Bei einem britischen Energieerzeuger kam es aufgrund von Wälzlagerausfällen an zwei Industrieventilatoren zu häufigen Betriebsstörungen. Die Ventilatoren waren rund um die Uhr in Betrieb, und die Wälzlager der beiden Einheiten fielen im Durchschnitt alle drei Monate aus. Das hatte jedes Mal eine aufwendige Reparatur zur Folge, wobei drei Mitarbeiter jeweils 10 h 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 etwa 8 m3/s Luft zu versorgen. Dies geschieht bei einem Druck von 13 kPa und einer Drehzahl von knapp 1500 min-1. Die Ventilatoren haben einen Durchmesser von rund 3,5 m, sind über eine 2 m 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. Die Temperatur wird kontinuierlich gemessen, und jede Woche fand eine Schwingungsmessung statt. Im Normalzustand wurde eine Temperatur von +70 °C gemessen und Vibrationen im Bereich von 5 mm/s. Ein Austausch der Lager erfolgte, wenn Temperaturen von +90 bis +100 °C 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 u. a. eine hohe Beanspruchung durch axiale Lasten – deutlich erkennbar an breiteren und ausgeprägteren Eindrücken der Wälzkörper auf der Laufbahn. 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 °C 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 Instandhaltungspersonal 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 € an Wartungs- und Ausfallkosten einsparen. bec
