Pemilihan bantalan dan perhitungan untuk pembangkit listrik tenaga angin

Tuntutan ditempatkan pada bantalan untuk pembangkit listrik tenaga angin sangat tinggi. Oleh karena itu, prosedur pemilihan bantalan dan perhitungan masa pakai pada dasarnya berbeda dari pemilihan bantalan di area aplikasi lain.

Saat memilih bantalan untuk keperluan industri, insinyur desain dapat memilih bantalan untuk lokasi bantalan yang ditentukan dengan relatif mudah, bekerja bersama-sama dengan pemasok mereka jika perlu, dan mendasarkan keputusan mereka pada parameter seperti kecepatan putar dan torsi, beban radial dan aksial, dan kekakuan dan beban awal atau jarak bebas yang diperlukan. Berbagai macam yang ditawarkan oleh penyedia lengkap seperti NSK berarti bahwa bantalan yang tepat selalu tersedia, bahkan untuk aplikasi yang tidak biasa atau kondisi operasi khusus. Jika tidak demikian, bantalan khusus yang disesuaikan juga dapat digunakan.

Persyaratan yang tepat
Dalam teknologi tenaga angin, prosedur yang mengarah pada pemilihan bantalan pada dasarnya berbeda, pada dasarnya karena satu parameter:masa pakai bantalan. Pabrikan pembangkit listrik tenaga angin dan roda gigi untuk pembangkit tersebut memerlukan masa pakai bantalan selama 20 tahun (yaitu 175.000 jam) untuk bantalannya. Ini sudah merupakan nilai ekstrim, tetapi tidak mencakup semua persyaratan. Selain itu, harus diperhitungkan bahwa beban eksternal yang bekerja pada bantalan sangat dinamis (yaitu, tidak teratur) karena angin. Kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan untuk fasilitas lepas pantai, yang semakin sering digunakan, adalah faktor lain:udara laut sangat korosif. Untuk pembangkit listrik, korosi listrik juga harus diperhitungkan. Terakhir, opsi layanan yang tersedia untuk operator pembangkit listrik tenaga angin sangat terbatas, dan waktu henti yang tidak terjadwal untuk bantalan akan menghasilkan biaya yang signifikan.

Pentingnya menghitung umur
Menghitung masa pakai bantalan jenis ini saja membutuhkan keahlian tingkat tinggi. Inilah sebabnya mengapa memilih bantalan untuk pembangkit listrik tenaga angin lebih kompleks daripada di area penggunaan lainnya. Banyak parameter harus diperhitungkan. Selain beban bantalan dan kecepatan rotasi dalam konteks aplikasi, insinyur desain harus mempertimbangkan konstruksi di mana bantalan akan ditempatkan – yaitu konfigurasi poros dan rumahan, materialnya, dan toleransinya.

Berdasarkan data ini, pertama-tama perhitungan konvensional dan standar dibuat sesuai dengan DIN ISO 281, juga dikenal sebagai metode katalog. Parameternya adalah beban bantalan, kecepatan putar, kapasitas beban dan jenis bantalan. Dalam perhitungan lebih lanjut, parameter seperti suhu, pelumasan, dan kemurnian oli juga diperhitungkan.

Presisi yang lebih tinggi dari yang dipersyaratkan oleh standar
Lampiran 4 DIN ISO 281 mengasumsikan geometri bantalan yang disederhanakan sebagai dasar untuk menghitung umur referensi yang dimodifikasi. Dalam kebanyakan kasus, perhitungan semacam ini sudah memadai. Namun, dalam industri tenaga angin, nilai yang lebih tepat lebih disukai. NSK telah mengembangkan perangkat lunak STIFF untuk tujuan ini. Dalam menghitung masa pakai bantalan, STIFF juga memperhitungkan geometri internal yang tepat, jarak bebas dan beban awal yang berjalan, deformasi sistem bantalan poros, dan zona beban serta distribusi beban antara elemen gelinding dan jalur lintasan bantalan.

Dalam model ini, elemen bergulir dibagi menjadi irisan. Umur bantalan referensi individu yang dimodifikasi ditentukan untuk setiap irisan. Indikasi yang lebih realistis dari total masa pakai bantalan diperoleh berdasarkan pembagian waktu untuk setiap kasus beban.

Pengoptimalan desain yang ditargetkan
Selain perhitungan yang cepat dan tepat dari masa pakai bantalan, perangkat lunak STIFF juga memungkinkan analisis versi jangka pendek dan dengan demikian mengoptimalkan desain yang ada. Selain itu, adaptasi khusus bantalan dapat diuji dengan cepat. Keuntungan khusus ini sering dimanfaatkan:Bantalan khusus sering digunakan dalam teknologi tenaga angin justru karena persyaratan yang menuntut. Selanjutnya, prediksi kekakuan, estimasi kehilangan efisiensi, dan penyelidikan keselamatan operasional adalah bagian dari tujuan perhitungan yang dilakukan oleh unit Energi Angin NSK saat memilih bantalan.

