Pagina 39 van: Aandrijftechniek – nummer 3 – 2017

TECHNIEK Mechanisch

www.AT-aandrijftechniek.nlAPRIL 2017 AT AANDRIJFTECHNIEK 39

[tekst] Matthias Hofmann, SKF Application Competence Centre, Schweinfurt (D) [foto’s] SKF

D e turbines in het nieuwe 33 GW off-
shore project in het Verenigd Koninkrijk
hebben extreem lange rotorbladen (tot 90
m) en een naaf- en bladgewicht van onge-
veer 220 ton. De overhang van de naaf ten
opzichte van het midden van de toren is
relatief groot, om voldoende ruimte te
creëren voor de doorbuigende uiteinden
van de bladen. Een doelstelling is een zo
licht en compact mogelijke overbrenging
te ontwikkelen om de totale kosten van
de machine en de installatie te verlagen.
Om bij dergelijke afmetingen zo hoog
mogelijke vermogens tegen de laagst mo-
gelijke operationele kosten te kunnen op-
wekken, biedt SKF voor verschillende aan-
drijfconcepten een brede range van rotor-
lagers aan.

Tonlagers
In de 5 MW klasse hebben tweepunts la-
geringen met een toroïdaal rollager
(CARB) en een tonlager in afzonderlijke
rotorlagerbehuizingen een vaste plaats
verworven (afb. 1). Het CARB lager fun-
geert zuiver als een radiaal lager waarbij
de axiale beweging wordt opgevangen
met behulp van de lagerringen zonder
flens. Op een geschikte afstand van het
CARB lager bevindt zich aan de generator-
zijde het kleinere tonlager, wat als vast
lager dient. De inherente speling in lagers
van deze grootte vereist in de toekomst
een holistischer, dynamischer benadering
van de totale overbrenging. Dit is bijvoor-
beeld relevant voor de lagering van de
planetaire tandwielkast en de bevestiging
van de tandwielkast.
De zelf uitlijnende lagers vangen grote
doorbuigingen van de as, hoekfouten en
verschuiving van beide lagerbehuizingen
goed op. Zo nemen ze altijd onafhankelijk
van elkaar een positie in waarbij de belas-
ting evenredig is verdeeld over de bui-
tenomtrek (afb. 2). Zelfs bij scheeftrekken

of axiale verschuiving blijft het draagver-
mogen van de lagers zeer hoog.
Gezien de goede ervaringen hiermee is de
tweepunts ophanging met het CARB lager
en het tonlager voorbestemd om ook in
een nieuwe modulair ontworpen 8 MW
turbine met tandwielkast te worden ge-
bruikt. Op basis van een holle as kunnen
een CARB lager met een boring van 1700
mm tot 1800 mm en een sferisch rollager
met een boring van 1200 mm tot 1300
mm worden gebruikt. Ook voor deze
afmetingen biedt SKF CARB lagers en ton-
lagers van de volgende generatie aan.
Deze lagers hebben aanzienlijk verbe-
terde prestatie-parameters met betrek-
king tot uithoudingsvermogen, draagver-
mogen en dynamische belastbaarheid. De
verbeterde prestaties zijn toe te schrijven
aan een zeer verbeterd lagerstaal met ho-
gere vermoeiingssterkte, geoptimali-
seerde X-Bite warmtebehandeling (speci-
aal bainitisch harden) en gelijkmatige
verdeling van de belasting binnen het
lager.
SKF wordt uitgedaagd om ook voor deze
lagerafmetingen individueel geconstru-
eerde behuizingen aan te bieden. Deze
zijn, op basis van de belastingen tijdens
bedrijf en rekening houdend met vervor-
ming van de behuizingen, ontworpen
voor optimale belastingverdeling (afb.3).
Verder kunnen SKF contactafdichtingen of
labyrinthafdichtingen worden geïnte-
greerd, afhankelijk van het gebruik van
vet- of (in toenemende mate) oliesmering.

‘Stijve’ lagers
Het ontwerp bestaat uit een cilindrisch
rollager en een dubbelrijig kegellager
(afb. 4), een lagering die al jaren is be-
proefd in turbines zonder tandwielkasten.
Deze constructie biedt interessante moge-
lijkheden voor hoofdlagers, ook voor mo-
dulair opgebouwde 8 MW turbines met

tandwielkasten. Vergeleken met tonlagers
zijn de nauwkeurigheid tijdens de produc-
tie, de vorm- en positietoleranties van
beide lagerzittingen ten opzichte van el-
kaar veeleisend. Deze configuratie vereist
een lange gemeenschappelijke behuizing
voor rotorlagers waarbij de beide lagerzit-
tingen in één opspanning worden gepro-
duceerd. Hierdoor wordt radiale foutieve
uitlijning voorkomen (afb. 5).
Met behulp van de SKF SimPro Expert be-
rekeningssoftware kan onderzoek gedaan
worden naar de vervorming van de
rotor as en van de lagerbehuizingen, inclu-
sief het machineframe op schadelijke in-
vloeden op het belastingvlak en foutieve
uitlijning van het lager. De constructie van
de behuizing moet worden geoptimali-
seerd op basis van ervaring. De loopvlak-
ken van het lager moeten zodanig wor-
den geprofileerd dat ze hoekspanningen
tot een aanvaardbaar niveau terugbren-
gen. Voor een 8 MW turbine zijn enkel- en
dubbelrijige cilindrische rollagers met 4Afb. 1: Lagering met een CARB lager als radiaal lager en een tonlager als vast lager.

Afb. 2. Spanningsverdeling van de zwaarst belaste rollichamen

in een C39/1700 lager en een 240/1320 sferisch rollager bij een

extreem belastinggeval bij een 7 MW project.

38-39-40-41_skfwindturbines.indd 39 13-04-17 13:38