NSK, Motion & Control

NSK Wälzlager - Spitzentechnologie für die Windindustrie

NSK in der Windindustrie

Windenergie-Anlagen erzeugen Strom unter schwierigen und sich stetig ändernden Arbeitsbedingungen sowohl on- als auch offshore. Hieraus resultieren höchste Anforderungen an jede Komponente der Anlage – insbesondere an die Wälzlager. Diese müssen nicht nur hohen Geschwindigkeiten, sondern auch dynamischen Belastungen standhalten können. Hier brauchen Sie einen Partner, der seit mehr als 15 Jahren Erfahrung in der Windindustrie hat und genau weiß, worauf es bei Wälzlagern ankommt: NSK.

NSK Wälzlager werden weltweit für ihre herausragende Qualität geschätzt, die durch eine lange Lebensdauer, Zuverlässigkeit, Widerstandsfähigkeit sowie ein durchdachtes Design zum Ausdruck kommt.

Damit wir für Sie genau die richtige Lösung entwickeln können, haben wir unsere Kompetenzen aus Vertrieb und Anwendungstechnik im Wind Energy Team gebündelt. In diesen Know-how-Pool fließen die neuesten Forschungsergebnisse aus unseren Technologiezentren ein. Auf unseren Prüfständen können auch Großlager für die Rotorwellen von Windenergie-Anlagen unter verschiedenen Bedingungen getestet werden.

Egal, was wir für Sie tun können – mit unserem Wind Energy Team sind wir sowohl in der Beratung, als auch für die Neuentwicklung und Instandhaltung für Sie da.

Rotorwellen-Hauptlagerung

Betriebsbedingungen: Hohe radiale und axiale Lasten

Die am Rotor angreifenden dynamischen Windlasten erzeugen  eine hohe mechanische Beanspruchung der Antriebsstrang-Komponenten einer Windenergie-Anlage. Die Hauptlagerung muss sowohl radiale Lasten als auch axiale Kräfte, einschließlich der daraus resultierenden Biegemomente der Rotorwelle, aufnehmen. Bei integrierten Triebsträngen ist die Rotornabe direkt mit dem Generator bzw. dem Getriebe verbunden. Diese Aufgabe übernehmen meist zweireihige Kegelrollenlager.

Total Quality Solution:
NSKHPS™ Pendelrollenlager mit hoher Tragzahl und Winkeleinstellbarkeit & CAM Pendelrollenlager mit optimiertem Messingmassivkäfig 

Auf der Rotorwelle werden heute verschiedene Lageranordnungen realisiert. Ein gängiges Konzept weist zwei einzelne Rotorwellenlager auf.
Die sogenannte 4-Punkt-Lagerung kann im klassisches Fest- / Loslagersystem oder schwimmend ausgeführt sein.

Beim Konzept der 3-Punkt-Lagerung weist die Rotorwelle nur ein Hauptlager auf. Als Gegenlager wird das angeschlossene Getriebe genutzt.

Ob einzelne Rotorwellenlager oder integrierte Lagerung –Pendelrollenlager  bzw. Kegelrollenlager von NSK sind die ideale Lösung, da sie eine hohe Lagersteifigkeit aufweisen.
Die Pendelrollenlager der High Performance Series (NSKHPS™) sind für diese Anwendung mit ihren erhöhten Tragzahlen besonders geeignet.

 
Unsere Innovationen:
NSKHPS™ Pendelrollenlager
Pendelrollenlager mit optimiertem CAM Messingmassivkäfig 

Hauptgetriebe

Betriebsbedingungen: Wechselnde Belastungen

Das Hauptgetriebe einer Windenergie-Anlage (WEA) dient der Umsetzung der geringen Rotordrehzahl in die hohe Generatordrehzahl. Die gängigen Getriebe in der Mega-Watt-Klasse bestehen aus mindestens einer Planetenstufe und einer oder zwei Stirnradstufen. Die Betriebsbedingungen der WEA stellen hohe Anforderungen an die Lagerung der einzelnen Wellen und Getriebekomponenten.

Häufig wechselnde Windgeschwindigkeiten führen im schnellen Teil des Getriebes zu hohen Beschleunigungen und Drehzahlen der Lager. Dagegen werden bei Windstille oder auch Starkwind (Abschaltung der Anlage) die Lager in der Eingangsstufe statisch sehr hoch belastet.

