Một lớp phủ cho vòng bi tua-bin gió đáng tin cậy hơn

Người ta nói rằng một tuabin gió chỉ tốt như các bộ phận của nó, và vòng bi của tuabin là những thứ cực kỳ quan trọng. Mặc dù vòng bi được sử dụng ở nhiều vị trí trong toàn bộ vỏ bọc, chẳng hạn như trên máy phát điện và trong hệ thống ngáp và cao độ, nhưng những người trên trục chính và hộp số thường gặp vấn đề nhất.

Cách đây không lâu, các nhà điều hành và kỹ sư gió đã bắt đầu nhận thấy một xu hướng: vòng bi trong trục chính và hộp số của tuabin bị hư hỏng sớm, dẫn đến việc xây dựng lại có giá lên tới 300.000 USD.

Vòng bi trong tuabin phải chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt, rung động và tải trọng. Hơn nữa, vòng bi phải chịu sự kết hợp của tải trọng động tạo ra ứng suất tiếp xúc cao trên con lăn và mương, có thể dẫn đến hư hỏng. Những căng thẳng này rất khó dự đoán và thách thức các nhà sản xuất ổ trục phát triển các phương pháp mới để giảm hao mòn sớm.

Ryan Bạn không bao giờ muốn các bề mặt thép chạm vào một ổ trục, Ryan nói, giám đốc nghiên cứu và phát triển của vòng bi  Timken. Đó dường như là một nhu cầu khó khăn bởi vì khi bạn nhìn vào ổ lăn, bạn thấy các con lăn di chuyển xung quanh trong một không gian chật hẹp. Nhưng đó là lý do để bôi trơn – vì vậy luôn có một bộ phim giữa con lăn và vòng đua bên trong.

Thật không may, màng bôi trơn là thách thức để duy trì nhất quán.

Vì vậy, khi các kỹ sư đấu tranh để giải quyết các vấn đề tiếp xúc thép trên thép của vòng bi tuabin, một nhóm R & D đã bắt đầu phát triển một lớp phủ cho vòng bi lăn, ông Evans chia sẻ.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một cách tiếp cận mới lạ: làm cho các con lăn mang ít hơn thép giống như. Giành. Chúng tôi đặt một phân số siêu mỏng của một lớp tóc người – một lớp vật liệu tổng hợp lên chúng, ông Evans nói. Đây là sự kết hợp kỹ thuật giữa gốm và polymer hay nói cách khác là một lớp vật liệu mỏng giống như nhựa chứa đầy các hạt gốm nhỏ.

Từ nghiên cứu này, lớp phủ ES302 của Timken đã được phát triển, đây là lớp phủ cấu trúc nanô được thiết kế đặc biệt nhằm mục đích cung cấp độ bền tối đa khi xảy ra tiếp xúc kim loại với kim loại. Để giúp các nhà khai thác trang trại gió tránh được các chi phí O & M không cần thiết, Timken có thể áp dụng lớp phủ ES302 cho các con lăn của vòng bi, bạc đạn chính và hộp số, dẫn đến ổ trục chịu mài mòn cao, lý tưởng cho các ứng dụng tải tốc độ cao, tốc độ thấp.

Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên giới thiệu ES302 vào năm 2010 và tiến hành phân tích sâu rộng vào thời điểm đó cho thấy vòng bi bọc ES302 (so với ổ trục không tráng tương đương) có thể có tuổi thọ cao hơn gấp sáu lần khi hoạt động trong điều kiện tiêu chuẩn và tuổi thọ cao hơn gấp ba lần điều kiện ô nhiễm mảnh vụn trong tuabin gió.

Gần đây, các kết quả trong phòng thí nghiệm đã được xác nhận khi một vòng bi trục chính được phủ ES302 được trả lại cho công ty (do các vấn đề không liên quan đến vòng bi) sau bảy năm phục vụ trong một tuabin gió 1,5 MW. Phân tích phòng thí nghiệm mở rộng cho thấy vòng bi, bạc đạn Timken loại này sẽ tiếp tục cung cấp hoạt động đáng tin cậy, không gặp sự cố trong khung thời gian 15 đến 20 năm nếu nó không được đưa ra khỏi dịch vụ.