NKE Austria dodává ložiska pro různé aplikace pro získávání obnovitelných forem energie. Jako příklad aplikace produktů společnosti NKE v průmyslovém měřítku jsou prezentovány větrné elektrárny a turbíny poháněné přílivovými proudy. Větrné elektrárny pracují v náročných provozních podmínkách. Valivá ložiska používaná ve větrných elektrárnách musí nabízet maximální provozní bezpečnost a dlouhou životnost. Projektovaná požadovaná životnost valivých ložisek ve větrných elektrárnách činí 175.000 provozních hodin. Společnost NKE dodává pro aplikace ve větrných elektrárnách mj. následující konstrukce ložisek:
Cylindrická válečková ložiska
Cylindrická válečková ložiska jsou vhodná pro vysoká radiální zatížení, přičemž jsou k dispozici víceřadá ložiska a válečková ložiska bez klece. Objednat lze i speciální provedení s optimalizovanou geometrií dílů a specifické konstrukce podle požadavků zákazníka. Modulární systém umožňuje standardizaci ložisek planetových kol. K dispozici jsou speciální povrchové úpravy pro optimální tribologické vlastnosti. Cylindrická válečková ložiska se používají v převodovkách a generátorech.
Kuželíková ložiska
Kuželíková ložiska jsou vhodná pro vysoká radiální a axiální zatížení. Dokáží přenášet klopné momenty. K dispozici jsou i ložiskové jednotky v párech. Často jsou vyvíjeny specifické konstrukce podle požadavků zákazníků pro použití v převodovkách.
Naklápěcí válečková ložiska
Naklápěcí válečková ložiska jsou vhodná pro vysoká radiální zatížení a nízké až střední otáčky. Zajišťují optimální vyrovnávání nachýlení. Typickým způsobem použití je uložení hlavního hřídele.
Čtyřbodová ložiska
Čtyřbodová ložiska jsou vhodná pro přenášení axiálních zatížení v obou směrech. Díky děleným vnitřním kroužkům umožňují snadnou montáž a standardně jsou opatřeny jednodílnou masivní mosaznou klecí. Typickou aplikací jsou rychle rotující hnací hřídele.
Radiální kuličková ložiska
Radiální kuličková ložiska jsou vhodná pro velmi vysoké otáčky. Rovněž jsou velmi dobře vhodná pro střední radiální a axiální zatížení v jednom nebo obou směrech. Jsou dostupná v řadě tříd radiální vůle a tolerancí pro různé provozní podmínky. Typickou aplikací jsou generátory.
Elektricky izolovaná valivá ložiska
Elektricky izolovaná valivá ložiska nabízí optimální ochranu ložiska před poškozením v důsledku průchodů proudu. Jsou 100% záměnná za standardní valivá ložiska. V závislosti na velikosti a konstrukci ložisek jsou k dispozici různé verze: s elektricky izolační povrchovou úpravou (oxidová keramika) na vnějším nebo vnitřním kroužku nebo jako hybridní ložiska s valivými tělísky z keramiky.
Příklad aplikace planetové převodovky ve větrných elektrárnách
Pro planetové převodovky ve větrných elektrárnách vyvinula společnost NKE modulární systémy pro uložení planetových kol. Modulární systémy sjednocují koncepci uložení, snižují rozmanitost dílů a zjednodušují logistiku. V řadě větrných elektráren jsou používány planetové převodovky jednostupňové nebo dvoustupňové konstrukce. Protože nejvíce namáhanými místy uložení jsou ložiska planetových kol, je výhodou integrované uložení planetových kol. Přitom jsou používána cylindrická válečková ložiska bez vnějšího kroužku s klecí vsazenou přímo do planetového kola, přičemž otvor planetového kola samotný tvoří protiběžnou plochu.
