В наше время ветроэнергетика хорошо закрепилась среди ведущих отраслей экономики и по важности следует сразу за газом, углём и гидроэнергетикой, обеспечивая 14 % энергии в Европе. В отрасли задействовано около 600 000 работников по всему миру, здесь используются новейшие технологии и постоянно совершенствуются производственные процессы, стандарты и нормы деятельности. С конца 90-х ветряные турбины усовершенствовались постоянно. За 26 лет размеры изменились с 23 м до 99 м. Такое увеличение размеров и новые требования регулирующих органов, а также новые запросы потребителей ставят сложные задачи перед производителями комплектующих. Системы автоматического смазывания SKF сопровождают развитие ветроэнергетики с самого её начала. Более 20 лет одномагистральные и последовательные системы смазывания используются известными производителями по всему миру (рис. 1). С увеличением размеров ветряных турбин и развитием технологий системы смазывания стали обязательным элементом современных подшипников поворотного механизма турбины и открытых зубчатых передач, подшипников лопастей винтов и их открытых зубчатых передач, подшипников главных валов и генераторов (рис. 2).
Рис. 1 Системы смазывания SKF для ветряных турбин.
Рис. 2 Применение систем смазывания в ветряной турбине.
Точная и своевременная подача смазочного материала в необходимом количестве позволяет добиться эксплуатационных преимуществ, кроме этого, с помощью систем смазывания можно увеличить интервалы техобслуживания и повысить эксплуатационную готовность ветряных турбин. Своевременная подача смазочного материала позволяет повысить эксплуатационную готовность ветряных турбин и увеличивает интервалы технического обслуживания, также снижается риск аварий, предотвращается избыточное смазывание и сокращается время внеплановых простоев.
Благодаря этим факторам решения SKF в области смазывания являются технологически обоснованным элементом модернизации оборудования. Модернизация оборудования с применением автоматических систем смазывания актуальна не только для производителей оборудования, но и давно применяется на рынке запчастей. Для этого используются специальные комплекты SKF для модернизации существующих систем (рис. 3). Помимо насоса, комплекты включают в себя все соединительные элементы и принадлежности. Широкий ассортимент комплектов обеспечивает максимальную гибкость применения и пригодность к использованию с нужным количеством точек смазывания.
Рис. 3 Комплект SKF для модернизации системы смазывания.
На рынке запчастей в основном используется последовательная система смазывания SKF ProFlex (рис. 4). Она отличается от системы SKF MonoFlex (рис. 5) конструкцией и принципом работы. В последовательной системе смазочный материал непрерывно подаётся от насоса к точке смазывания по магистральному, а иногда и по дополнительному трубопроводам. Цикл работы последовательной системы длится до тех пор, пока все поршни дозирующего устройства не перекачают смазочный материал. В случае загрязнения пластичной смазки или её неправильного количества может возникнуть проблема: смазка перестанет поступать в насос или заблокирует поршни последовательных дозирующих устройств. В системе со средствами контроля это приводит к выводу сообщения об ошибке.
Рис. 4 Система смазывания SKF ProFlex.
Рис. 5 Система смазывания SKF MonoFlex.
В современной промышленности сигналы о контролируемых параметрах систем крайне важны. Рынку требуются интеллектуальные варианты модернизации, снижающие эксплуатационные расходы и увеличивающие срок службы турбин. При разработке новой продукции в подразделении SKF по решениям в области смазывания основные усилия направлены на разработку систем независимого мониторинга и контроля. Устройство SKF для удалённого мониторинга смазывания (рис. 6) позволяет контролировать модернизированные системы мониторинга на предмет недостаточного уровня смазочного материала и сообщений об ошибке системы. Если резервуар смазки пуст или в работе системы смазывания произошёл отказ (например, заклинивание дозирующих устройств), оповещение о неисправности отправляется SMS-сообщением на один или несколько номеров мобильных телефонов. Бригада техобслуживания получает срочное уведомление для своевременного принятия соответствующих мер. Устройство SKF для удалённого мониторинга смазывания является простым в использовании благодаря предустановленному ПО и настроенным компонентам. Можно легко добавить или удалить номера телефонов, а также настроить дополнительные циклы смазывания с помощью SMS-инструкций. Комбинируя это устройство и насос, SKF предлагает экономичное решение для мониторинга систем смазывания на рынке модернизации наземного оборудования.
Рис. 6 Устройство SKF для удалённого мониторинга смазывания.
Место установки ветряных турбин и неблагоприятные условия приводят к необходимости постоянного контроля стоимости производства энергии на море. Это частично связано с требованием соответствия стандарту С5М. Согласно этому стандарту защиты от коррозии на приморских и морских территориях с высокой солёностью требуется период защиты в течение более 15 лет. SKF использует химическое никелирование, что позволяет предлагать экономичную альтернативу более дорогим деталям из нержавеющей стали.
При химическом никелировании детали погружаются в специальные растворы, что позволяет создавать защитный слой равномерной толщины. Никелирование обеспечивает защиту детали от воздействия воздуха, воды, кислот и щелочей. SKF использует этот процесс для обработки всех дозирующих устройств, соединительных элементов, фитингов, деталей системы перекачки и корпуса насоса. Для подтверждения класса защиты от коррозии С5М детали подвергаются испытанию методом разбрызгивания солевого раствора в течение 1440 часов, результаты которого проверяются и документируются.
Системы смазывания в основном представлены одномагистральными системами SKF MonoFlex. Компоненты одномагистральной системы показаны на рис. 7.
Одномагистральная система – это циклическая система (см. рис. 4 и 5), что означает, что смазка распределяется из насоса в одномагистральные инжекторы через единый магистральный трубопровод. Каждая точка смазывания оснащается инжектором, который благодаря давлению насоса подаёт смазку в точку смазывания. В отличие от механизма распределения смазки в последовательных системах, инжекторы в одномагистральных системах расположены параллельно. В случае закупорки одной из точек смазывания такое расположение обеспечивает бесперебойную работу остальных инжекторов, подающих смазку. Эта технология успешно зарекомендовала себя в морских турбинах. Насос продолжает распределять смазку по магистральному трубопроводу до достижения установленного порога в датчике давления. Затем встроенный в насос датчик давления активируется и отключает насос. В более крупногабаритных системах давление можно контролировать с помощью дополнительного датчика давления в конце самого протяжённого трубопровода. В конце цикла смазывания насос отключается, и давление в магистральном трубопроводе стравливается с помощью встроенного в насос клапана. Закупорка отдельных точек смазывания или несрабатывание одного или нескольких инжекторов не влияют на работу остальной системы. Это означает, что все остальные инжекторы продолжают подавать смазку в точки смазывания.
Рис. 7 Одномагистральная система смазывания SKF MonoFlex.
Системы смазывания для приливно-отливных турбин
Обладая многолетним опытом работы в прибрежной и морской ветроэнергетике, SKF стала одним из ключевых партнёров для производителей в новой отрасли по выработке энергии приливов и отливов (рис. 8). Детали приливно-отливной турбины, нуждающиеся в смазывании, работают подобно деталям ветряной турбины. Однако требования к смазыванию у них гораздо выше и должны быть адаптированы к условиям окружающей среды.
- Длительные интервалы техобслуживания – до 6 лет – требуют использования больших резервуаров для смазки. Резервуары могут вмещать более 20 кг смазки, поскольку доступ к турбинам затруднён, а техобслуживание является очень дорогостоящим.
- В автоматических системах смазывания необходимо предусмотреть, чтобы насосы не работали вхолостую. По этой причине при проектировании учитываются дополнительные насосы для смазки.
- Использование резервных систем повышает надёжность подачи смазки. В случае отказа основного устройства дублирующий насос начинает перекачку смазки.
- Отработанная смазка выходит из дренажных отверстий в подшипнике, поэтому необходимо обеспечить её сбор. SKF предлагает использовать всасывающие элементы, которые откачивают смазку из дренажных отверстий. Смазка направляется в общий контейнер для отработанной смазки. Это упрощает техобслуживание и избавляет от необходимости использовать отдельные ёмкости для смазки на каждом отверстии.
- Все компоненты должны соответствовать категории защиты от коррозии С5М (см. выше).
Рис. 8 3D модель приливно-отливной турбины.
Побережье Великобритании представляет отличные условия для испытаний ветряных и приливно-отливных устройств. Сейчас там установлено оборудование общей мощностью более 10 МВт. Этот показатель самый большой в мире.