Die Bedeutung von Gleitlagern für die Bewältigung der Herausforderungen in der Wasserkraftindustrie

In Wasserkraftwerken gibt es wichtige Komponenten, wie Turbinen und Tore, deren korrektes Funktionieren von Lagern abhängt. Durch die Zusammenarbeit von GGB und diversen Anlagenbetreibern wissen wir, dass es für die Branche in erster Linie darum geht, den Betrieb aufrechtzuerhalten und gleichzeitig Unterbrechungen zu reduzieren, die Betriebskosten zu senken und Umweltbelastungen weitgehend zu vermeiden.

Gleitlager spielen eine wichtige Rolle, um sicherzustellen, dass diese Ziele erreicht werden, wobei der Lagerzuverlässigkeit eine besondere Bedeutung zukommt. Traditionell wurden in Wasserkraftanwendungen fettgeschmierte Bronzelager eingesetzt,

weil sie auf eine Erfolgsgeschichte verweisen können und die Branche mit ihnen vertraut ist. Dessen ungeachtet weiß man, dass fettgeschmierte Lager die Gefahr eines Turbinenausfalls bei nicht fachgerechter Wartung erhöhen, aufgrund von Fett/Schmiermittelkäufen zusätzliche jährliche Kosten aufwerfen, Personal für die Instandhaltung erfordern und das Risiko von Umweltbelastungen bergen.

Tatsächlich sind 15 % der Rotor-, Leitapparat- und Turbinendefekte Problemen mit der Schmierung zuzurechnen, während weitere 7 % dem Lagerverschleiß anzulasten sind. Weitere 8 % sind sowohl schmierungs- als auch verschleißbedingten Problemen zuzuschreiben. Wie aufgezeigt hat die Wahl des Lagers einen erheblichen Einfluss auf den Betrieb von Wasserkraftanlagen.

Die kosten für fettgeschmierte lager

Lagerschäden sind eine kostspielige Angelegenheit für Wasserkraftanlagen, da ein Austausch bis zu drei Monate Stillstandzeit verursachen kann – ein Umsatzverlust von nahezu € 3,2 Millionen bei einer 30-MW-Anlage. Unsachgemäße Wartung bei herkömmlichen Bronzelagern, wie das Versäumen einer einzelnen Fettinjektion oder das Aufbringen einer unzureichenden Menge an Schmiermittel, erhöht die Möglichkeit eines Lagerschadens.

Abgesehen von einem erhöhten Ausfallrisiko summieren sich auch die jährlichen Kosten für das Schmieren der Lager. Das regelmäßige Schmieren der Lager ist ein zeitaufwändiger Vorgang für Maschinebautechniker, weil ein Techniker in der Regel allein zwei Stunden seines Arbeitstages dafür braucht, die Schmierausrüstung instandzuhalten. Neben Personalzeit und Schmiermittelverbrauch fallen jährlich mehr als € 6500 pro Techniker an, um den störungsfreien Betrieb einer Anlage mit geschmierten Metalllagern sicherzustellen!

Falls auch noch Schmiermittel oder Öl in die Umwelt gelangt, könnten rund € 100 pro Gallone (3,8 l) an Reinigungskosten auf die Anlage zukommen – von den Kosten für sonstige Bußgelder ganz abgesehen.

Vorteile von verbundlagern

GGB Fiber reinforced composite bearings and filament wound bushings

PTFE-haltige Verbundlager zeichnen sich für Wasserkraftanwendungen durch ihren besonders reibungsarmen Betrieb aus. Zudem haben diese Lager nicht nur eine größere Toleranz gegenüber Fluchtungsfehlern, sondern auch einen geringeren Stick-Slip-Effekt als herkömmliche Bronzelager, was das Risiko eines unsachgemäßen Betriebs senkt. Dank ihres reibungsarmen Betriebs haben diese Lager zudem eine deutlich längere Lagerlebensdauer als fettgeschmierte Lager und ermöglichen damit längere Anlagenlaufzeiten zwischen Lagerüberholungsarbeiten.

Zusätzlich zu den Leistungsvorteilen erfordern Verbundgleitlager keine regelmäßige Wartung, was die jährlichen Betriebskosten senkt. Da kein Schmiermittel erforderlich ist, entfällt auch das Risiko von Umweltschäden, sodass dem Anlagenbetreiber auch potenzielle Bußgelder und Reinigungskosten erspart bleiben. Nachstehend ein Beispiel dafür, wie das globale Expertenteam von GGB einem Kunden half, diese Vorteile zu nutzen, indem es ein faserverstärktes Verbundgleitlager (FRC) speziell für seine Wasserkraftanwendung entwickelte.

Chinas pumpspeicherkraftwerk jixi

GGB self-lubricating FRC bearings are ideal for hydropower applications

2016 wurde GGB von der Dongfang Electric Company beauftragt, eine Lagerlösung mit engen Toleranzgrenzen für deren Pumpspeicherkraftwerk in JiXi, in der chinesischen Provinz Anhui, zu entwickeln.

Obwohl enge Toleranzen in der gesamten Branche zur Norm werden, waren für diese Anlage spezielle Lager erforderlich, die nach der Installation eine exzentrische Bearbeitung der Lagerbohrung zulassen, um einem noch zu bestimmenden Versatz zu entsprechen.

Damit ein entsprechendes Lager bereitgestellt werden konnte, führte das funktionsübergreifende Ingenieursteam von GGB eine umfangreiche Bearbeitungsstudie durch, um herauszufinden, welche Fasermatrix das beste Bearbeitungsverhalten ohne Einbußen bei der tribologischen Leistungsfähigkeit aufwies.

Letztendlich stellte sich heraus, dass das hochpräzise Faserverbund-Gleitlager HPMB® mit einer dicken, maschinell bearbeitbaren tribologischen Schicht die beste Lösung für die Anforderungen der Anlage war.

wasserkraftlager von ggb

GGB hydro plain bearings were specified for Xiangjiaba hydropower plant

Faserverstärkte Verbundgleitlager sind kein Bedarfsartikel mehr.

Nachdem sie sich in den vergangenen 20 Jahren erfolgreich in der Wasserkraftindustrie bewährt haben, sind sie die Nachfolger fettgeschmierter Bronzelager.

GGB FRC-Lager, einschließlich HPM, HPMB® und HPF® fasergewickelte Lager, haben speziell entwickelte Laufschichten, die den Stick-Slip-Effekt und die Reibung reduzieren, und sind daher für Wasserkraftanwendungen besonders gut geeignet.

FÜHRENDE Erstausrüster wie Voith und GE wählen faserverstärkte Verbundgleitlager von GGB, weil sie Fluchtungsfehler und Kantenbelastungen besser tolerieren als Bronzelager dies tun.

Darüber hinaus wurden faserverstärkte Lager von GGB vom US Corps of Engineers getestet und haben dabei eine Lebenserwartung von mehr als 30 Jahren bewiesen.

Alles in allem sorgen GGB-Wasserkraftlager für weniger Unterbrechungen des Anlagenbetriebs, machen Fett oder Öl als Schmiermittel überflüssig und senken dank wartungsfreier Konstruktion die Kosten. Unsere Speziallager kommen weltweit in Wasserkraftanlagen von Xiangjiaba in China bis Belo Monte in Brasilien zum Einsatz – Beweis genug dafür, dass GGB die passende Gleitlagerlösung für jede Wasserkraftanwendung hat.

Um mehr zu erfahren, sehen Sie sich das Video der GGB-Präsentation von Verbundlagern für die Wasserkraftindustrie an, die auf der 2017 HYDRO International Conference gehalten wurde.

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