製品案内







【プラントの概要】

プラント管理会社:TM WINDPOWER GmbH&CO.KG
コーティング実施時期:2007年8月
ウィンドタービン型式:
・TACKE TW 250,FLENDERギアボックス
 (オイル量75L Mobil XMP SHC 320)
・TACKE TW 500,FLENDER ギアボックス
 (オイル量400L Mobil SHC 632)

【コーティングの目的】

・摩耗したギア表面の復旧
・微細なくぼみの除去
・ 摩擦・摩耗からの保護およびギアボックスの寿命の延長

【作業手順】

1. オイルフィルターを一時的に無力化
2. REWITECコーティング剤の半量をギアオイルに添加
3. 24時間後残り半量のコーティング剤をギアオイルに添加
4. 100運転時間後にオイルフィルターを再稼働


 

 

 

《TW250》

【コーティング前の状況】

ギア表面に明らかな摩損・裂け目・歯の端部のはが
れによる破片が確認できます
傾斜したエッジと歯の先端は鋭く尖っています
歯と接触した痕跡が見られます
歯表面の電気抵抗は∞でした

【コーティング後1400運転時間経過後の状況】

歯表面は平滑で光沢をもっています
歯と接触した痕跡は引き続き確認されましたがコーティング前と比較しはるかに平滑になっています
歯表面の電気抵抗は50Ωでした
プラント運転者によると、コーティング後、運転時のノイズが低減し、振動がなくなったとの報告がありました


コーティング前

TW250 コーティング後


《TW500》

【コーティング前の状況】

ギア表面に明らかな摩損・裂け目が確認できます
歯と接触した痕跡が見られます
歯表面の電気抵抗は∞でした

【コーティング後1400運転時間経過後の状況】

歯表面は平滑で光沢をもっています
歯と接触した痕跡は引き続き確認されましたがコーティング前と比較しはるかに平滑になっています
歯表面の電気抵抗は50Ωでした

この2件の事例より
・ 摩耗したギアの復旧に効果があった
・ ミクロンオーダーのくぼみが減少した
・ ウィンドタービンは2007年12月現在特に何ら機械的なトラブルなく運転を続けています
コーティング前

TW500 コーティング後




【プラントの概要】

プラント運営会社:GEEST WINDPARK GmbH
コーティング実施時期:2008年2月
ウィンドタービン型式:・TACKE TW600,FLENDERギアボックス
(オイル量360L Mobil-oil Castrol Optimal X 320)
【コーティングの目的】
・摩耗したギア表面の復旧
・灰色の煙の低減
・ 摩擦・摩耗の進行からの保護およびギアボックスの寿命の延長

【作業手順】

1. オイルフィルターを一時的に無力化
2. REWITECコーティング剤の半量をギアオイルに添加
3. 24時間後残り半量のコーティング剤をギアオイルに添加
4. 100運転時間後にオイルフィルターを再稼働

【コーティング前の状況】

ギア表面に明らかな摩損・裂け目が確認できます
歯と接触した痕跡が見られます
歯表面の電気抵抗は∞でした

【コーティング後64日経過後の状況】

歯表面ははるかに平滑で光沢をもっています
歯と接触した痕跡は引き続き確認されましたがコーティング前と比較し目立たなくなっています
コーティングにより歯表面の電気抵抗は100Ω増加しました

この2件の事例より
・ 摩耗したギアの復旧に効果があった
・ 灰色の煙の減少に効果があった
2基のウィンドタービンは2008年5月現在特に何ら機械的なトラブルなく運転を続けています
コーティング前

TW600 コーティング後


ギアブレード
左:コーティング前
右:コーティング後




1MW風力タービンギアボックスにおけるREWITEC社ナノコーティング効果の
3次元表面測定による効果測定



風車運用会社:WINDSERVICE NF社
 設置場所:ドイツROSSOW市
 測定実施日:2009年3月17日および2009年9月23日
 風車:HSW 1.MW FLENDER社ギアボックス搭載 
 オイル:AVIA CLP320 240L使用

ナノコーティングの目的
・摩耗したギア歯表面の修復
・一層の摩耗の防止および機械寿命の延長



《ナノコーティング前後のギア表面のマイクロスコープ画像》


ナノコーティング前(左2画像)の状況(2009年3月17日)
歯の表面に摩擦の痕跡・灰色のシミや細かなくぼみが確認できます。
運転者からは、ギアボックスから強い騒音が確認され、
ノイズレベルが確実に上昇している、との報告がありました。
表面の電気抵抗は0Ωでした。ギア歯のレプリカが採取されました。

ナノコーティング後197日後(右2画像)の状況(2009年9月23日)
歯の表面の平滑性が明白に改善されていることが画像から確認できます。
表面の細かなくぼみは埋められて、平滑になり、
ノイズレベルはコーティング以来上昇していませんでした。
表面の電気抵抗は150Ωでした。再度同一場所からレプリカが採取されました。



