Vòng bi ZKL trong tuabin điện gió – Giải pháp cho trục chính và hộp số

Trong ngành năng lượng gió, độ tin cậy của hệ thống truyền động là yếu tố đặc biệt quan trọng. Tuabin gió phải hoạt động liên tục trong điều kiện tải trọng lớn, tốc độ thay đổi và chịu tác động thường xuyên của gió lên cánh quạt.

Trong hệ thống này, vòng bi chính (Main Bearing) là một trong những bộ phận quan trọng, có nhiệm vụ hỗ trợ trục chính của tuabin và chịu đồng thời nhiều loại tải trọng. Vì vậy, việc lựa chọn vòng bi có khả năng chịu tải cao, độ ổn định tốt và tuổi thọ phù hợp là yêu cầu quan trọng đối với các nhà sản xuất và đơn vị vận hành tuabin gió.

1. Vòng bi chính trong tuabin gió chịu những tải trọng nào?

Cụm trục chính của tuabin gió phải truyền tải lực từ rotor và cánh quạt vào hệ thống truyền động. Do đó, vòng bi không chỉ chịu tải trọng phát sinh từ tác động của gió lên cánh quạt mà còn phải chịu trọng lượng của trục và hộp số.

Đặc biệt, khi kích thước tuabin ngày càng lớn, tải trọng tác động lên vòng bi cũng tăng đáng kể.

Một số hệ thống tuabin gió hiện đại có công suất lên tới 2–5 MW, với kích thước cánh quạt rất lớn. Ví dụ, một dự án tuabin gió công suất 5 MW có:

• Chiều cao tháp: khoảng 127 m

• Chiều dài mỗi cánh: khoảng 71 m

• Đường kính vòng quay của rotor: khoảng 145 m

Kích thước lớn đồng nghĩa với yêu cầu ngày càng cao đối với hệ thống trục chính, hộp số và các vòng bi được sử dụng trong hệ thống.

2. Hai cấu hình phổ biến của hệ thống trục chính

Cùng với sự phát triển của tuabin gió, nhiều phương án bố trí trục chính đã được nghiên cứu và áp dụng.

Cấu hình một vòng bi chính – Three-point mounting

Ở cấu hình này, cụm hộp số được liên kết với khung thông qua các điểm liên kết. Vòng bi chính được bố trí ở phía gần rotor, trong khi phần đỡ phía sau được tích hợp trực tiếp vào hộp số.

Ưu điểm của thiết kế này là kết cấu tương đối gọn và số lượng vòng bi chính được giảm xuống.

Cấu hình hai vòng bi chính

Ở cấu hình sử dụng hai vòng bi chính, vòng bi phía trước và phía sau cùng hỗ trợ trục chính, trong đó vòng bi phía sau được bố trí gần phía trước hộp số và lắp trực tiếp trên trục chính.

So với cấu hình một vòng bi, phương án này có thể làm tăng chi phí đầu tư ban đầu. Tuy nhiên, kết cấu hai vòng bi giúp hộp số chủ yếu truyền mô-men xoắn, hạn chế việc truyền các lực phản lực từ trục chính vào hộp số.

Đây là một trong những lý do cấu hình hai vòng bi được quan tâm trong các thiết kế yêu cầu độ tin cậy cao.

3. Vì sao vòng bi lăn hình cầu phù hợp với tuabin gió?

Đối với các ứng dụng trục chính chịu tải lớn, vòng bi lăn hình cầu hai dãy (Spherical Roller Bearing – SRB) là một trong những loại vòng bi được sử dụng trong ngành năng lượng gió.

Vòng bi lăn hình cầu có khả năng:

• Chịu tải hướng kính lớn

• Chịu được tải trọng kết hợp trong điều kiện phù hợp

• Có khả năng tự lựa, bù trừ một phần sai lệch giữa trục và gối đỡ

• Phù hợp với các ứng dụng có tải trọng lớn và điều kiện vận hành khắc nghiệt

Khả năng tự lựa đặc biệt có ý nghĩa trong các hệ thống mà việc duy trì sự đồng tâm tuyệt đối giữa các bộ phận là khó khăn.

4. Vòng bi lăn hình cầu ZKL cho tuabin gió

ZKL Bearings CZ, a.s. – Cộng hòa Séc phát triển nhiều dòng vòng bi lăn hình cầu hai dãy dành cho các ứng dụng công nghiệp nặng, trong đó có hệ thống truyền động của tuabin gió.

Đối với ứng dụng năng lượng gió, ZKL cung cấp các phiên bản cơ bản như EMH và CM.

Phiên bản EMH

Phiên bản EMH sử dụng các phần tử lăn đối xứng được dẫn hướng bằng lồng đồng thau nguyên khối.

