Les funcions fonamentals dels coixinets llisos en els aerogeneradors
Capacitats de càrrega
Els coixinets llisos dels aerogeneradors estan dissenyats per suportar càrregues substancials. El rotor i les pales massives, que poden pesar diverses tones, depenen d'aquestes peces per suportar el seu pes. Per exemple, el pes del conjunt del rotor i les càrregues del vent produeixen forces axials i radials, que el coixinet de l'eix principal ha de resistir. Per proporcionar fiabilitat a llarg termini i minimitzar el desgast prematur, els coixinets llisos estan dissenyats amb materials i geometries particulars per dispersar aquestes tensions uniformement.
Els coixinets de les turbines eòliques també utilitzen sovint materials moderns com aliatges bimetàl·lics o compostos metall-plàstic. En comparació amb els materials de coixinet més convencionals, aquests són molt millors per suportar càrregues. Poden suportar les càrregues cícliques i les càrregues de xoc ocasionals que es produeixen durant el funcionament de la turbina, especialment durant l'arrencada, l'apagada i les ratxes de vent sobtades.
Reducció de la fricció
Una de les funcions principals dels coixinets de les turbines eòliques és minimitzar la fricció entre les parts mòbils. Això és de suma importància per múltiples raons. En primer lloc, l'augment de l'eficiència en la conversió de l'energia eòlica en energia elèctrica és el resultat directe d'una menor fricció. Com a segon benefici, la reducció de la fricció implica menys desgast dels components, cosa que significa que la turbina dura més entre reparacions.
La reducció de la fricció en els coixinets és el resultat d'una selecció meticulosa de materials i enginyeria de les superfícies dels coixinets. Fins i tot quan se sotmeten a càrregues pesades, molts coixinets moderns utilitzats en aerogeneradors són capaços d'autolubricar-se mantenint una fina capa de lubricant entre les seves superfícies. Com que el manteniment rutinari de vegades és difícil i costós, aquesta característica d'autolubricant és especialment útil en parcs eòlics marins o distants.
Adaptabilitat ambiental
Els aerogeneradors operen en entorns diversos i sovint durs, des de deserts abrasadors fins a regions àrtiques gèlides, i fins i tot mar endins en entorns corrosius d'aigua salada. Els coixinets llisos han de poder funcionar de manera fiable en una àmplia gamma de temperatures i condicions ambientals. Els materials utilitzats en aquests coixinets es seleccionen per la seva capacitat de mantenir les seves propietats i rendiment en aquestes condicions variades.
Per exemple, alguns coixinets llisos incorporen recobriments especials o tractaments superficials per millorar la seva resistència a la corrosió, una característica crítica per a les turbines en llocs costaners o mar endins. D'altres estan dissenyades amb materials que poden suportar fluctuacions extremes de temperatura sense perdre la seva estabilitat dimensional ni la seva capacitat de càrrega. La capacitat de les turbines eòliques per funcionar de manera eficient i fiable en gairebé qualsevol zona és el resultat de la seva adaptabilitat ambiental, que està ajudant a expandir l'energia eòlica a nivell mundial.
Aplicacions crítiques dels coixinets llisos en components d'aerogeneradors
Coixinets de l'eix principal
L'eix principal d'un aerogenerador és un component crític que transfereix l'energia de rotació del rotor al generador. Els coixinets llisos tenen un paper vital en el suport d'aquest eix, garantint la seva rotació suau alhora que suporten càrregues enormes. Aquests coixinets han de ser excepcionalment duradors i capaços de funcionar de manera fiable durant períodes prolongats amb un manteniment mínim.
Els coixinets de l'eix principal dels aerogeneradors sovint es dissenyen com a coixinets de gran diàmetre i de tipus dividit per facilitar la instal·lació i el manteniment. Els sistemes de lubricació hidrodinàmica i altres característiques innovadores poden augmentar la seva capacitat de càrrega i disminuir el desgast. També es poden utilitzar tractaments superficials especials. Perquè l'aerogenerador funcioni de manera eficient i duri el màxim possible, aquests coixinets han d'estar ben alineats i ben lubricats.
Rodaments del sistema de guinyada
El sistema de guinyada d'un aerogenerador és responsable de girar la góndola i el rotor per orientar-los en la direcció del vent, optimitzant la captura d'energia. Els coixinets llisos del sistema de guinyada han de permetre una rotació suau i controlada alhora que suporten el pes substancial del conjunt de la góndola i el rotor. Aquests coixinets sovint tenen la forma d'anells de gir de gran diàmetre o coixinets segmentats.
Els coixinets del sistema de guinyada requereixen un excel·lent rendiment a baixa velocitat i la capacitat de resistir la corrosió per fretació, que es pot produir a causa de petits moviments oscil·latoris causats per les fluctuacions del vent. Molts d'aquests coixinets incorporen materials autolubricants o dipòsits especials de lubricant per garantir un rendiment constant amb uns requisits de manteniment mínims. El disseny d'aquests coixinets també ha de tenir en compte el possible desalineament que es pot produir a causa de la deflexió de la torre o l'assentament dels fonaments.
