Shaft Bearing of Wind Turbine with Vertical Axis of Rotation

• Autorzy: Grzegorzek Wojciech , Adamecki Daniel , Mikuła Jarosław , Borek Wojciech , Głuszek Grzegorz , Mikuła Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.8981

Warianty tytułu

PL

Łożyskowanie wału siłowni wiatrowej o pionowej osi obrotu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article describes a new design solution for a hybrid bearing intended for use in prosumer wind turbines with a vertical axis of rotation of the turbine rotor. The automatic rotational speed-dependent load-switching, lubrication and cooling systems applied in the hybrid bearing ensure a particularly long service life and highly quiet running while maintaining high energy efficiency over the full rotational speed range of shafts with turbine rotors. The hybrid bearing design has been adapted to the use of lubricating fluids with the lowest possible viscosity, including oil-water emulsions and even water itself. The use of water as a lubricant makes the bearing system highly environmentally friendly and completely fire-safe.

PL

W artykule opisano nowe rozwiązanie konstrukcyjne łożyska hybrydowego przeznaczonego do zastosowania w prosumenckich siłowniach wiatrowych o pionowej osi obrotu wirnika turbinowego. Zastosowane w łożysku hybrydowym układy automatycznego przełączania obciążenia w zależności od prędkości obrotowej, smarowania i chłodzenia zapewniają uzyskanie szczególnie długiej trwałości i dużej cichobieżności przy zachowaniu wysokiej sprawności energetycznej w pełnym zakresie prędkości wirowania wałów z wirnikami turbinowymi. Konstrukcja łożyska hybrydowego przystosowana została do wykorzystania cieczy smarnych o możliwie niskiej lepkości, w tym emulsji olejowo-wodnych, a nawet samej wody. Wykorzystanie wody jako środka smarnego powoduje, że łożyskowanie ma wysokie walory ekologiczne i całkowite bezpieczeństwo pożarów

Słowa kluczowe

EN

green energy; low resistance to motion; prosumer wind turbine; quiet running; long service life; renewable energy sources; RES; water-lubricated hybrid bearing

PL

zielona energia; OZE; prosumencka elektrownia wiatrowa; niskie opory ruchu; łożysko hybrydowe smarowane wodą; cichobieżność; trwałość wysoka

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 1
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys.

Twórcy

autor

Grzegorzek Wojciech

• Department of Mining Mechanization and Robotisation. Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation. Silesian University of Technology, Akademicka 2 Street, 44-100 Gliwice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-9086-8967

autor

Adamecki Daniel

• Department of Mining Mechanization and Robotisation. Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation. Silesian University of Technology, Akademicka 2 Street, 44-100 Gliwice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0003-2774-4088

autor

Mikuła Jarosław

• Department of Engineering Materials and Biomaterials. Faculty of Mechanical Engineering. Silesian University of Technology, Konarskiego 18a Street, 44-100 Gliwice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-9210-7192

autor

Borek Wojciech

• Department of Engineering Materials and Biomaterials. Faculty of Mechanical Engineering. Silesian University of Technology, Konarskiego 18a Street, 44-100 Gliwice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-8292-4332

autor

Głuszek Grzegorz

• Department of Mining Mechanization and Robotisation. Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation. Silesian University of Technology, Akademicka 2 Street, 44-100 Gliwice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-3386-8661

autor

Mikuła Stanisław

• Department of Mining Mechanization and Robotisation. Faculty of Mining, Safety Engineering and Industrial Automation. Silesian University of Technology, Akademicka 2 Street, 44-100 Gliwice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-7906-8336

