En los diseños de aerogeneradores modulares se utilizan normalmente rodamientos de rodillos esféricos (SRB, por sus siglas en inglés) para soportar el peso y las cargas del eje principal. Normalmente, se elige un diseño con un único rodamiento SRB, conocido como montaje de tres puntos, que se apoya en un único rodamiento principal y en dos brazos de torsión reactivos de la multiplicadora. Esto permite reducir la longitud de la góndola y una cadena de suministro comercialmente más económica, sin embargo da lugar a un alto grado de flexión y desalineación del sistema. Desgraciadamente, con algunos diseños de SRB único algunos operadores han experimentado fallos en las instalaciones mucho antes de lo esperado, lo que ha reducido significativamente la vida útil. La sustitución imprevista del rodamiento del eje principal puede suponer un coste de hasta 450.000 $ para los operadores de parques eólicos, afectando a su rendimiento financiero. Factores contribuyentes Cargas axiales elevadas en rodamientos radiales tipo SRB Aunque no existe un límite máximo oficial, normalmente la relación admisible entre carga axial-radial para rodamientos SRB de dos filas está en 0,15-0,20. Por tanto, la carga axial sólo debería ser entre el 15 y el 20% de la reacción radial del rodamiento de dos filas. En algunas aplicaciones, esta relación puede aumentar hasta 0,30-0,35. Cuando se da esta situación, se hacen evidentes varias formas de daño, en la fila de rodillos no cargada axialmente. Esta situación puede afectar a la distribución de la carga entre las filas, al deslizamiento oblicuo de los rodillos, a la tensión de la jaula, a la producción excesiva de calor y a la aparición de defectos superficiales en los rodillos. En la posición fija del eje principal, esta relación se encuentra con frecuencia en el entorno de 0,60, lo que hace que sólo una de las filas soporte las cargas radiales y axiales. Con esta reacción desigual, es posible que el rodamiento no realice la función para la que se diseñó originalmente. Formación de una películade lubricante inadecuada En términos generales, las condiciones de funcionamiento del rodamiento del eje principal no son las ideales para la formación de la película de lubricante. Con una velocidad máxima de ~20 rpm, Modular wind turbine designs commonly use spherical roller bearings (SRBs) to support the weight and the loads of the main shaft. A design with a single SRB is usually selected, known as a 3-point mount, which is supported by a single main bearing and by the two reactionary torque arms of the gearbox. This allows for a shorter nacelle and a commercially more cost-effective supply chain however, this does give rise to a high degree of system pitch and yaw as well as misalignment. Unfortunately, some operators have experienced field failures much earlier than expected with some single SRB designs, significantly reducing the service life. Unplanned main shaft bearing replacement can cost wind farm operators up to US$450,000, with the consequent impact on financial performance. Contributing factors High axial loads on SRB-type radial bearings Although there is no official maximum limit, the permissible ratio of axial-radial load for two-row SRBs is between 0.15 and 0.2. As such, the axial load should only be between 15 and 20% of the two-row bearing radial reaction. In some applications, this ratio may increase to 0.3-0.35. When this occurs, various CÓMO AUMENTAR LA FIABILIDAD DE LOS RODAMIENTOS DEL EJE PRINCIPAL El eje principal de un aerogenerador necesita un rodamiento fiable para funcionar. Se sabe que algunos diseños de rodamiento fallan prematuramente, ocasionando caras reparaciones de mantenimiento. Las recientes mejoras y avances en los diseños de los rodamientos aumentan su fiabilidad y aseguran la estabilidad del eje principal. Estas mejoras en el diseño del eje principal pueden aumentar la fiabilidad de todo el sistema de transmisión de potencia y reducir el coste total de propiedad. INCREASING THE RELIABILITY OF MAIN SHAFT BEARINGS The main shaft of a wind turbine needs a reliable bearing in order to operate. Some bearing designs have been known to fail prematurely, resulting in costly maintenance repairs. Recent upgrades and advances in bearing design increase their reliability and guarantee the stability of the main shaft. These improvements in main shaft design can increase the reliability of the entire power train system and bring down the total cost of ownership. Figura 1. El diseño SRB de montaje de tres puntos se soporta en el rodamiento del eje principal y en dos brazos de torsión reactivos en la multiplicadora. Figure 1: The 3-point mount SRB design supports the main shaft bearing and two reactionary torque arms on the gearbox. Figura 2. La división desigual de la carga se produce cuando la relación de carga axialradial admisible de los rodamientos SRB de dos filas aumenta por encima de 0,15-0,20. La fila más cercana al viento pierde el asiento y, como resultado, sólo la otra fila soporta la carga. Figure 2: Unequal load sharing occurs when the permissible axial-radial load for two-row SRBs increases beyond 0.15-0.2. The upwind bearing row becomes unseated resulting in only the downwind row supporting the load. Eólica | Wind Power FuturEnergy | Junio June 2019 www.futurenergyweb.es 37
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