Ein zusätzlicher Faktor ist das Gewicht des Getriebes, das durch den Aufstellungsort in einer Höhe von bis zu 120 m möglichst gering sein muss. Die Lagerstellen müssen entsprechend dimensioniert werden.

Total Quality Solution:
Berechnung der Referenzlebensdauer durch NSK Software STIFF, HR-Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager mit hohen Tragzahlen der EM-Reihe & der EW-Reihe

Die Auslegung von Lagern für ein Hauptgetriebe erfolgt nach internationalen Standards und wird von offiziellen Instituten geprüft. Jede Lagerstelle wird auf eine berechnete Lebensdauer von mind. 20 Jahren ausgelegt. Dies ist nur möglich, wenn die Betriebs- und Umgebungsbedingungen so genau wie möglich in die Berechnung einfließen. Mit Hilfe der von NSK entwickelten  STIFF software können sämtliche Betriebsdaten (Belastungen, Lagerdesign, Umgebungsdesign, Materialeigenschaften, Temperaturen, Schmierung, etc) berücksichtigt werden.

Für Hauptgetriebe eignen sich HR-Kegelrollenlager und Zylinderrollenlager von NSK, da sie auch bei wechselnden Belastungen zuverlässig sind und sich durch hohe Tragzahlen auszeichnen. Sie können dabei in verschiedenen Konstellationen ausgeführt werden – in Fest/Los-Lagerungen, angestellter Lagerung oder auch als schwimmende Lagerung.

Unsere Innovationen:
Zylinderrollenlager mit hohen Tragzahlen der EW-Reihe 
Zylinderrollenlager mit hohen Tragzahlen der EM-Reihe 
NSKHPS™ Pendelrollenlager
Super TF-Lager

Generator

Betriebsbedingungen: Plötzlicher Ladungsaustausch durch Kreisströme

Die Aufgabe eines Generator in einer Windkraft-Anlage:  mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Hierbei entstehen oft durch z. B. magnetische Unsymmetrie oder den Einsatz von Frequenzumrichtern Kreisströme, die sich zwischen Rotor und Stator ausbreiten. Diese Ströme nehmen ihren Weg über die Lagerung.  Durch den häufigen und plötzlichen Ladungsaustausch über den sehr dünnen Film des Schmierstoffes kann es zu Beschädigungen der Laufbahn und der Wälzkörper kommen (Bildung von Mikrokratern). Wirken diese Entladungen über längere Zeit auf das Lager ein, spricht man von Elektrokorrosion.

Total Quality Solution:
Standard Rillenkugellager,  keramisch beschichtete Rillenkugellager und Hybridlager zur Vermeidung von Elektrokorrosion

Gängige Rillenkugellager halten den mechanischen Belastungen in Generatoren stand. NSK Rillenkugellager mit keramischer Beschichtung oder Hybridlager können mehr, denn hierbei wird Elektrokorrosion vermieden.

Bei beschichteten Rillenkugellagern wird durch eine keramische Isolierschicht das Lager elektrisch vom Gehäuse (Stator) getrennt. Die Schicht ist wenige zehntel Millimeter dick und besitzt Durchschlagfestigkeiten von mehreren tausend Volt.

Hybridlager dienen durch ihren Wälzkörper aus Keramik ebenso der elektrischen Isolierung von Stator und Rotor.

Unsere Innovation:
Keramisch beschichtete Rillenkugellager

Pitch und Yaw-Getriebe

Betriebsbedingungen: Hohen Anteil statischer Belastung

Yaw-Getriebe drehen die Gondel in oder aus dem Wind. Sie dienen dazu, das Maschinenhaus so zu verstellen, dass die gesamte Rotorfläche senkrecht zum Wind steht. Pitch-Getriebe sind für die Rotorblattverstellung erforderlich, um die Strömungsenergie maximal auszunutzen.

Nach Verstellung der Rotorblätter oder des Maschinenhauses verbleiben die Antriebe häufig für mehrere Stunden in dieser Position. Dabei müssen die Antriebe ständigen Lastschwankungen und Vibrationen standhalten.

Total Quality Solution:
HR-Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager mit hohen Tragzahlen der EM-Reihe & der EW-Reihe

NSK bietet Ihnen ein breites Spektrum von Kegel- und Zylinderrollenlagern mit hohen statischen Tragzahlen, mit denen Antriebe jeglicher Leistungsklasse realisiert werden können.

Unsere Innovation:
NSKHPS™ Pendelrollenlager