Lagerlösungen und Service für Windkraftanlagen

Transkript

1 Lagerlösungen und Service für Windkraftanlagen

2 Schaeffler Wind-Power-Standard... ist der Qualitätsstandard für alle Produkte und Prozesse, die für die Windkraft relevant sind,... sichert höchste Qualität und Zuverlässigkeit, weltweit z. B. durch eine 100 %-Prüfung aller funktionskritischen Merkmale,... kennzeichnet alle Lager, die nach dem neuen Standard entwickelt und gefertigt werden. Damit bieten wir ein ganzheitliches Konzept, das die Zuverlässigkeit der Wälzlager in Windkraftanlagen weiter steigert. 2

3 Ihr Entwicklungspartner Zuverlässigkeit made by Schaeffler Schaeffler zählt zu den weltweit führenden Wälzlagerherstellern und produziert seit über 30 Jahren Lagerungen für Windkraftanlagen. Wir bieten die passende Lösung für jede Lagerstelle und ein ganzheitliches Konzept, das die Zuverlässigkeit der Wälzlager in Windkraftanlagen weiter steigert: den Schaeffler Wind-Power-Standard (WPOS). Um die hohen Standards der Branche sicherzustellen, arbeiten wir über die gesamte Prozesskette bis zur Serienproduktion eng mit Kunden und Lieferanten zusammen. Gemeinsam entwickeln wir so die optimale Lösung für jede Lagerstelle von der Rotorwelle über Getriebe und Generator bis zur Gondel- und Blattverstellung. Dabei werden bereits in der Projektierungsphase die Kundenanforderungen bis ins Detail berücksichtigt. Anspruchsvolle Simulations- und Berechnungsmethoden unterstützen Lagerauswahl und Dokumentation. Und in der Testphase kommt Schaeffler ASTRAIOS zum Einsatz, einer der modernsten und leistungsfähigsten Großlagerprüfstände der Welt. Hier können Lager bis 15 Tonnen und 3,5 Meter Außendurchmesser unter realitätsnahen Bedingungen getestet werden. Spezielle Wälzlager fette und ein breites Angebot an Dienstleistungen und Produkten zur Instandhaltung und Zustands überwachung runden unser Programm ab. So können die Folgekosten für Instandhaltungs maßnahmen gesenkt und die Verfügbarkeit von Windkraftanlagen erhöht werden. Wirtschaftliche Windkraftanlagen brauchen zuverlässige Komponenten. Lassen Sie uns Entwicklungspartner werden! FAG- und INA-Produkte nach Schaeffler Wind- Power-Standard erhalten das Kennzeichen WPOS 3

4 Alles aus einer Hand Die optimale Lösung für jede Lagerstelle Animation 4

5 U n s e r A n g e b o t Rotorwelle Bewährte und leistungsstarke Lager-Konzeptionen Kegelrollenlager, Pendelrollenlager, Zylinderrollenlager und Lagergehäuse Getriebe Stark und sicher für jedes Getriebe Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager mit Käfig, vollrollige Zylinderrollenlager, Rillenkugellager und Vierpunktlager Generator Längere Gebrauchsdauer durch Stromisolierung Rillenkugellager und Zylinderrollenlager in verschiedenen Varianten der Stromisolierung Pitch- und Yaw-Systeme Windnachführung auf Dauer sichern Ein- und zweireihige Vierpunktlager mit und ohne Verzahnung, Rillenkugellager, Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager, Kegelrollenlager und abgedichtete Gleitlager Zustandsüberwachung Betriebssicher durch Fernüberwachung und Diagnose Service und Systeme für Online Condition Monitoring, Offline-Einzelmessungen, Schmierstoffüberwachung Montage & Instandhaltung Professioneller Service für alle Lagerstellen Werkzeuge, Mess- und Hilfsmittel zum Ein-/Ausbau von Wälzlagern, weltweite Unter - stützung durch speziell geschulte Schaeffler-Monteure, breites Schulungsangebot Lagerauslegung Moderne Simulations- und Berechnungsprogramme und realitätsnahe Tests Vom Gesamtsystem bis hin zum Wälzkörperkontakt: Umfassende Analysen für eine optimale Lagerauslegung Wälzlagerschmierung Wichtig für eine lange Gebrauchsdauer Arcanol wälzlagergetestetes Fett, Nachschmiergeräte 5

