Suggerimenti per le ispezioni degli ingranaggi eolici utilizzando un boroscopio

Di Junko Uehara, specialista di marketing, ispezione visiva remota, Evident Scientific | 11 luglio 2023

Il passaggio globale alle energie rinnovabili e l’espansione dell’uso dell’energia eolica hanno aumentato significativamente il numero di turbine eoliche, sia onshore che offshore. Anche la richiesta di manutenzione delle turbine eoliche è in aumento, soprattutto per componenti critici come i riduttori. Le ispezioni periscopiche dei riduttori rappresentano un modo economicamente vantaggioso per ridurre i tempi di fermo delle turbine eoliche e prevenire il rilevamento precoce di difetti che portano alla sostituzione dei riduttori.

I riduttori, i generatori e le pale delle turbine eoliche richiedono una manutenzione intensiva perché le turbine eoliche sono soggette a stress e usura significativi. La manutenzione di queste parti aiuta a prevenire costose riparazioni e tempi di fermo. I guasti al cambio sono relativamente rari (in media una volta ogni 10 anni), ma i tempi di fermo delle turbine eoliche possono durare fino a sei mesi in attesa che questa parte venga riparata.

Una tipica turbina eolica da 2,4 MW genera circa 1.000 dollari di elettricità al giorno, quindi un periodo di inattività di diversi mesi può essere costoso in termini di perdita di entrate. I guasti al cambio possono anche causare danni catastrofici al cambio, come un incendio dovuto al surriscaldamento, che potrebbe causare il fuori servizio permanente di una turbina.

La condizione delle turbine eoliche viene generalmente monitorata utilizzando sistemi di controllo di supervisione e acquisizione dati (SCADA) e sistemi di monitoraggio delle condizioni (CMS) prima e dopo l'esecuzione delle ispezioni in cima alla torre per il campionamento dell'olio e i controlli del rumore. Le apparecchiature SCADA o CMS possono raccogliere dati in linea sulle vibrazioni e sull'olio dalle turbine eoliche per prevedere o rilevare guasti alle pale, ai cuscinetti principali e al cambio fino a 30 giorni prima della data del potenziale guasto.

Tuttavia, le informazioni sugli errori SCADA e CMS non indicano la posizione esatta del difetto né specificano le condizioni di errore. Anche se ricevi un avviso di 30 giorni relativo a un guasto al cambio, la tua turbina eolica potrebbe rimanere fuori servizio per settimane fino all'arrivo dei componenti. Integrare le strategie di manutenzione preventiva con apparecchiature di ispezione visiva remota (RVI) che guardano all'interno del cambio può aiutare a identificare i componenti guasti in modo più rapido e accurato.

Con un ritardo di quasi sei mesi nella consegna e nella sostituzione di alcuni componenti del cambio, quanto prima verrà determinata la parte necessaria, tanto minori saranno i tempi di fermo della turbina eolica. Inoltre, conoscere lo stato dei potenziali guasti consente di prendere decisioni proattive e informate sull'approvvigionamento dei componenti e sulla pianificazione della manutenzione. Ad esempio, ispezioni regolari del periscopio durante la stagione con vento basso possono aiutare a monitorare il deterioramento interno del cambio e possibilmente prevenire guasti alle apparecchiature.

Le immagini di osservazione scattate con un boroscopio o un videoscopio (un boroscopio avanzato con immagini video) aiutano a identificare il deterioramento e i difetti in posizioni specifiche in una fase iniziale. Gli operatori possono utilizzare questi dati per dirigere le attività di manutenzione e i piani di sostituzione delle parti.

L'interno della scatola del cambio è costituito da una serie di trasmissioni che convertono la rotazione a bassa velocità guidata dalle pale in una rotazione ad alta velocità che aziona il generatore. I componenti possono essere danneggiati dalle vibrazioni, da corpi estranei mescolati all'olio lubrificante o da sollecitazioni eccessive. Si consiglia un controllo visivo dei difetti, quali fatica, usura, corrosione e fratture.

I cuscinetti dello stadio planetario e l'ingranaggio planetario forniscono supporto all'albero a bassa velocità. Lo stadio planetario assorbe lo stress elevato dallo stadio lento in condizioni meteorologiche variabili. La struttura dei denti dell'ingranaggio planetario è complicata e la sua posizione all'interno del riduttore rende difficile l'accesso con le apparecchiature di ispezione.

I cuscinetti dello stadio intermedio supportano l'albero intermedio e sono posizionati nella parte anteriore e posteriore, direttamente sotto gli altri alberi. I cuscinetti intermedi sono difficili da ispezionare, principalmente a causa della loro posizione.

I cuscinetti del palco ad alta velocità sono più facilmente accessibili durante un'ispezione, ma hanno maggiori probabilità di essere danneggiati a causa della loro elevata velocità compresa tra 1.500 e 1.800 giri al minuto. Questa velocità elevata significa anche che è più probabile che i danni ai cuscinetti ad alta velocità colpiscano altre parti del cambio.