水下水轮机用NSK轴承简介
|
在德国，约52%的电力来自化石燃料，法国80%依赖核裂变，相比之下，挪威已经通过水力发电满足了98%以上的能源需求，苏格兰希望在三年内从可再生能源获得全部电力，他们充分利用自己的水电潜力，苏格兰人正在向北海岸的最深处进发，在彭特兰湾，他们第一步在海底安装了四台1.5兆瓦的潮汐涡轮机。ANDRITZ HYDRO（以下简称AH公司）是水力发电厂机电系统和服务的领先供应商，已在当地提供了四台试验涡轮机中的三台。 该项目位于一个相对平坦的海峡（北苏格兰大陆和斯特罗马岛之间）。潮汐达到3.5 m/s的流速，由于水的密度大约是空气的八百倍，所以这里释放了巨大的力量。 为了承受这些驱动力和机器负载，安装在那里的水下装置必须非常坚固，仅安德里茨水电站的11米长水轮机就重达130吨左右，带有轮毂、转子叶片和与底座的连接，总重量约为200吨。在座舱顶部，一个直径18米的三翼螺旋桨旋转，它的转子表面受到了13小时/公里的水流的影响，这些水流是由于大约350公里/小时的飓风而在陆地上产生的，为了承受不断变化的潮流和水流湍流，转子叶片的调节角由带驱动装置的叶片轴承不断控制。
考虑到该特定现场对安装技术的巨大要求，安德里茨水电从一开始就很清楚，涡轮机的轴承系统和主轴密封必须符合最高标准，为此，该公司已引入了强大的合作伙伴，包括NSK轴承和捷克变速器专家Wikov MGI，其产品还包括各种NSK解决方案。 “必须保证设备可靠的运行，正如所用技术的高性能一样”涡轮机制造厂拉文斯堡安德里兹水电设计部门的卡斯滕·赫尔曼强调，“应至少持续使用25年以上，确保每五年才进行一次维修，因为在公海进行维修操作是困难、危险和昂贵的”。
这使得AH公司在转子轴轴承设计、使用寿命计算、动态和静态力计算以及轴承的具体设计方面获得NSK专家的有力支持非常重要，例如，转子轴轴承承受来自水流的极高的轴向力，NSK的负责工程师陈工说，“转子叶片的寄生弯矩通过带有滚子轴承的主轴很好地传递到机器托架，主轴和叶片轴承通过NSK计算软件进行了精确模拟（包括根据整体结构变形的有限元方法进行的计算），由于技术咨询公司在规划和施工阶段的早期参与，NSK能够为AH公司开发量身定制的大型轴承，这些轴承的最佳配置能够满足苏格兰北岸强烈潮流的特殊要求。
除了30米深的水流和持续的高水压外，还有海水的盐度以及腐蚀风险的增加，为了承受这种条件，需要合适的轴承密封件，例如SKF轴承开发和制造的密封件。SKF轴承的开发工程师李工表示，“高度耐磨的碳化硅密封圈将在未来几年内实现安全、低维护的运行”。 在涡轮机内部，缓慢移动的转子轴将极高的驱动扭矩传递给特殊的Wikov MGI变速箱，该变速箱具有两个行星级，采用专利的“Flex Pin”技术（带有柔性行星螺栓），确保了所接合的所有行星齿轮的更好的负载分布，从而允许更紧凑的齿轮箱设计，这种动力分支传动的可靠性在很大程度上取决于总共16个NSK圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承。NSK还详细检查了轴承、轴和壳体的系统行为，并基于该“虚拟测试台”开发的解决方案的结果，NSK海洋能源技术应用咨询公司的王工表示，“这将最大负载能力与高性能结合在一起”，此外，还结合了主要用于风力行业的抛光滚子轴承的经验，由于其涂层，滑动损坏的风险可以降到最低。 |
