Thử nghiệm thực địa xác nhận tiềm năng lâu dài cho vòng bi trục chính chịu mài mòn Timken ™ trong tuabin gió.
Hầu hết các tuabin gió được chế tạo cho tuổi thọ 20 năm, nhưng khi nhiều chủ sở hữu và nhà điều hành đã tìm ra, các vấn đề với vòng bi trục chính ban đầu có thể phát sinh bất cứ lúc nào - thường là trong vài năm đầu. Công ty Timken, với tư cách là nhà tiên phong giải pháp truyền động cơ học và ổ trục, đã hoạt động trong ngành năng lượng gió Bắc Mỹ trong nhiều thập kỷ, giúp khách hàng tránh được việc sửa chữa tốn kém bằng cách chế tạo vòng bi mạnh hơn trong điều kiện khắc nghiệt nhất.
Để kéo dài tuổi thọ của vòng bi, bạc đạn cầu trục chính, Timken đã phát triển ES302, một lớp phủ giống như kim cương (DLC) để tăng độ bền khi sự mài mòn của chất dính (sự cọ xát của hai bề mặt kim loại) là một vấn đề phổ biến. Các nhà khoa học Timken ban đầu đã phát triển lớp phủ cấu trúc nanô đặc biệt cho các ứng dụng quân sự bôi trơn thấp nhưng nhanh chóng nhận thấy tiềm năng to lớn của vòng bi được phủ ES302 trong các môi trường chịu tải, bôi trơn, tốc độ thấp khác như trục chính của tuabin.
Kết quả phòng thí nghiệm trước đây chỉ ra rằng, so với vòng bi không tráng phủ, vòng bi bọc ES302 có thể có tuổi thọ cao hơn gấp sáu lần khi hoạt động trong điều kiện tiêu chuẩn và tuổi thọ cao hơn gấp ba lần trong điều kiện bị ô nhiễm. Tuy nhiên, kết quả thực địa sẽ phải chờ, vì vòng bi tang trống chịu mài mòn Timken đầu tiên (với lớp phủ ES302 được áp dụng cho các đầu của con lăn) đã được giao cho khách hàng bắt đầu từ năm 2011.
Cuối cùng, hơn bảy năm sau, các nhà khoa học Timken đã có cơ hội củng cố kết quả phòng thí nghiệm ban đầu khi một vòng bi TIMKEN bọc ES302 230/600 được tháo khỏi tuabin của nó (do các vấn đề không liên quan đến vòng bi) và được đưa trở lại để phân tích yêu cầu của Timken. Một cuộc kiểm tra chặt chẽ cho thấy vòng bi ở trong tình trạng tuyệt vời và sẽ dễ dàng đạt được 15 đến 20 năm hoạt động đáng tin cậy nếu tuabin vẫn hoạt động.
Với chi phí khổng lồ để thay thế vòng bi trục chính khó tiếp cận, thật hợp lý khi cho rằng vòng bi được phủ ES302 có thể tiết kiệm cho các nhà khai thác trang trại gió hàng trăm ngàn đô la trong vòng đời của một tuabin bằng cách tránh ngay cả một, nếu không nhiều sự kiện bảo trì. Nhìn sâu hơn vào vấn đề và những gì Timken phát hiện ra, chủ sở hữu tuabin được khuyến khích xem xét các lợi thế vận hành mà một giải pháp vòng bi mạnh mẽ hơn có thể mang lại.
Về tỷ lệ sự cố vòng bi
Bảng tóm tắt số lượng đáng kể dữ liệu thực địa mà Timken đã thu được cho vòng bi, bạc đạn TIMKEN tang trống tiêu chuẩn (không phủ) được sử dụng trong tuabin gắn 3 điểm hoạt động ở Mỹ, với mỗi ô biểu thị tỷ lệ thất bại trung bình cho một trang trại gió cụ thể. Dữ liệu cho thấy rằng sự cố vòng bi trục chính có thể xảy ra trong vòng 10 năm và vẫn là một vấn đề lớn đối với các nhà sản xuất năng lượng gió.
Điều này đã khiến nhiều chủ sở hữu tuabin tự hỏi tại sao sự cố vòng bi trục chính lại rất phổ biến. Câu trả lời đơn giản, theo ước tính của các chuyên gia Timken, là vòng bi tang trống từ lâu đã là lựa chọn vòng bi ưa thích cho trục chính do sự thống trị của chúng tại thị trường châu Âu. Khi các mô hình tuabin đã di chuyển đến Bắc Mỹ, nơi các hệ thống gió khác nhau tạo ra các điều kiện tải khác nhau, các nhà sản xuất đã phải đối mặt với các kịch bản mới đòi hỏi các giả định thiết kế mới. Và trong khi thị trường tiếp tục thích ứng với những thách thức này, vẫn còn một số lượng đáng kể vòng bi lăn hình cầu tiêu chuẩn trong các ứng dụng trục chính. Nhìn thấy tiềm năng cho một giải pháp nâng cấp để kéo dài tuổi thọ ổ trục một cách đáng kể, Timken đã thiết kế lớp phủ ES302 để chịu được các chế độ thiệt hại điển hình khiến cho vòng bi trục chính bị hỏng.
Điều này đã khiến nhiều chủ sở hữu tuabin tự hỏi tại sao sự cố vòng bi trục chính lại rất phổ biến. Câu trả lời đơn giản, theo ước tính của các chuyên gia Timken, là vòng bi tang trống từ lâu đã là lựa chọn vòng bi ưa thích cho trục chính do sự thống trị của chúng tại thị trường châu Âu. Khi các mô hình tuabin đã di chuyển đến Bắc Mỹ, nơi các hệ thống gió khác nhau tạo ra các điều kiện tải khác nhau, các nhà sản xuất đã phải đối mặt với các kịch bản mới đòi hỏi các giả định thiết kế mới. Và trong khi thị trường tiếp tục thích ứng với những thách thức này, vẫn còn một số lượng đáng kể vòng bi lăn hình cầu tiêu chuẩn trong các ứng dụng trục chính. Nhìn thấy tiềm năng cho một giải pháp nâng cấp để kéo dài tuổi thọ ổ trục một cách đáng kể, Timken đã thiết kế lớp phủ ES302 để chịu được các chế độ thiệt hại điển hình khiến cho vòng bi trục chính bị hỏng.
0 nhận xét: