Łożysko kluczem do bezawaryjności hydrogeneratora

Łożyska są jednym z kluczowych elementów turbiny wodnej. Umożliwiają zamianę energii wody w prąd elektryczny poprzez ruch obrotowy turbiny i połączonego z nią generatora. Awaria łożyska powoduje unieruchomienie całego hydrogeneratora, brak możliwości produkcji czystej energii elektrycznej i ostatecznie wielomilionowe straty.

Piotr Pajączkowski z Wydziału Mechanicznego Politechniki Gdańskiej doskonali i rozwija techniki obliczeniowe, dzięki którym obliczenia projektowanych łożysk będą dokładniejsze.

Jak tłumaczy w rozmowie z PAP Pajączkowski, łożyska znajdują się w każdej maszynie, która posiada obracające się części - od zegarka, przez rowery i samochody, do ogromnych hydrogeneratorów, czyli urządzeń, które przetwarza energię spadku wody na energię elektryczną. Duże rozmiary (do 6 m srednicy), wielkie obciążenia (do 6 tysięcy ton) i wysokie prędkości obrotowe (do 60 metrów na sekundę czyli 200 kilometrów na godzinę) znacznie utrudniają bezawaryjną i długotrwałą pracę łożysk w hydrogeneratorach.

Młody doktorant opracował nowoczesny model obliczeniowy łożyska wzdłużnego hydrogeneratora, który dodatkowo umożliwia symulacje w stanach przejściowych, czyli na przykład podczas rozruchu i rozgrzewania się łożyska. Kolejnym krokiem była weryfikacja modelu z wykorzystaniem danych pomiarowych i innych narzędzi obliczeniowych. Oba te zadania udało mu się zrealizować.

"Pozwoli to na lepsze poznanie zjawisk, które zachodzą w łożyskach, a z drugiej na ograniczanie ich rozmiarów. Dziś są one zawyżane z powodu niskiej dokładności prowadzonych obliczeń. Niewiedza wymusza stosowanie wyższych zapasów bezpieczeństwa, a to kosztuje. Potrzeba więcej materiału na wyprodukowanie łożyska, a straty energii w takim łożysku są zawyżone. Straty te są ponoszone w całym okresie eksploatacji maszyny. Oznacza to przynajmniej 40 lat, choć są turbiny, które pracują ponad 100 lat" - mówi rozmówca PAP.

Pajączkowski znalazł się w gronie laureatów programy stypendialnego "Innodoktorant". Jak ocenia, poza pomocą w wymiarze finansowym, stypendium to też wyróżnienie i prestiż.

"To również sposób na zainteresowanie innych sobą i prowadzonymi badaniami. Możliwe, ze zaprocentuje to kiedyś w przyszłości" - przewiduje nagrodzony.

Jego doktorat jest w ostatniej fazie przed obroną, praca została złożona do recenzji, jej promotorem jest prof. nadzw. PG dr hab. inż. Michał Wasilczuk.

Prace nad doktoratem są prowadzone w ścisłej współpracy z producentem turbin wodnych - firmą ALSTOM Hydro w Szwajcarii. Uzyskane wyniki zostały już częściowo wdrożone i wykorzystane, a współpraca będzie kontynuowana. Planowane jest szersze wykorzystanie modelu, również podczas projektowania nowych węzłów łożyskowych.