Ložiskové systémy jsou vyvíjeny specificky podle požadavků zákazníků. Pro převodovky s výkonem 1,5 MW, 2 MW a 2,5 MW již společnost NKE realizovala modulární systémy ložisek z jednořadých cylindrických válečkových ložisek bez vnějšího kroužku. Ložiska mají průměr otvoru 160 mm, 190 mm a 200 mm a jsou projektována až do 220 mm. Výběr ložisek se řídí podle dostupného zástavbového prostoru a požadavků zákazníků, zejména z hlediska použití dosud aplikovaných řešení ložisek. Vnitřní struktura cylindrických válečkových ložisek byla na rozdíl od standardního provedení základních typů ještě více zesílena za účelem zvýšení nosnosti. Ložiska jsou opatřena jednodílnou masivní mosaznou klecí vedenou na vnitřním kroužku. Klec je standardně opatřena inspekčními drážkami pro endoskopické posuzování stavu vnitřní válečkové dráhy. Ložiska lze v závislosti na individuálním zatížení a zástavbové situaci skládat do sestav po dvou, třech nebo čtyřech ložiscích.
Modulární koncept nabízí uživateli zásadní výhody: Konstrukce ložisek planetových kol může být sjednocena; je možné sjednocení ložisek planetových kol u různých velikostí převodovek, případně prvního a druhého planetového stupně; sníží se tak rozmanitost variant válečkových ložisek; modulární konstrukce umožňuje jednoduché přizpůsobení charakteristiky ložiskových sestav individuálním potřebám každého planetového stupně; díky jednodílné masivní mosazné kleci je vedení válečkových těles velmi dobré i při velkých zrychleních; mazání ložisek planetových kol usnadňují standardně zabudované mazací drážky v čelních plochách vnitřních kroužků.
Příklad použití v turbínách poháněných přílivovými proudy
Mezi nejnovější technické novinky v oblasti výroby obnovitelné energie patří turbíny poháněné přílivovými proudy. Skládají se z rotorů umístěných pod hladinou moře, které jsou poháněny přílivovým proudem. Výrobce ložisek, společnost NKE Austria, dodává ložiska pro převodové skříně do těchto "podmořských větrných mlýnů".
Turbínu poháněnou přílivovým proudem SeaGen vyvinula britská společnost Marine Current Turbines Ltd. (MCT), která patří mezi přední výrobce technologie turbín pro přílivové elektrárny. Elektrárna má jmenovitý výkon 1,2 MW a pracuje podobně jako větrná elektrárna, jen s tím rozdílem, že rotory nejsou poháněny větrem, nýbrž prouděním vody způsobeným přílivovými a odlivovými proudy. Rozhodující výhodou oproti větrným elektrárnám je skutečnost, že mořské proudění probíhá kontinuálně a je méně závislé na výkyvech počasí, takže je vyráběné množství proudu daleko lépe předvídatelné. Protože voda má výrazně vyšší hustotu než vzduch, mohou být rotory dimenzovány menší, než turbíny poháněné větrem. SeaGen již byla nainstalována v Strangford Lough v Severním Irsku a je první turbínou na výrobu elektřiny z energie přílivu na světě, která funguje na komerční bázi.
Převodovou skříň turbíny SeaGen vyvinula společnost Orbital2 Ltd., která je přední britskou společností v oblasti vývoje převodových skříní v oboru alternativních zdrojů energie. Vyrobena byla společností Wikov MGI v České republice, firmou téže skupiny, která je specializována na větrné a vodní elektrárny. Dodávkou valivých ložisek pro převodové skříně byla pověřena společnost NKE. Rozhodující pro volbu společnosti NKE byla vynikající technická podpora a rychlá doba realizace. NKE dodává devět různých typů ložisek pro převodové skříně, včetně kulových ložisek s hlubokou drážkou, kuželíkových ložisek, válečkových ložisek a kuličkových ložisek s kontaktem na čtyřech místech s vnějším průměrem od 300 do 1090 mm.
Uložení pro alternativní energetické koncepty představují pro valivá ložiska jak atraktivní perspektivy, tak i technické výzvy. „Obnovitelné zdroje energie mají pro nás velký potenciál.“ Je pro nás důležité, přispívat k vývoji technologií snižující emise“, říká Heimo Ebner, obchodní ředitel společnosti NKE. „Zejména jsme hrdí na to, že se podílíme na výrobě první komerčně využívané turbíny na světě využívající energii přílivu,“ doplňuje Harald Zerobin, technický ředitel společnosti NKE. „Jako etablovaný výrobce valivých ložisek se silnou technickou orientací se bude společnost NKE i nadále aktivně podílet na vývoji a zlepšování nových technologií pro mezinárodní využívání alternativních a obnovitelných forem energie.“
Autor: Daniel Thalmann, vedoucí aplikační techniky, NKE Austria GmbH
www.nke.at