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Energie éolienne NSK dans l'Industrie Eolienne

Les turbines éoliennes sont exposées à des conditions difficiles et sans cesse changeantes, tant sur terre qu’en mer. Tous les composants des installations, en particulier les roulements, subissent des sollicitations extrêmes. En effet, ces derniers doivent non seulement résister à des vitesses élevées, mais également supporter des charges dynamiques. C’est pourquoi vous devez pouvoir compter sur un partenaire disposant d’une grande expérience dans ce domaine ainsi que d’une connaissance précise des roulements. Nous accompagnons les acteurs de l’industrie éolienne depuis plus de quinze ans.

Les roulements NSK jouissent d’une réputation mondiale hors pair en termes de longévité, de fiabilité, de résistance et de conception innovante.Afin de disposer de tous les atouts pour développer la solution optimale répondant à vos besoins, nous avons constitué une « Wind Energy Team » qui fédère les compétences de nos commerciaux et l’expertise de nos ingénieurs d’application. Par ailleurs, les derniers résultats des recherches de nos centres de technologie sont intégrés à ce pool de connaissances. Nos installations sont capables de tester dans diverses conditions de fonctionnement des roulements de très grandes dimensions pour les arbres de rotor des installations éoliennes.

Quels que soient vos besoins, notre « Wind Energy Team » est heureuse de vous apporter son support en matière de conseil, de maintenance et de services de développement et d’innovation.

  • Arbre de Rotor
  • Multiplicateurs
  • Générateur
  • Transmission
  • Produits

Arbre de Rotor

Roulements principaux de l’arbre de rotor

Conditions de fonctionnement : charges radiales et axiales élevées

Les charges de vent dynamiques exercées sur le rotor soumettent les composants de la chaîne d’entraînement des turbines éoliennes à des contraintes mécaniques élevées. Le système de roulements principal doit pouvoir absorber à la fois les charges axiales et radiales, notamment les moments de flexion de l’arbre de rotor. Dans les chaînes d’entraînement intégrées, le moyeu du rotor est directement relié au générateur ou au multiplicateur. Les roulements habituellement utilisés pour ce type d’application sont des roulements à deux rangées de rouleaux coniques.

Solution « Qualité Totale » :
Roulements auto-alignants à rouleaux sphériques NSKHPS à capacité de charge élevée & Roulements à rouleaux sphériques CAM à capacité de charge dynamique et statique élevée

De nos jours, les arbres de rotor présentent divers types d’assemblage de roulements. L’une des configurations les plus sollicitées fait appel à deux roulements d’arbre de rotor individuels. Ce type de support dit « à quatre points » peut être obtenu soit sous la forme d’un système de palier fixe/mobile classique ou sous la forme d’un assemblage flottant.

Dans la configuration « support à trois points », en revanche, l’arbre du rotor ne dispose que d’un seul roulement principal. Le multiplicateur auquel il est relié est utilisé comme roulement secondaire.

En raison de leur haut niveau de rigidité, les roulements à rouleaux sphériques et à rouleaux coniques de NSK constituent la solution idéale tant pour les roulements individuels des arbres de rotor que pour les assemblages de roulements intégrés.

Les roulements NSK à rouleaux sphériques High Performance Standard (NSKHPS) se caractérisent par une capacité de charge accrue et une gamme de vitesses limites étendue qui en font des produits particulièrement adaptés à ce type d’application.

Nos Innovations :
Roulements à rouleaux sphériques NSKHPS
Roulements à rouleaux sphériques - CAM

  

Multiplicateurs

Multiplicateurs principaux

Conditions de fonctionnement : charges variables

Le multiplicateur principal d’une turbine éolienne sert à convertir la faible vitesse du rotor en une vitesse de générateur élevée. Les multiplicateurs couramment utilisés sur les turbines de classe mégawatt sont constitués d’un engrenage planétaire à un étage minimum et d’un engrenage cylindrique à un ou deux étages. Les conditions de fonctionnement des turbines d’éolienne sont synonymes de sollicitations considérables vis-à-vis des roulements présents sur les arbres individuels et les différents composants du multiplicateur.

Les roulements installés dans la partie à grande vitesse du multiplicateur sont soumis à des vitesses de vent très variables, responsables de fortes accélérations et de fréquents changements de vitesse. Les roulements situés dans l’étage d’entrée, quant à eux, subissent des charges statiques très élevées par temps calme ou par vent fort (lorsque la turbine est à l’arrêt).

Autre facteur important – du fait de la hauteur d’installation de l’unité, qui peut atteindre 120 m –, le poids du multiplicateur doit être réduit au minimum. Les roulements doivent être adaptés en conséquence lors de leur conception.

Solution « Qualité Totale » :
Calcul de la durée de vie de référence à l'aide du logiciel STIFF de NSK, roulements à rouleaux coniques HR, roulements à rouleaux cylindriques à capacité de charge élevée des séries EM & EW

Lors de la phase de conception de nos roulements destinés aux multiplicateurs principaux, nous appliquons les normes internationales en vigueur et faisons valider nos travaux par des organismes officiels. Chaque roulement est conçu pour une durée de vie calculée d’au moins vingt ans, ce qui n’est possible que si les données concernant les conditions ambiantes et de fonctionnement sont intégrées dans les calculs avec la plus grande précision possible.