6 R o t o r w e l l e Bewährte und leistungsstarke Lagerkonzeptionen Nabenlagerung In der Variante als angestellte Lagerung sind zwei Kegelrollenlager montiert. Die alternative Fest-/Los lagerung besteht aus einem gepaarten Kegelrollenlager und einem Zylinderrollenlager. Ein-Lager-Konzepte Diese Konstruktionen vereinen die Kraft- und die Momentenaufnahme in einem mehrreihigen Wälzlager. Die Ausführung des Lagers als zweireihiges Kegelrollenlager wird gemäß den Einsatzbedingungen gewählt. Die Dimensionen der Großlager erreichen über 400 mm Breite und über 3000 mm Außendurchmesser. Vormontierte Rotorlagereinheiten mit Umbauteilen Auf die Lagerung der Rotorwelle wirken unmittelbar alle Kräfte, die der Wind erzeugt. Im Antriebsstrang moderner Anlagen von 220 kw bis zur aktuellen Multi-Megawatt-Klasse arbeiten weltweit reibungsarme Lager von Schaeffler. Gemeinsam mit unseren Kunden entwickeln wir die jeweils effizienteste Lagerung. Die Erkenntnisse aus realitätsnahen Tests mit unserem Großlagerprüfstand ASTRAIOS (s. Seite 13) fließen hierbei in unsere Lagerkonstruktionen ein. Wellenlagerung Die klassische, vielfach bewährte Lösung besteht aus einer Fest-/Loslagerung mit Pendelrollen-, Zylinderrollen- oder Kegelrollenlagern. und Dichtungssystem verringern den Aufwand für Logistik und Montage. Rotor-Lagergehäuse Nach modernsten Methoden berechnete Lagergehäuse sichern die bestmögliche Aufnahme der Kräfte und Momente. Verschleißfest dank brünierter Wälzkörper (Durotect B): FAG-Pendelrollenlager 6 Erleben Sie das Produkt interaktiv!

7 G e t r i e b e Stark und sicher für jedes Getriebe Hochdynamische Kräfte mit extremen Spitzen- und Mini mal belastungen, plötzliche Lastwechsel sowie stark unterschiedliche Einsatztemperaturen stellen hohe Anforderungen an die Lagertechnik in Windkraftgetrieben. Lager mit hoher statischer Sicherheit sowie sicherer dynamischer Auslegung nach internationalen Auslegungsrichtlinien wie der ISO und der IEC sind hier die Lösung. Neue Simulationsberechnungen Zusätzlich kann die Verformung des Getriebegehäuses die Lager beanspruchen. Belastungsspitzen resultieren auch aus Bremsvorgängen und sonstigen Einflüssen der Anlagensteuerung. Neue Simulationsberechnungen des dynamischen Verhaltens des Triebstranges führen zu genaueren Lastansätzen und ergänzen die bisherigen Ansätze aus Analogien und Messungen. Hohe Tragzahlen wenig Reibung Das High-Capacity-Zylinderrollenlager verbindet durch seine spezielle Käfigkonstruktion die Vorteile von vollrolligen Lagern mit denen von Käfiglagern. Je nach Bedarf ist eine deutliche Tragzahlerhöhung gegenüber Lagern mit Standardkäfig möglich. Betriebssicher und wirtschaftlich Einbaufertige, optimal ausgelegte Kegelrollenlagereinheiten für schnelle Getriebewellen sind einfach zu montieren und senken den Logistikaufwand. Die Abstimmung der Lagerluft erfolgt mit abgepassten Zwischenringen. Die Lastverteilung und die Reibung können durch den Effekt unterschiedlicher Druckwinkel der beiden Lagerreihen optimiert werden. Hoch belastbar und reibungsarm: FAG High- Capacity-Zylinderrollenlager für Planetenräder Einbaufertig: FAG-Kegelrollenlagereinheit für schnelle Getriebewellen 7

