries NSKHPS
Les séries NSKHPS sont une référence en matière de technologie du roulement, offrant de grandes vitesses et de hautes capacités de charges. >>
Roulements à Rouleaux Cylindriques Séries EW
Les roulements possèdent de hautes capacités de charge et une cage acier haute performance. >>
Roulements à Rouleaux Cylindriques – Séries EM
Les roulements disposent de cages massives monobloc usinées. >>
Roulements à Billes à Revêtement Céramique
Idéaux pour les applications où les roulements sont exposés à la corrosion électrique et donc susceptibles d'être endommagés. >>
Extend Bearing Life with Tough Steel
NSK Solutions for the Wind Industry
Success Stories NSK
Les réductions de coûts de nos clients sont la meilleure référence de notre succès. Vous trouverez, ci-dessous, une liste d'exemples de nos Success Stories par industrie. >>
Analyse des Défaillances
Anticipez les problèmes de roulements prématurés ou inattendus. Réduisez votre charge de travail et vos coûts avec les analyses des défaillances NSK. >>
Demande de support techniques
Vous cherchez une nouvelle solution ? Remplissez le formulaire de demande technique et l'un des membres de l'équipe technique NSK vous apportera une assistance pratique dès que possible. >>
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