Le logiciel STIFF développé par NSK permet de prendre en compte la totalité des caractéristiques de fonctionnement (charges, conception du roulement, design environnemental, propriétés des matériaux, températures, lubrification, etc.).

Grâce à leur fiabilité à toute épreuve – y compris dans des conditions de charges changeantes – et à leur capacité de charge élevée, les roulements à rouleaux coniques et cylindriques HR de NSK sont la solution idéale pour les multiplicateurs principaux. Ils peuvent être assemblés sous différentes configurations : paliers fixes/mobiles, roulements assemblés ou paliers libres.

Nos Innovations :
Roulements à rouleaux cylindriques à capacité de charge élevée de la série EW
Roulements à rouleaux cylindriques à capacité de charge élevée de la série EM
Roulements à rouleaux sphérique NSKHPS
Roulements série TF

  

Générateur

Conditions de fonctionnement : échanges de charge subits causés par les courants circulaires

Le rôle d’un générateur de turbine éolienne est de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. Des facteurs tels que l’asymétrie magnétique ou l’utilisation de convertisseurs de fréquences sont souvent à l’origine de courants de circulation, lesquels se dissipent dans l’interstice entre le rotor et le stator. Ces courants circulent à travers le roulement et les échanges de charge soudains et répétés traversant la très fine pellicule de lubrifiant est susceptible d’endommager le chemin et les éléments de roulement (formation de microcratères). Le phénomène de corrosion électrique apparaît lorsque le roulement est soumis à de telles décharges pendant une période prolongée.

Solution « Qualité Totale » :
Roulements àbilles à gorges profondes de type standard
, croulements à billes à revêtement céramique et roulements hybrides conçus pour évite le phénomène de corroson électrique

Les roulements à billes à gorges profondes de type conventionnel ne sont pas conçus pour résister aux charges mécaniques exercées par les générateurs. Cependant, les roulements à billes à gorges profondes à revêtement céramique et les roulements hybrides mis au point par NSK représentent une solution idéale, car ils sont résistants à la corrosion électrique.

Ces roulements à billes à gorges profondes avec revêtement présentent une couche céramique isolante qui sépare électriquement le roulement du logement (stator). Bien qu’épaisse de quelques dixièmes de millimètres seulement, cette couche affiche une tension de rupture diélectrique de plusieurs milliers de volts.

Grâce à leurs éléments de roulement en céramique, les roulements hybrides assurent également l’isolation électrique du stator et du rotor.

Notre Innovation :
Roulements à billes avec couche céramique isolante

Générateur (source: LEROY SOMER)

Transmission

Transmissions à rotation en tangage (pitch) et en roulis-lacet (yaw)

Conditions de fonctionnement : capacité de charge statique élevée

Les transmissions à rotation en roulis-lacet orientent la nacelle dans le vent ou hors du vent. Ils servent à positionner celle-ci de sorte que l’ensemble de la zone du rotor se trouve à la verticale du vent. Les transmissions à rotation en tangage sont nécessaires pour aligner les pales du rotor de manière à utiliser au maximum l’énergie cinétique.

Une fois que l’angle d’orientation des pales du rotor ou de la nacelle est calé, les organes d’entraînement restent généralement dans leur position pendant des heures et doivent résister pendant toute cette durée à des vibrations et des changements de charge permanents.

Solution « Qualité Totale » :
Roulements à rouleaux coniques HR, roulements à rouleaux cylindriques à capacité de charge statique élevée des séries EM & EW

NSK propose une vaste gamme de roulements à rouleaux coniques et cylindriques à capacité de charge statique élevée destinés à équiper les organes d’entraînement de toute puissance nominale.

Notre Innovation :
Roulements à rouleaux sphériques NSKHPS

Transmissions à rotation en tangage (pitch) et en roulis-lacet (yaw)

Produits

Roulements Série TF

Conçus pour résister dans des conditions difficiles, en combinant longévité et résistance supérieure à la chaleur et l’usure >>

Roulements à Rouleaux Sphériques avec Cage CAM

Les roulements à rouleaux sphériques avec cage CAM sont conçus avec une cage en laiton solide. >>

Roulements à Rouleaux Séries NSKHPS

Les séries NSKHPS sont une référence en matière de technologie du roulement, offrant de grandes vitesses et de hautes capacités de charges. >>

Roulements à Rouleaux Cylindriques Séries EW

Les roulements possèdent de hautes capacités de charge et une cage acier haute performance. >>

Roulements à Rouleaux Cylindriques – Séries EM

Les roulements disposent de cages massives monobloc usinées. >>

Roulements à Billes à Revêtement Céramique

Idéaux pour les applications où les roulements sont exposés à la corrosion électrique et donc susceptibles d'être endommagés. >>

NSK et l'Industrie Eoliene

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