8 G e n e r a t o r Längere Gebrauchsdauer durch Stromisolierung einzubauen. Hierzu bietet Schaeffler verschiedene Lösungen an: Beschichtete Lager Insutect, unsere hochverschleißfeste Beschichtung aus Aluminiumoxidkeramik, hält einer Durchschlagsspannung bis 3000 Volt stand, auch in feuchter Umgebung. Und Insutect E, die Beschichtung aus glasfaserverstärktem Kunststoff, isoliert mit einer Schichtdicke von über 1 mm gegen hochfrequente Ströme. Hybridlager Generatoren in Windkraftanlagen sind hohen Schwingungsbelastungen ausgesetzt. Diese zusätzlich auftretende Dauerbelastung wirkt sich besonders negativ auf die Wälzlagerkäfige aus und beansprucht den Schmierstoff. Die Lager sind außerdem hohen Drehzahlen und Temperaturen sowie der Gefahr von Stromdurchgang ausgesetzt. Stromisolierung von Generatorenlagern Stromdurchgang kann gravierende Schäden an den Laufbahnen der Lagerringe verursachen (Schmelzkrater, Riffelbildung), was massive Instandsetzungskosten nach sich zieht. Dem sollte bereits in der Planungsphase vorgebeugt werden. In vielen Fällen reicht es aus, stromisolierte Lager Hybridlager mit Keramikwälzkörpern bieten maximalen Schutz gegen Stromdurchgang. Zusätzlich erreicht man durch Hybridlager eine längere Fettgebrauchsdauer. Die Lager eignen sich für hohe Drehzahlen und besitzen gute Notlaufeigen-schaften. Alle stromisolierenden Lager haben gleiche Dimensionen und Tragzahlen wie nichtisolierende Lager und sind 1:1 austauschbar. Wirtschaftlich: Insutect E-Beschichtung isoliert Großlager dauerhaft gegen Stromdurchgang 8 Stromisolierte Lager werden mit beschichteten Wälzlagerringen oder als Hybridlager mit Keramikwälzkörpern angeboten

9 Pitch- und Yaw-Systeme Windnachführung auf Dauer sichern Pitch-Lager Zur Leistungsregelung der Windkraftanlage wird der Blattwinkel über das Pitch-Lager immer optimal der Windgeschwindigkeit angepasst. Die hohen Lasten aus der dynamischen Beanspruchung der Rotorblätter müssen sicher über die Laufbahnen und die Schraubenverbindungen in die Rotornabe abgeleitet werden. Zum Einsatz kommen einoder zweireihige Vierpunktlager mit Käfig, je nach Antriebskonzept mit Innen-, Außen- oder ohne Verzahnung ausgeführt. Als wesentlicher Bestandteil des Anlagensicherheitskonzepts müssen Pitch-Lager gewährleisten, dass die Blätter unter allen Betriebsbedingungen zuverlässig und gleichmäßig verstellt werden können. Durch die optimierte Dimensionierung der Lager und ein auf die Anlage und die Einsatzbedingungen maßgeschneidertes Wartungskonzept werden eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit erreicht. Azimut-Lager Um die Stellung der Gondel bestmöglich der Windrichtung anzupassen, wird eine robuste Drehverbindung benötigt. Die Windlasten und die dynamischen Massenkräfte werden sicher und zuverlässig über die Laufbahnen und die Schraubenverbindungen in den Turmkopf abgeleitet. Zum Einsatz kommen ein- oder zweireihige Vierpunktlager mit Innen- oder Außenverzahnung. Azimut- und Pitch-Antriebe Windkraftanlagen werden durch aktive Systeme automatisch nachgeführt. Schaeffler bietet Lager für Schwenkgetriebe zur Gondelverstellung und Blattwinkeleinstellung aus einer Hand: Antriebswelle Rillenkugellager Planeten vollrollige Zylinderrollenlager Abtriebswelle Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager, Kegelrollenlager. Langlebig und zuverlässig: Pitch-Lager mit Korrosionsschutzsystem (Zink- und Farbbeschichtung) 100 % wartungsfrei: INA-Gleitlager mit Elgoglide in hydraulischen Systemen zur Blattwinkeleinstellung 9

