Rotorlagerung Rotorlagerungen für die 7-MW-Offshoreklasse

Die neuen Anlagen der 7-MW-Offshoreklasse stellen Rotorlagerungen vor neue Herausforderungen. Um in derartigen Dimensionen möglichst hohe Leistungen bei möglichst geringen Betriebskosten erzielen zu können, bietet SKF für die unterschiedlichen Triebstrangkonzepte verschieden Rotorlagerlösungen an.

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Spätestens mit dem 32-GW-Offshoreprojekt „Round 3“ in Großbritannien wurde eine neue Offshore-Turbinengeneration der 6-MW- bis 7-MW-Klasse eingeläutet. Sie verfügen über extrem lange Rotorblätter im Bereich von 170 m sowie ein Naben- und Blattgewicht von rund 200 t. Der Überhang vom Nabenmittelpunkt zur Mitte des Turms ist relativ groß, um die Freigängigkeit der durchbiegenden Blattspitzen zu ermöglichen. Dem entgegen stehen die Ziele, möglichst kompakte und leichte Triebstränge zu entwickeln, um die Gesamtkosten der Maschinen und Installation zu senken.

Um in derartigen Dimensionen möglichst hohe Leistungen bei möglichst geringen Betriebskosten erzielen zu können, bietet SKF für die unterschiedlichen Triebstrangkonzepte eine Vielzahl von Rotorlagerlösungen an:

1. Sphärische Lagerungen bei Turbinen mit Hauptgetriebe (2-Punkt-Lagerung „flexibel“)

In der 5-MW-Klasse hat sich vor allem die 2-Punkt-Lagerung mit CARB (Toroidalrollenlager) und SRB (Pendelrollenlager) in getrennten Rotor-Lagergehäusen etabliert. Damit ist die Welle gegenüber einer 3-Punkt Lagerung eindeutig gelagert und das Getriebe übernimmt hier nicht die Funktion des Gegenlagers. Das CARB dient als reines Loslager, dessen axiale Verschiebefunktion durch die bordlose Ausführung realisiert wird. Im geeigneten Lagerabstand befindet sich generatorseitig das kleinere SRB, das die Funktion eines Festlagers übernimmt. Die spielbehaftete Lagerung in dieser Größenordnung erfordert eine ganzheitliche dynamische Betrachtung des kompletten Antriebstrangs und ist beispielsweise für die Planetenträgerlagerung des Hauptgetriebes sowie der Getriebeaufhängung relevant.

Die Los-Festlager-Kombination mit den winkelbeweglichen CARB und SRB gleichen hohe Wellendurchbiegungen, Winkelfehler und Versatz der beiden Lagergehäuse sehr gut aus. Die Rollen des Lagers haben selbsteinstellende Eigenschaften. Damit nehmen sie selbsttätig immer die Stellung ein, in der die Last über die Rollenlänge gleichmäßig verteilt ist. Selbst wenn Schiefstellungen oder Axialverschiebungen auszugleichen sind, ist die Tragfähigkeit der SKF-Rollenlager sehr hoch.

Mit den positiven Erfahrungen ist die 2-Punkt-Lagerung CARB und SRB prädestiniert, auch auf eine neue 7-MW-Maschine mit Hauptgetriebe angewandt zu werden. Auf Basis einer Hohlwelle ist ein CARB mit einer Bohrung von 1700 mm bis 1800 mm und ein SRB mit einer Bohrung von 1200 mm bis 1300 mm einsetzbar.

Ausdauer, Drehvermögen und dynamischer Belastbarkeit verbessert

Auch in dieser Größe bietet SKF das CARB und SRB der Explorer-Klasse „Next Generation“ an. Diese haben deutlich verbesserte Leistungsparameter hinsichtlich Ausdauer, Drehvermögen und dynamischer Belastbarkeit. Ihre gesteigerte Leistungsfähigkeit beruht im Wesentlichen auf verbessertem Wälzlagerstahl für höhere Ermüdungsfestigkeit, optimierter Wärmebehandlung mit dem XBite-Verfahren (spezielles bainitisches Durchhärten), optimierter Spannungsverteilung im Wälzkontakt sowie verfeinerter Kontaktgeometrie für bessere Schmierung und weniger Wartungsbedarf.

SKF bietet auch für diese Größen individuell konstruierte CARB und SRB Wind-Rotorlagergehäuse an. Diese sind auf der Basis von Betriebslasten und mit Berücksichtigung der Gehäuseverformung optimal auf die Spannungsverteilung im Rolle-Laufbahn-Kontakt und auf die Ausprägung der Lastzonen ausgelegt. Abhängig vom Schmiermedium (Fett oder Öl) können wahlweise schleifende SKF Kontaktdichtungen oder einfache wie auch komplexe Labyrinthdichtungen integriert werden.

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