Desafíos de escalado para rodamientos cónicos de superficie plana como rodamientos principales de turbinas eólicas
Autores: Euler, Jan; Jacobs, Georg; Loriemi, Amin; Jakobs, Timm; Rolink, Amadeus; Röder, Julian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desafíos de escalado para rodamientos cónicos de superficie plana como rodamientos principales de turbinas eólicas
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía eólica
Palabras clave
Energía eólica
Rodamientos principales
Rodamientos lisos
Elementos deslizantes segmentados
Diseño FlexPad
Desafíos de escalado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La energía eólica es una fuente de energía renovable importante. Los rodamientos principales del rotor son componentes críticos de las turbinas eólicas, ya que un rodamiento principal defectuoso conduce a tiempos de inactividad y altos costos de reparación. Los gastos operativos representan el 32% de los costos de energía eólica. El uso de rodamientos lisos como rodamientos principales puede reducir potencialmente estos costos. Los rodamientos lisos con elementos deslizantes segmentados se pueden reparar en la torre sin desmontar el tren de potencia, ya que los segmentos dañados se pueden intercambiar individualmente. Un diseño de rodamiento liso segmentado es el diseño de rodamiento liso cónico llamado FlexPad. Para el FlexPad, se logró la prueba de concepto para el rango de 1 MW durante estudios anteriores. Las turbinas eólicas modernas, especialmente para despliegue en alta mar, han aumentado significativamente de tamaño en comparación con sus predecesoras. El objetivo de los estudios actuales es transferir el diseño de FlexPad hacia una unidad de rodamiento principal a una escala relevante para el mercado de 8.5 MW. En este trabajo, se presentan los desafíos de escalado identificados. Se presenta un modelo de FlexPad escalado al rango de 8.5 MW para ilustrar los desafíos. Los componentes de carga del rodamiento, como las fuerzas radiales y el par, aumentan en diferentes escalas con el aumento del tamaño del rotor, lo que lleva a características de carga cambiadas con el aumento del tamaño. El aumento del peso del rotor y los diámetros de los rodamientos resultan en un aumento del par de arranque requerido para iniciar la rotación de la turbina. Este par de arranque puede exceder el par generado por la turbina a velocidades de viento de arranque. Las cargas generalmente aumentadas requieren segmentos deslizantes más rígidos, lo que lleva al aumento del peso de los segmentos, lo que dificulta la capacidad de intercambiar segmentos fácilmente.
Descripción
La energía eólica es una fuente de energía renovable importante. Los rodamientos principales del rotor son componentes críticos de las turbinas eólicas, ya que un rodamiento principal defectuoso conduce a tiempos de inactividad y altos costos de reparación. Los gastos operativos representan el 32% de los costos de energía eólica. El uso de rodamientos lisos como rodamientos principales puede reducir potencialmente estos costos. Los rodamientos lisos con elementos deslizantes segmentados se pueden reparar en la torre sin desmontar el tren de potencia, ya que los segmentos dañados se pueden intercambiar individualmente. Un diseño de rodamiento liso segmentado es el diseño de rodamiento liso cónico llamado FlexPad. Para el FlexPad, se logró la prueba de concepto para el rango de 1 MW durante estudios anteriores. Las turbinas eólicas modernas, especialmente para despliegue en alta mar, han aumentado significativamente de tamaño en comparación con sus predecesoras. El objetivo de los estudios actuales es transferir el diseño de FlexPad hacia una unidad de rodamiento principal a una escala relevante para el mercado de 8.5 MW. En este trabajo, se presentan los desafíos de escalado identificados. Se presenta un modelo de FlexPad escalado al rango de 8.5 MW para ilustrar los desafíos. Los componentes de carga del rodamiento, como las fuerzas radiales y el par, aumentan en diferentes escalas con el aumento del tamaño del rotor, lo que lleva a características de carga cambiadas con el aumento del tamaño. El aumento del peso del rotor y los diámetros de los rodamientos resultan en un aumento del par de arranque requerido para iniciar la rotación de la turbina. Este par de arranque puede exceder el par generado por la turbina a velocidades de viento de arranque. Las cargas generalmente aumentadas requieren segmentos deslizantes más rígidos, lo que lleva al aumento del peso de los segmentos, lo que dificulta la capacidad de intercambiar segmentos fácilmente.