Rotorlagerungen für die 7-MW-Offshoreklasse

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3. SKF Nautilus in Turbinen mit Hauptgetriebe

In den vergangenen Jahren wurden sehr kompakte Triebstränge mit teilintegriertem Momentenlager Nautilus in den Leistungsklassen von 2 bis 6 MW bei ca. 125 m Rotordurchmesser umgesetzt. Der Maschinenträger umschließt dabei rotorseitig das Momentenlager. Alle Kräfte und Biegemomente werden bestenfalls von der Rotorwelle über das Hauptlager auf den Maschinenträger abgeleitet. Das Momentenlager sitzt auf einer kurzen Rotorwelle zwischen Nabe und Getriebe. Wird die Hohlwelle länger gehalten, ermöglicht ein Mannloch den Durchschlupf in die Nabe.

Das in O-Anordnung angeordnete, zweireihige Kegelrollenlager, gepaart mit den großen Ringdurchmessern, bildet die Basis für die große Stützweite zur Aufnahme und Übertragung der hohen Biegemomente. Die innere Konstruktion mit 45°-Druckwinkel und relativ kleinen Rollen-Kegelwinkeln mit Treffpunkt im Apex-Punkt, sorgt für ein pures Abrollen im Wälzkontakt ohne schädliches Gleiten an den Rollenenden. Die Konstruktion mit flexiblen SKF Segmentkäfigen vermeidet bei Verformung der Turbinen-Frontpartie innere Käfig-Zwangskräfte.

Niedrigere Reibmomente und Lagertemperaturen

Im Vergleich zu herkömmlich vorgespannten Kegelrollenlagern mit einteiligem Käfig ergeben sich somit niedrigere Reibmomente und Lagertemperaturen. Dies bildet auch die Basis für den heutzutage üblichen Betrieb mit Fettschmierung, die gegenüber der Ölschmierung geringere Anforderungen an das Schmier- und Dichtungssystem hat.

Bei zukünftigen Rotordurchmessern von 170 m in der 7-MW-Klasse wächst der Überhang von Mitte Nabe zu Mitte Turm, um die Freigängigkeit der durchbiegenden Blattspitzen zu gewährleisten. Damit wird genügend Gondellänge zur Unterbringung eines modularen Triebstrangs mit zweifach gelagerter Rotorwelle und angeflanschtem Hauptgetriebe zur Verfügung stehen. Sollte ein Momentenlager eingesetzt werden, ist es zielführend, den Nabenüberhang zu verkürzen (beispielsweise durch steifere Rotorblätter und mehr Gondelneigung), den Rotoranbindungspunkt zum Momentenlager möglichst klein zu halten und den Schwerpunkt des 70- bis 100-t-Getriebes möglichst in der Mitte des Turms oder darüber hinaus wirken zu lassen. Andernfalls ergibt sich eine ungünstige Belastung für das Momentenlager sowie eine extrem einseitige Belastung für das Turmhauslager.

Ähnliches gilt für mögliche 7-MW-Hybridturbinen, bei denen der komplette Antriebsstrang (Hauptlager, Getriebe und Generator) in einer Gehäuseeinheit zusammengeführt ist. Bei der Integration eines Rotorlagers innerhalb des Getriebes gilt es auch weiterhin, die Verzahnung des Getriebes eingangsseitig von den Verformungen des Rotorlagers und der Umgebungskonstruktion zu entkoppeln. Damit wird gewährleistet, dass die folgende Eingangswelle reines Drehmoment erfährt und der exakte Zahneingriff nicht gestört wird.

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