Engineering ke depan:Kerja sama intensif dengan pelanggan
Mengingat jumlah data yang harus diperhitungkan di bidang ini dan persyaratan masa pakai bantalan yang menuntut, tidak mengherankan bahwa proyek-proyek semacam itu selalu dilaksanakan dalam kerjasama yang erat dengan pelanggan. Seiring dengan rekayasa, pengujian juga memainkan peran penting. NSK telah merancang rig uji bantalan yang memungkinkan simulasi beban dan gerakan dinamis. Ini termasuk, misalnya, rig uji bantalan besar yang mampu menerapkan gaya dan momen dinamis dari beban rotor, dan rig uji untuk mensimulasikan prosedur akselerasi dan deselerasi serta pengereman untuk bantalan rol yang berputar cepat.

Teknologi Super-TF untuk teknologi tenaga angin
Selain pemilihan desain bantalan, pemilihan bahan juga memainkan peran penting:Masa pakai bantalan 175.000 jam, misalnya, dalam kondisi yang tidak menguntungkan dan beban dinamis hanya dapat dicapai melalui penggunaan bahan khusus. Itulah sebabnya NSK telah memanfaatkan keahlian materialnya selama bertahun-tahun untuk mengembangkan material khusus yang cocok untuk kondisi operasi yang ekstrem. Salah satu perkembangan tersebut adalah teknologi Super-TF. Teknologi ini menggunakan baja bantalan dengan kemurnian tinggi yang dikombinasikan dengan teknologi perlakuan panas khusus, menjamin kandungan austenit tertahan yang dioptimalkan. Bahan ini memastikan bahwa setiap benda asing yang menembus bantalan menghasilkan lebih sedikit tegangan pada material dibandingkan dengan baja konvensional. Akibatnya, kerusakan akibat kotoran lebih jarang terjadi.

Bantalan yang terbuat dari bahan ini dan digunakan dengan pelumas bersih memiliki masa pakai kira-kira dua kali lipat. Teknologi Super-TF dapat digunakan untuk berbagai macam jenis bantalan, seperti bantalan rol silinder, yang merupakan salah satu jenis bantalan yang paling sering digunakan dalam teknologi tenaga angin, serta untuk bantalan rol tirus dan bulat.

Berbagai jenis bantalan
Dalam pembangkit listrik tenaga angin modern dari kelas megawatt dan multi-megawatt, roda gigi planetary multi-tahap dan roda gigi diferensial terutama memberikan pengurangan kecepatan yang diperlukan dari power train utama. Dalam hal ini, insinyur desain harus memilih tidak hanya jenis bantalan yang sesuai tetapi juga menentukan jenis susunan bantalan. Rakitan bantalan dengan bantalan tetap dan ujung bebas, rakitan bantalan yang disesuaikan, atau rakitan bantalan terapung tersedia.

Setiap jenis bantalan memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu. Rakitan bantalan yang disesuaikan yang memungkinkan panduan poros yang tepat, terutama dalam arah aksial, oleh karena itu memiliki risiko tegangan timbal balik. Oleh karena itu, jenis rakitan bantalan seperti bantalan rol tirus, yang memungkinkan gaya aksial diakomodasi dalam setidaknya satu arah bersama dengan gaya radial, harus dipilih di sini. Hal yang sama berlaku untuk rakitan bantalan mengambang, di mana poros dapat bergerak secara aksial untuk jarak tertentu. Rakitan bantalan tetap dan mengambang digunakan, misalnya, dalam desain bantalan untuk pembawa planet dan roda planet.

Desain baru untuk roda gigi utama
Selain tren untuk kinerja yang lebih tinggi dan fasilitas lepas pantai, desain penggerak dan roda gigi baru juga menghadirkan tantangan baru bagi para insinyur desain. NSK bekerja sama dengan produsen pembangkit listrik tenaga angin dan komponen penggeraknya. Tujuannya adalah untuk membantu mengembangkan desain baru (yang meningkatkan efisiensi turbin angin atau mengurangi berat di nacelle, misalnya) untuk pasar dengan cepat dan memberi penggunanya keunggulan kompetitif. NSK memiliki keunggulan lebih dari 20 tahun pengalaman dalam mengembangkan bantalan untuk industri tenaga angin keuntungan yang juga menguntungkan pengguna bantalan di luar sektor tenaga angin.

Untuk informasi lebih lanjut tentang produk dan layanan NSK, kunjungi www.nsk.com.