10 Z u s t a n d s ü b e r w a c h u n g Betriebssicher durch Fernüberwachung und Diagnose richtet sich nach den individuellen Gegebenheiten auf der Anlage. Bei Erreichen vorgegebener Schwellenwerte wird Alarm ausgelöst, die Daten fließen automatisch per Festnetz, Funk- oder Satellitenmodem ins Service-Center. Nach eingehender Analyse schlagen wir dem Kunden konkrete Maßnahmen vor, mit denen er ungeplanten Stillstand und kostspielige Folgeschäden vermeiden kann. Die Planungssicherheit nimmt zu, Bauteilewechsel lassen sich vorausschauend disponieren. Offline-Einzelmessungen Die permanente Überwachung von Windturbinenlagern ist eine Grundvoraussetzung für bessere Rentabilität. Bei Schaeffler übernehmen die Experten des Industrial Aftermarket (IAM) diese Aufgabe. Online Condition Monitoring mit WiPro WiPro s ist ein auf die Belange der Windkrafterzeuger zugeschnittenes System. Es misst primär die Schwingungen und überwacht wahlweise Drehmoment, Temperatur, Ölqualität und weitere Messgrößen. Die Anordnung der Sensoren an den kritischen Stellen in der Gondel Als alternativen Einstieg in die Anlagenüberwachung bieten wir durchdachte Lösungen auf Basis portabler Geräte sowie Einzelmessung von Schwingungsund Temperaturdaten an. Schmierstoffwächter Der Einsatz von Öl- und Fettsensoren trägt zu einer erhöhten Anlagenverfügbarkeit bei. Schaeffler empfiehlt als Fettsensor den FAG GreaseCheck. Das Besondere: Es kann zustandsabhängig nachgefettet werden und nicht nach Zeitintervallen, wodurch eine Überfettung ausgeschlossen wird. Für die Überwachung des Öls setzen wir den Ölsensor Wear Debris Check ein. Dieser kann Verschleiß und Schäden an Lagern frühzeitig über die Abriebpartikel detektieren. Onshore und offshore: Schaeffler bietet variable Systeme für die Online-Überwachung von Windparks 10

11 Montage & Instandhaltung Professioneller Service für alle Lagerstellen Der Montageservice von Schaeffler unterstützt weltweit, schnell und zuverlässig. Umfangreiches Wälzlager- Know-how und Expertenwissen zu erneuerbaren Energien ermöglichen professionellen Service für sämtliche Lagerstellen innerhalb einer Windkraftanlage. Dies optimiert Montage- und Demontageprozesse, hilft ungeplante Stillstände zu vermeiden und die Instandhaltungskosten zu senken. Ein breites Programm von passenden Werkzeugen, Messinstrumenten und Schmiermitteln erleichtert die Montageund Instandhaltungsarbeiten und trägt zur Vermeidung möglicher Lagerschäden bei. Die Geräte können gegen Gebühr gemietet werden. Schaeffler ist stets Ihr kompetenter Partner für kundenorientierte Lösungen. Individuelle Servicestrategien und praxisnahe Schulungen unterstützen Sie im Umgang mit Wälzlagern und tragen somit entscheidend zur Erhöhung der Lagerlebensdauer bei. Fachgerecht montiert = weniger Kosten + höhere Anlagenverfügbarkeit FAG-Mittelfrequenzanwärmgerät zum Anwärmen großer Lager und Bauteile für Montage und Demontage 11

