Anwendungsbeispiel für Pendelrollenlager an Industrieventilatoren Kraftwerksbetreiber spart mehr als 130.000 Euro im Jahr mit NSK-Wälzlagern

Im Kraftwerk eines britischen Energieversorgungsunternehmen kam es häufiger zu Ausfällen. Grund dafür waren Wälzlagerschäden an Ventilatoren. NSK empfahl einen Austausch der vorhandenen Lager gegen Pendelrollenlager mit SNU-Gehäuse. Daraufhin verlängerte sich die Lagerlebensdauer auf das Vierfache, und der Kraftwerksbetreiber spart pro Jahr rund 130.000 Euro an wartungs- und stillstandsbedingten Kosten.

B042018-N-Image1.jpeg NSK-Experten ermittelten die Ursache für vorzeitige Lagerausfälle an Industrieventilatoren mit 3,50 Metern Durchmesser.

Bei einem britischen Energieerzeuger kam es aufgrund von Wälzlagerausfällen an zwei Industrieventilatoren zu häufigen Betriebsstörungen. Die Ventilatoren waren rund um die Uhr in Betrieb. Die Wälzlager der beiden Einheiten fielen im Durchschnitt alle drei Monate aus, was jedes Mal eine aufwändige Reparatur zur Folge hatte, wobei drei Mitarbeiter jeweils zehn Stunden lang in Anspruch genommen wurden.

Der Kraftwerksbetreiber wandten sich an NSK mit der Bitte, die Ausfallursache zu ermitteln und eine verbesserte Lösung für die Lagerung zu empfehlen. Im Rahmen des AIP-Programms (Added Value Program) untersuchten NSK-Experten die Lager an der Antriebs- und Abtriebsseite sowie die Umgebungsbedingungen.

Die beiden Industrieventilatoren haben die Aufgabe, die Brenner mit rund 8 m3 Luft pro Sekunde zu versorgen. Dies geschieht bei einem Druck von 13 kPa und einer Drehzahl von knapp 1500 Umdrehungen pro Minute. Die Ventilatoren haben einen Durchmesser von rund 3,50 Meter, sind über eine 2 Meter lange Welle ohne Getriebestufe mit einem 350 kW-Elektromotor verbunden und fliegend gelagert. Dabei kamen Pendelrollenlager in Lagergehäusen zum Einsatz.

Bei der Aufnahme des Ist-Zustandes profitierten die NSK-Ingenieure davon, dass der Betreiber die beiden Lagerungen bereits in ein Condition Monitoring-System eingebunden hatte. Dennis Briggs-Price, NSK Großbritannien: „Die Temperatur wird kontinuierlich gemessen, und jede Woche fand eine Schwingungsmessung statt.“ Im Normalzustand wurde eine Temperatur von 70 oC gemessen und Vibrationen im Bereich von 5 mm/s. Ein Austausch der Lager erfolgte, wenn Temperaturen von 90 bis 100 oC und Schwingungen von 20 bis 33 mm/s auftraten.

Nachdem ein Lagerausfall bei einem Ventilator zu einem Bruch des Rahmens führte – dieser verbindet Lüfter und Antrieb –, beauftragte der Betreiber einen Dienstleister mit dem Auswuchten der Lager. Diese Maßnahme war jedoch ohne Erfolg, es kam weiter zu Lagerausfällen.

Die Untersuchung der vorhandenen Lager ergab unter anderem eine hohe Beanspruchung durch axiale Lasten – deutlich erkennbar an breiteren und ausgeprägteren Eindrücken der Wälzkörper auf der Laufbahn. Dennis Briggs-Price: „Dieses Ergebnis ist eigentlich ungewöhnlich, weil die Ventilator mit einer Fest- und Loslagerseite ausgestattet sind, um die Wärmeausdehnung der Welle kompensieren zu können. Die Loslagerseite sollte also eigentlich nur radialen Belastungen ausgesetzt sein.

Genau dieses Merkmal war das entscheidende Indiz für die Fehlerursache: Die Anordnung der Wälzlager war falsch gewählt. NSK empfahl daher den Einsatz von Hochleistungs-Pendelrollenlagern mit SNU-Lagergehäusen und geteilten Nitrildichtungen. Zudem wurde eine veränderte Einbauposition und Befestigung der Lager vorgeschlagen.

Hochleistungs-Pendelrollenlager von NSK sind für den Einsatz bei hohen Geschwindigkeiten und Lasten konstruiert sowie bis 200 oC wärmestabilisiert. Spezielle Ringtoleranzen schützen das Lager vor Erschütterungen, Stoßbelastungen und Ausrichtungsfehlern. Aufgrund ihrer Innenkonstruktion mit speziellen Innenringborden, die für eine bessere Rollenführung sorgen, sind diese Lager bestens für den Einsatz an fliegend gelagerten, direkt angetriebenen Ventilatoren geeignet.

Spezialisten von NSK unterstützten das Instandhaltungs-Personal des Anwenders bei der Montage und überwachten die Umsetzung der gegebenen Empfehlungen während einer zwölfmonatigen Testphase. Während dieses Zeitraums kam es zu keinerlei Ausfällen. Inzwischen hat sich gezeigt, dass sich die durchschnittliche Lebensdauer der Lager auf das Vierfache verlängert hat. Damit kann der Kraftwerksbetreiber nun pro Jahr 136.080 Euro an Wartungs- und Ausfallkosten einsparen.


B042018-N-Image2.jpeg Aufgrund ihrer Innenkonstruktion mit speziellen Innenringborden, die eine verbesserte Rollenführung gewährleisten, sind Hochleistungs-Pendelrollenlager von NSK bestens geeignet für fliegend gelagerte, direkt angetriebene Ventilatoren.

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