Analysis of the possibilities of high speed shaft bearing system durability increase

• Autorzy: Bastian B , Gawarkiewicz R. , Wasilczuk M.

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości zwiększenia trwałości łożyskowania wału szybkoobrotowego przekładni turbiny wiatrowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

During the operation of wind turbines with a gearbox of traditional configuration, a high failure rate of high-speed shaft bearings is observed. Such a high failures frequency is not reflected in standard bearing durability calculation methods, which can be attributed to atypical failure mechanism. To avoid observed problems in the 1.5 MW wind turbine, the modification of the existing bearing system is proposed. Multiple options, utilizing various bearing types were investigated. Different versions were examined for a potential durability increase, the extent of necessary design modifications, and possibility of solving existing problems in operation.

PL

Podczas eksploatacji turbin wiatrowych o tradycyjnej konstrukcji przekładniowej obserwuje się wysoką awaryjność łożysk tocznych wału szybkoobrotowego. Ta wysoka awaryjność nie znajduje odzwierciedlenia w standardowych obliczeniach trwałości, co spowodowane jest nieuwzględnieniem nietypowego mechanizmu ich niszczenia. W celu uniknięcia obserwowanych problemów w turbinie o mocy 1,5 MW zaproponowano modyfikację istniejącego układu łożyskowania. Rozważano kilka propozycji z użyciem różnych rodzajów łożysk. Przeanalizowano poszczególne rozwiązania pod kątem: potencjalnego zwiększenia trwałości, skali niezbędnych zmian konstrukcyjnych w przekładni, a także ze względu na rozwiązanie istniejących problemów eksploatacyjnych.

Słowa kluczowe

EN

wind turbine gearbox; bearing failures; bearing system design; retrofit; increase of durability

PL

przekładnia turbiny wiatrowej; uszkodzenia łożysk; projektowanie węzłów łożyskowych; modernizacja konstrukcji; wzrost trwałości

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 3
• Strony: 37--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Bastian B

• Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine Design and Automotive Engineering, Gdańsk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Gawarkiewicz R.

• Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine Design and Automotive Engineering, Gdańsk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Wasilczuk M.

• Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine Design and Automotive Engineering, Gdańsk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Halse C.: Wind Turbine Drivetrain Development, Romax Technology Inc., USA Wind Technical Center, 2012.
• 2. Musial W., Butterfield S.: Improving Wind Turbine Gearbox Reliability, 2007 European Wind Energy Conference, Milan, Italy, May 7–10, 2007.
• 3. Wasilczuk M., Gawarkiewicz R., Libera M., Wasilczuk F., Kinal G.: Bearing systems of wind turbines – maintenance problems (in Polish). Tribologia 4/2015(4-2015):187-198 · 10/ 2015.
• 4. Sheng S.: Report on Wind Turbine Subsystem Reliability – A survey of Various Databases, National Renewable Energy Laboratory, June, 2013, http://www.nrel.gov/docs/fy13osti/59111.pdf.
• 5. Gawarkiewicz, R., Wasilczuk F., Wasilczuk M.: Drivetrain of a Wind Turbine Machine Dynamics Research, 2015, Vol. 39, No 2, 83–95.
• 6. Doll G.L., Tribological challenges in wind turbine technology, Wind Turbine Tribology Seminar, Broomfield, Colorado, USA, November 15-17, 2011.
• 7. Ninoyu N., Yagi S.: Technical trends in wind turbine bearings, NTN Technical Review No.76, 2008, 113–120.
• 8. ISO 281:1990. Rolling bearings – Dynamic load ratings and rating life.
• 9. SKF, Preload in ball and tapered roller bearing systems (in Polish). http://www.skf.com/pl/products/bearings-units-housings/roller-bearings/principles/design-considerations/selecting-clearance-preload/bearing-preload/preload-in-bearing-systems/index.html.
• 10. The International Renewable Energy Agency, Global Atlas for Renewable Energy, http://irena.masdar.ac.ae/?&tool=dtu:gwa&map=103.
• 11. Marks C.S., Matthew B.T.: Bearing selection techniques as applied to mainshaft direct and hybrid drives for wind turbines, Timken Technical Paper, 2009.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.