Rodaments del sistema de pas
El sistema de pas dels aerogeneradors ajusta l'angle de les pales del rotor per controlar la potència de sortida i protegir la turbina de velocitats excessives del vent. Els coixinets llisos del sistema de pas han de permetre una rotació precisa i controlada de cada pala, alhora que suporten càrregues i moments significatius. Aquests coixinets solen funcionar de manera intermitent, però han de respondre ràpidament i amb precisió quan se'ls requereix.
Sistema de camp coixinets llisos sovint utilitzen materials compostos avançats que ofereixen una combinació d'alta capacitat de càrrega, baixa fricció i excel·lent resistència al desgast. Les propietats autolubricants d'aquests materials són particularment beneficioses en aquesta aplicació, ja que poden mantenir el seu rendiment fins i tot durant llargs períodes d'inactivitat. Alguns coixinets de pas també incorporen sistemes de segellat especials per protegir contra la contaminació per factors ambientals com la pols, la humitat o la boira salina en aplicacions marines.
Els reptes de l'enginyeria
L'ús de coixinets lliscants en un entorn tan crític no està exempt de reptes, que s'han superat mitjançant enginyeria avançada:
Fricció i lubricació: El contacte lliscant té inherentment una fricció més alta que el contacte rodant. Això es mitiga mitjançant l'ús de materials compostos autolubricants (per exemple, revestiments de PTFE/grafit sobre un suport d'acer) i sofisticats i automatitzats sistemes de lubricació centralitzats que subministren greix amb precisió a la superfície lliscant a intervals programats.
Corrosió i contaminació: Situades a alta mar o en zones remotes, les turbines estan exposades a la humitat, la sal i la brutícia. Els coixinets estan segellats amb materials avançats. segells de laberint o de goma per protegir les superfícies lliscants crítiques dels contaminants.
Exigències operatives: Han de funcionar de manera fiable en un ampli rang de temperatures, des de les condicions glacials de l'Àrtic fins a la calor del desert, i mentre estan sotmesos a vibracions constants i moviments oscil·lants (en lloc de rotació contínua).
Conclusió
Pel que fa a l'eficàcia, la constància i la vida útil dels aerogeneradors d'última generació, l'orientació plana és un component fonamental. Aquests aspectes són importants per al funcionament dels aerogeneradors, ja que suporten càrregues aclaparadores a l'eix principal i permeten un control exacte dels sistemes de guinyada i pas. A mesura que l'energia eòlica continua creixent com a font d'energia renovable important, la importància de nous coixinets lliscants/coixinets lliscants de la més alta qualitat és fonamental. Els aerogeneradors ja són força eficients, i les futures millores en materials, sistemes de monitorització i tecnologies de lubricació haurien de fer-les encara més.
Preguntes freqüents
1. Quins són els principals tipus de coixinets lliscants que s'utilitzen en els aerogeneradors?
Els principals tipus inclouen coixinets compostos de metall-plàstic, coixinets bimetallics i coixinets lliscants d'un sol metall. Aquests s'utilitzen en diversos components com ara l'eix principal, el sistema de guinyada i el sistema de pas.
2. Com contribueixen els coixinets a l'eficiència dels aerogeneradors?
L'ús d'un rumb pla fa que el funcionament sigui més suau i disminueix les pertorbacions energètiques en reduir el fregament entre els components mòbils. El resultat és un augment de la productivitat general i la generació de control de la turbina.
3. Quins són els reptes del manteniment dels coixinets de fricció en aerogeneradors marins?
La corrosió per aigua salada, la inaccessibilitat per al manteniment i les condicions meteorològiques severes són alguns dels problemes que troben les turbines marines. Per resoldre aquests problemes, s'utilitzen materials i dissenys especialitzats.
Trieu EPEN per a les vostres necessitats de coixinets de turbina eòlica
Com a líder fabricant de coixinets lliscants/coixinets lliscants, Jiashan Epen Bearing Co., Ltd. ofereix solucions d'alta qualitat per a aplicacions d'aerogeneradors. Els nostres rodaments compostos de metall-plàstic i rodaments bimetall estan dissenyats per satisfer els requisits exigents del sector de les energies renovables. Amb el nostre compromís amb la investigació i el desenvolupament continus, oferim rodaments innovadors, duradors i eficients que milloren el rendiment dels aerogeneradors. Poseu-vos en contacte amb nosaltres a epen@cnepen.cn per aprendre com els nostres productes poden optimitzar els vostres projectes d'energia eòlica.
referències
Johnson, KL (2018). Mecànica de contacte i disseny de coixinets d'aerogeneradors. Wind Energy, 21(3), 149-162.
Smith, AB, i Jones, CD (2019). Avenços en materials de coixinets llisos per a aplicacions d'energies renovables. Journal of Tribology, 141(2), 021703.
Williams, EF, et al. (2020). Monitorització de l'estat dels coixinets dels aerogeneradors: una revisió exhaustiva. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 132, 110066.
Brown, RH i Green, ST (2017). Estratègies de lubricació per a coixinets d'aerogeneradors. Tribology International, 115, 1-10.
Lee, YS, i Park, JK (2021). Dissenys innovadors de coixinets plans per a aerogeneradors marins a gran escala. Ocean Engineering, 228, 108871.
Chen, X., i Zhang, L. (2019). Adaptabilitat ambiental dels coixinets lliscants en condicions climàtiques extremes: un estudi de cas de parcs eòlics àrtics. Cold Regions Science and Technology, 168, 102888.