12 L a g e r a u s l e g u n g Moderne Simulations- und Berechnungsprogramme Vom Gesamtsystem bis zum Wälzkontakt Der Ausfall einer Windkraftanlage ist mit hohen Kosten verbunden. Daher müssen bereits bei der Planung und Auslegung alle Einflussgrößen bestmöglich berücksichtigt werden. Wir arbeiten mit modernsten Simulationsund Berechnungsprogrammen, um eine optimale Produktauswahl sicherzustellen. Mehrkörpersimulation Mit der hybriden Mehrkörpersimulation (MKS) wird das dynamische Verhalten der kompletten Windkraftanlage abgebildet. Anhand des Modells können die Einzelkomponenten des Antriebsstrangs sowie das gesamte Anlagendesign bereits in der Entwicklungsphase verbessert werden. Bearinx Mit der Software Bearinx können alle Lagertypen, komplexe Wellen sowie Wellensysteme bis hin zu kompletten Getrieben modelliert und berechnet werden. Die Auflagerreaktionen, die inneren Beanspruchungen der Wälzlager, die Vergleichsspannungen der Wellen sowie die wichtigsten Kennwerte werden berechnet und können tabellarisch und grafisch dargestellt werden. Selbstverständlich wird dabei auch die innere Lastverteilung im Lager exakt berechnet bis hin zur Kontaktpressung unter Berück sichtigung des Wälzkörperprofils. Analog der Beanspruchung Vom Gesamtsystem bis hin zum Wälzkörperkontakt: Umfassende Analysen für optimale Lagerauslegung der einzelnen Wälzkontakte ermittelt werden die Kraft- und Bewegungsverläufe Bearinx die rechnerische Lagerlebens- der Wälzkörper und der Ringe bestimmt, dauer genauer als bisher möglich. auf deren Basis Ergebnisse (z. B. die Reibleistung) für jeden Zeitschritt er- Mit Bearinx -online bieten wir unseren mittelt werden. Mit CABA3D ist es somit Kunden die Möglichkeit, die Berechnung unter anderem möglich, die übertragene von komplexen, mehrfach gelagerten Wellensystemen von ihrem Arbeitsplatz Reibleistung und das Beschleunigungsaus durchzuführen. verhalten der Wälzkörper beim Eintritt in die Lastzone zu berechnen. FEM Telos Für noch detailliertere Analysen können FEM-Berechnungen den Einfluss der Mit dem 3-D-Simulationsprogramm Umgebungskonstruktion auf die Wälzlager und umgekehrt ermitteln. untersucht. Dabei kann jeder beliebige Telos wird der einzelne Wälzkontakt Wälzkontakt unter allgemeinen Schmier- CABA bedingungen betrachtet und zwischen Die MKS-Software CABA3D ermöglicht beschichteten und unbeschichteten die dynamische Analyse von Wälzlagern. Lagerkomponenten unterschieden Unter Beachtung aller Freiheitsgrade werden. 12

13 Realitätsnahe Tests auf Schaeffler ASTRAIOS ASTRAIOS ist einer der modernsten, größten und leistungsfähigsten Großlagerprüfstände der Welt. Hierauf können Großlager bis zu 15 Tonnen und 3,5 Meter Außendurchmesser mithilfe eines breiten Simulationsprogramms unter praxisähnlichen Bedingungen getestet werden. Mit ASTRAIOS trägt Schaeffler entscheidend zur schnellen und zuverlässigen Auslegung von Windkraftanlagen bei und erhöht deren Wirtschaftlichkeit und Sicherheit. ASTRAIOS simuliert die realen Lasten und Momente, die in einer Windkraft- anlage auftreten für Rotorlager und Drehverbindungen in Windkraftanlagen bis 6 MW. Dabei ist der Test aller Rotorlagerungskonzepte möglich. Mehr als 300 Sensoren in den Testlagern liefern Informationen, die für verschiedene Analysen ausgewertet werden. Mit SARA, dem Automatisie rungssystem für R&D-Anwendungen von Schaeffler, erfolgt die Mess-, Regelungs-, und Steuerungstechnik. Unsere Experten werten die Daten aus und verbessern die Berechnungs modelle durch Abgleich mit den Prüfergebnissen. Realitätsnahe Simulation einer Windkraftanlage Video ansehen 13