《3次元表面形状測定》


採取されたレプリカに対し、NanoFocus社「μsurf-Technology」により
3次元表面形状計測が行われました。
我々はコーティング前後のレプリカから0.5mmX0.5mmのほぼ同一の部分
(赤で囲んだ部分)をサンプルとして選択しました。(画像1)
〈画像1〉

 

表面形状測定により青色および赤・黄色部がコーティング後は緑色系に変化しており
ギア歯表面が非常に平滑になっていることが確認できます。
(図2および図3)

図2は図1で採取したサンプルの表面の凹凸を平面であらわしたもので、
緑色部分を0とし赤方向は凸、青方向は凹を意味しています。
図3は図2を3Dグラフィック化したものです。
〈画像2〉

〈画像3〉

 

3次元測定における粗さ計測の指標である振幅パラメータ(Amplitude Parameters) であるSaおよびSzは表1のとおりコーティング後3-5倍改善され、凸、凹部の指標であるSpk、特にSvkはコーティング後7倍改善されています。


同じく粗さ計測の指標である機能パラメータ(Functional Parameters)はコーティング後何と18倍改善されています。(表2)凸部の負荷面積率(Smr)はコーティング前が0.407%であったのに対しコーティング後は7.53%となり表面の平滑度が改善されていることを表しています。
(表3)
〈表1〉

〈表2〉

〈表3〉

 

(注釈)3次元表面測定の各パラメータについて


■振幅パラメータ(Amplitude Parameters)

Sa : 算術平均(nm)
面領域での算術平均粗さです 数値が小さいほど表面の粗さが相対的に低いことを表しています
Sq : 2乗平均平方根偏差(nm)
高さの標準偏差を表しています Saと同様、数値が小さいほど表面の粗さが相対的に低いことを表しています
Sp : 最大突部高さ(nm)
表面凹凸データが持つ最大の高さです 数値が小さいほど山部の高さが低いことを表しています
Sv : 最大谷部高さ(nm)
表面凹凸データが持つ最小の高さです 数値が小さいほど谷部の高さが低いことを表しています
Sz : 最大表面表面凹凸高さ(nm)
SpとSvの和で表される最大の凹凸部の高さです 数値が小さいほど平滑性が改善されていることを表しています
Ssk : スキューネス(偏り度)
平均面を中心としたときの高さ分布の対称性を表します Ssk=0のときは表面凹凸の高さ分布が平均線に対して対称であることを示しています Ssk<0のときは高さ分布が平均面に対し上側に偏っており、 Ssk>0のときは高さ分布が平均面に対し下側に偏っていることを表しています。

 






Sku : クルトシス(突度)
表面の鋭さの尺度で、Sku=3のときは正規分布で、Sku<3のときは表面凹凸の高さ分布が潰れているような形状をしており、Sku>3のときは高さ分布が尖っていることを示します。

 

■機能パラメータ(Functional Parameters)

機能パラメータは面領域の負荷曲線に基づいて算出されるものが大半を占めます 負荷曲線とはある高さでの断面積がデータ領域に対して何%であるかをプロットした曲線です 負荷曲線によって得られるパラメータは摩耗前後の表面凹凸から得られる負荷曲線およびパラメータを比較することにより、摩耗量を推測することができます。
パラメータの算出手順は、最初に負荷曲線図において負荷面積率の差が40%となる負荷曲線上の点を結ぶ線「割線」を引きます。

 

次に割線の傾きが最も緩やかになる最初の範囲(中央部分)に対して縦軸方向の偏差の2乗和が最小となる直線「等価曲線」を定義します。

最後に、等価曲線と負荷曲線及び図の端部における交点に基づいて、Sk,Spk,Svk,Smr1,Smr2が定義されます なおSpkはコア部の上にある突出山部の面積に等しくなる三角形の高さであり、SVKはコア部の下にある突出谷部の面積に等しくなkる三角形の高さです。
これらパラメータの用途として、摩耗前後のSpk,Svk,Smr1,Smr2,Smr2-Smr1を比較することで摩耗の状態を推測する、といったものが考えられます。

 

Sk : 負荷曲線のコア部の上側レベルと下側レベルとの差
SPK : 負荷曲線のコア部の上にある突出山部の面積に等しくなる三角形の高さ
Svk :負荷曲線のコア部の下にある突出谷部の面積に等しくなる三角形の高さ
Smr1 : 突出山部と負荷曲線のコア部とを分離する直線が負荷曲線と交わる点の%単位の面積負荷率
Smr2 : 突出谷部と負荷曲線のコア部とを分離する直線が負荷曲線と交わる点の%単位の面積負荷率
Smr2-Smr1 : コア部の面積負荷率


【引用・参考文献】

フランス デジタルサーフ社3次元表面解析ソフトウェア「SUMMIT plus Ver.2.0 マニュアル (長岡技術科学大学 柳研究室 編)
デンマーク ImageMetrogy社ホームページ
3D Parameters and New Filtration Techniques
Fran_ois Blateyron, Director of R&D, Digital Surf, France
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