Thiết kế này hướng tới khả năng làm việc ổn định trong điều kiện tải trọng lớn và yêu cầu độ tin cậy cao.

Phiên bản CM

Ở phiên bản CM, lồng được chế tạo từ hai phần và vòng trong được trang bị thêm vòng dẫn hướng cố định.

Tùy theo yêu cầu của từng dự án, cấu hình vòng bi có thể tiếp tục được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.

5. Thiết kế vòng bi theo điều kiện làm việc thực tế

Một điểm đáng chú ý trong ứng dụng vòng bi cho tuabin gió là không nên chỉ lựa chọn vòng bi dựa trên kích thước hoặc tải trọng danh nghĩa.

Đối với các dự án tuabin gió, việc lựa chọn vòng bi có thể được thực hiện dựa trên:

• Tải trọng tác động lên trục chính

• Tốc độ quay

• Điều kiện vận hành

• Tuổi thọ yêu cầu

• Ứng suất tiếp xúc

• Độ lệch trục

• Điều kiện bôi trơn

• Dữ liệu mô phỏng hoạt động thực tế của tuabin

Do đó, quá trình lựa chọn vòng bi cần có sự phối hợp giữa tính toán kỹ thuật, dữ liệu vận hành và yêu cầu của từng dự án.

ZKL cho biết việc sản xuất và cung cấp vòng bi cho các dự án điện gió được thực hiện trên cơ sở quản lý tổng thể dự án, bao gồm tính toán tuổi thọ và ứng suất tiếp xúc dựa trên dữ liệu mô phỏng hoạt động thực tế.

6. Các dòng vòng bi ZKL dùng cho trục chính tuabin gió

ZKL cung cấp nhiều kích thước vòng bi lăn hình cầu dành cho các ứng dụng trục chính tuabin gió.

Một số mã kích thước được giới thiệu trong tài liệu ứng dụng của ZKL gồm:

Các vòng bi có kích thước lớn này được thiết kế để đáp ứng yêu cầu tải trọng cao của hệ thống trục chính trong các tuabin công suất lớn.

Thông số cần xem xét khi lựa chọn bao gồm:

• d – đường kính trong

• D – đường kính ngoài

• B – chiều rộng vòng bi

• Cr – tải trọng động cơ bản

• Cor – tải trọng tĩnh cơ bản

• m – khối lượng vòng bi

Việc lựa chọn chính xác mã vòng bi cần dựa trên thiết kế cụ thể của trục, tải trọng và điều kiện vận hành thực tế.

7. ZKL – giải pháp vòng bi cho ngành năng lượng gió

Sự phát triển của ngành năng lượng gió đang kéo theo xu hướng gia tăng công suất và kích thước của tuabin. Khi rotor, cánh quạt và hệ thống truyền động ngày càng lớn, yêu cầu đối với vòng bi trục chính cũng ngày càng cao.

Vòng bi phải đảm bảo khả năng chịu tải, độ ổn định và độ tin cậy trong thời gian dài, đồng thời hạn chế các vấn đề liên quan đến sai lệch trục, biến dạng và ứng suất tiếp xúc.

Với kinh nghiệm sản xuất vòng bi công nghiệp và các dòng vòng bi lăn hình cầu kích thước lớn, ZKL cung cấp các giải pháp dành cho những ứng dụng yêu cầu khả năng chịu tải cao, trong đó có tuabin điện gió.

MC-TECH – Cung cấp vòng bi ZKL và vòng bi công nghiệp

MC-TECH cung cấp các sản phẩm vòng bi ZKL chính hãng phục vụ nhiều ngành công nghiệp tại Việt Nam.

Đối với các ứng dụng tải trọng lớn như:

• Tuabin điện gió

• Hộp số công nghiệp

• Máy nghiền

• Máy cán

• Thiết bị khai thác

• Máy móc công nghiệp nặng

• Hệ thống truyền động

MC-TECH có thể hỗ trợ khách hàng tra mã vòng bi, đối chiếu kích thước, kiểm tra thông số kỹ thuật và tư vấn lựa chọn sản phẩm phù hợp với ứng dụng.

Nếu doanh nghiệp cần tìm vòng bi ZKL cho trục chính tuabin gió hoặc vòng bi lăn hình cầu kích thước lớn, vui lòng gửi mã vòng bi, kích thước hoặc bản vẽ kỹ thuật cho MC-TECH để được kiểm tra và báo giá.

MC-TECH – Vòng bi công nghiệp | ZKL | FAG | SKF

📞 Hotline: 0905.55.14.14
🌐 Website: MC-TECH – Thiết bị công nghiệp