14 W ä l z l a g e r s c h m i e r u n g Wichtig für eine lange Gebrauchsdauer Die Schmierung hat enormen Einfluss auf Zuverlässigkeit und Gebrauchsdauer eines Lagers. Das richtige Fett, die Leistungsfähigkeit des Öls, die Wirkung der Additive, die Sauberkeit und das Einhalten der Schmierintervalle entscheiden mit über die Lebensdauer des Systems. Fettschmierung Hauptlager in Windkraftanlagen werden mit speziellen Arcanol-Fetten versorgt, die vor ihrer Freigabe umfangreiche Testreihen durchlaufen. Damit verfügen Arcanol-Fette stets über eine gleichbleibend hohe Qualität. Typische Fette für die Hauptlagerungen sind das Arcanol LOAD400 und für tiefe Temperaturen das Arcanol LOAD460. Für die längere 14 Lebensdauer von Wälzlagern werden die Laufbahnen von Pitch- und Azimut- Lagern mit Arcanol MOTION2 geschmiert, ebenso die offenen Verzahnungen. Nachschmiergeräte Unser Programm enthält verschiedene Schmierstoffgeber, die den Lagerstellen automatisch frisches Fett in der richtigen Menge zuführen. Für Hauptlager können Nachschmieranlagen im Einzelfall individuell projektiert werden. Zur automatischen Nachschmierung der Pitchund Azimut-Lager sowie der dazugehörenden offenen Verzahnungen kann der FAG CONCEPT8 verwendet werden. Das Besondere daran: Die einzelnen Pumpenkörper im CONCEPT8 können separat angesteuert werden. Daher kann auf zusätzliche Unterverteiler, die das Fett bei der Förderung mechanisch belasten würden, komplett verzichtet werden. Die Installation ist einfach und kostengünstig. Heizbare Pumpenelemente ermöglichen den Einsatz bei tiefen Temperaturen. Der Druckaufbau bis 70 bar sichert eine zuverlässige Fettversorgung der Lager. Die offenen Verzahnungen können zusätzlich mit passenden Schmierritzeln vor hohem Verschleiß geschützt werden. Übrigens: Schaeffler hält auch Lösungen für die Ölschmierung bereit. Sprechen Sie unsere Experten an!

15 X-life. Messbar besser X-life ist das Gütesiegel für besonders leistungsfähige Produkte der Marken INA und FAG. X-life-Produkte zeichnen sich durch höhere Lebens- und Gebrauchsdauer aus das Ergebnis höherer dynamischer Tragzahlen als beim bisherigen Standard. Damit eröffnen sie vollkommen neue Konstruktionsmöglichkeiten und liefern einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Gesamtwirtschaftlichkeit der Anwendung. Ursachen für diese Leistungssteigerung sind modernste Fertigungstechniken und verbesserte Innenkonstruktionen. Das führt zu besseren und gleichmäßigeren Oberflächen und Kontaktflächen und damit zu einer optimierten Lastverteilung im Lager. 15

16 ist Ihr Link für mehr Informationen über die Aktivitäten von Schaeffler im Bereich Windkraft. Alle Produkte, Anwendungen und Services. MATNR / PWE / D-D / / Printed in Germany by kraus Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG Georg-Schäfer-Straße Schweinfurt Internet windenergy@schaeffler.com In Deutschland: Telefon Telefax Aus anderen Ländern: Telefon Telefax Alle Angaben wurden sorgfältig erstellt und überprüft. Für eventuelle Fehler oder Unvollständigkeiten können wir jedoch keine Haftung übernehmen. Technische Änderungen behalten wir uns vor. Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG Ausgabe: 2014, Februar Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit unserer Genehmigung.