Bibliografia

• 1. Kuchmacz J., Mika Ł.: Description of Development of Prosumer Energy Sector in Poland. Polityka Energetyczna, t. 21, 4, Polish Academy of Sciences. Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences 2018, pp. 5–20.
• 2. Radziewicz W.: Nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne turbin wiatrowych małej mocy. Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe, Vol. 1, 105, Łukasiewicz Research Network – Institute of Electrical Drives and Machines Komel 2015, pp. 143–48.
• 3. Szulc A., Tomaszewska B.: Preliminary assessment of the wind conditions as a potential for using wind micro-installation to improve air quality in Poland. E3S Web Conf. 86 00031, 2019.
• 4. Lubośny Z.: Elektrownie wiatrowe w systemie elektroenergetycznym. Wydawnictwa Naukowo--Techniczne. Warsaw 2006.
• 5. Nalepa K., et al.: Poradnik małej energetyki wiatrowej. Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Intelligent Energy Europe 2011.
• 6. Szelka M., Szweda S., Szyguła M., Mikuła J., Mikuła S.: Węzeł łożyskowania siłowni wiatrowej o pionowej osi obrotu. Patent Application No. P. 440590 of 07.03.2022.
• 7. Dietrich M.: Podstawy konstrukcji maszyn. Vol. 2. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. Warsaw, 1991.
• 8. Lawrowski Z.: Łożyska ślizgowe. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej. Wroclaw 2001.
• 9. Mikula A. M., Gregory R. S.: A Comparison of Tilting Pad Thrust Bearing Lubricant Supply Methods. ASME. J. of Lubrication Tech. January 1983, 105(1), pp. 39–45.
• 10. Rotta G., Wasilczuk M..: Modeling Lubricant Flow Between Thrust-Bearing Pads. Tribology International 2008, vol. 41, No. Issues 9–10, pp. 908–13.
• 11. Olszewski O., Wasilczuk M.: Łożyska ślizgowe wzdłużne szczególnie dla maszyn o rozruchu pod obciążeniem. Tribologia No. 4/5, 1993.
• 12. Bhushan B.: Modern Tribology Handbook, CRC Press 2001.
• 13. Lawrowski Z.: Tribologia, tarcie, zużycie i smarowanie. PWN (Polish Scientific Publishers). Warsaw1993.
• 14. Mikuła J., Mikuła S., Strzelecki S.: Szybkobieżne łożysko ślizgowe z tocznym wspomaganiem rozruchu(koncepcja łożyska kombinowanego). Przegląd Mechaniczny 2021, No. 4.
• 15. Wang X., Zhang Z., Zhang G.: Improving the performance of spring-supported thrust bearing by controlling its deformations. Tribology International 1999, Vol. 32, pp. 713–720.
• 16. Wasilczuk M., Dąbrowski W.: Konstrukcyjne sposoby zwiększania obciążalności hydrodynamicznych łożysk wzdłużnych. Tribologia 1997, No. 3.
• 17. Kiciński J.: Teoria i badania hydrodynamicznych poprzecznych łożysk ślizgowych. Ossolineum. 1994.
• 18. Dąbrowski L., Neyman K., Wasilczuk M.: Łożyska wzdłużne – współczesne problemy eksploatacyjne. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn. Vol. 3 (139) 2004.
• 19. Wasilczuk M.: Studium problemów badawczych, konstrukcyjnych oraz metod projektowania hydrodynamicznych łożysk wzdłużnych. Gdansk University of Technology Publishing House. Gdansk2004.
• 20. Iliev H.: Failure analysis of hydro–generator thrust bearing, Wear 1999, Volumes 225–229, Part 2,pp. 913–917.
• 21. Wodtke M.: Obliczeniowa weryfikacja parametrów konstrukcyjnych podpory hydrostatycznej. Tribologia 2004, No. 191.
• 22. Stryczek S.: Napęd hydrostatyczny, elementy i układy. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1984.
• 23. Olszewski A.: Studia nad czynnikami wpływającymi na obciążalność i charakterystyki tribologiczne poprzecznych hydrodynamicznych łożysk ślizgowych smarowanych wodą. Gdańsk University of Technology 2015.
• 24. Korbiel T., Blaut J., Uliński A.: Analiza parametrów smarnych łożyska hydrodynamicznego smarowanego wodą o wybranych parametrach technologicznych, Przegląd Mechaniczny 2015, No. 4,pp. 36–39.
• 25. Haonan Zhang, et al: Simulation Design and Numerical Analysis of Bearing Capacity of Water Lubricated Thrust Bearing. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 446 052081. 2020.
• 26. Zhanchao Wang, Ying Liu, Yuechang Wang: Influence of squeezing and interface slippage on the performance of water–lubricated tilting–pad thrust bearing during start up and shutdown. Lubrication Science 2018, 30 (4) pp.137–148.
• 27. Olszewski A.: Łożyska ślizgowe smarowane wodą. Eksploatacja systemów tribologicznych. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2013.
• 28. Olszewski A., Wodtke M., Łubiński J.: Konstrukcje hydrodynamicznych łożysk poprzecznych smarowanych wodą. Przegląd Mechaniczny 2015, No. 12, pp. 29–37.
• 29. Neyman A., Olszewski A., Wasilczuk M.: Łożyska ślizgowe smarowane wodą. Tribologia 2005,No. 4, pp. 205–219.
• 30. Vohr J. H.: Prediction of the Operating Temperature of Thrust Bearings. ASME Journal of Lubrication Technology 1981, Vol. 108, No. 1, pp. 97–106.
• 31. Dadouche A., Fillon M., Bligoud J.C : Experiments on thermal effects in a hydrodynamic thrust bearing. Tribology International 2000, Vol. 33, Issues 3–4, pp. 167–174.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).