Come il filtraggio magnetico dell'olio aiuta i riduttori a funzionare più a lungo

Di Paul Dvorak | 3 novembre 2016

Randy Yount/ Vicepresidente delle operazioni / FilterMag

Randy Yount

Secondo il National Renewable Energy Lab (NREL), i problemi al cambio sono la causa principale dei tempi di fermo delle turbine. Sebbene l’industria eolica stia comprendendo il motivo per cui i riduttori non funzioneranno per 20 anni, è ancora necessario tenerli d’occhio attraverso sistemi di monitoraggio delle condizioni e analisi periodiche dell’olio. Il motivo per cui un cambio necessita di molta attenzione è il cedimento dei cuscinetti, soprattutto sull'albero ad alta velocità. Attualmente, la maggior parte dei guasti ai cuscinetti comporta la sostituzione del cambio.

NREL cita anche il costo medio per cambiare un albero ad alta velocità che sostiene la torre a circa $ 46.000. Quel che è peggio è il costo medio per la sostituzione del cambio. Sono circa $ 424.000.

Una tipica installazione di una turbina eolica avvolge un FilterMag XT8PR attorno a un filtro dell'olio del cambio. Una fascia in acciaio inossidabile fissa i magneti all'alloggiamento del filtro in alluminio. Le particelle catturate vengono rimosse dalla parete interna dell'alloggiamento durante la sostituzione del filtro.

Tuttavia, l’utilizzo della filtrazione magnetica per catturare i detriti da un cuscinetto guasto, insieme al rilevamento tempestivo, potrebbe far risparmiare a un operatore più di 300.000 dollari per un singolo guasto del cuscinetto. E quando i riduttori vengono installati nelle turbine eoliche offshore, come avverrà in alcune unità da 8 MW, una lunga durata del riduttore è ancora più importante.

È generalmente accettato che quando un cuscinetto difettoso viene rilevato abbastanza presto e il danno al resto del cambio viene controllato, allora è possibile sostituire un cuscinetto invece di dover cambiare il cambio. Il monitoraggio delle condizioni con una valutazione precoce del boroscopio può identificare il problema del cuscinetto. Le particelle più dannose hanno dimensioni inferiori a 10 µm, sufficientemente piccole da poter passare attraverso la filtrazione standard. La filtrazione magnetica può mitigare i danni collaterali al resto della scatola del cambio catturando i detriti generati da un cuscinetto che si rompe lentamente.

Per testare la cattura magnetica delle particelle fini di acciaio nell'olio del cambio, tre turbine eoliche da 1,5 MW monitorate mediante l'analisi dell'olio del cambio sono state dotate ciascuna di una coppia di filtri magnetici sugli alloggiamenti dei filtri esistenti. Su ciascuna turbina è stata utilizzata la filtrazione Hydac da 5 µm. Il campionamento dell'olio è stato condotto a 1, 2 e 4 mesi dopo l'installazione del magnete.

L'analisi dell'olio del cambio sottoposto a filtrazione magnetica con un filtro convenzionale da 5 µm ha rivelato una riduzione complessiva del 78% della contaminazione dell'olio, che porta a una durata calcolata dei cuscinetti più lunga del 50% e una durata degli ingranaggi più lunga del 30%.

Il test ha dimostrato che dopo quattro mesi era possibile una riduzione del 78% delle particelle totali. Il conteggio medio delle particelle ISO 4406 è cambiato dal 17/19/14 al 15/17/12. Secondo i dati della Noria Corporation, questo cambiamento di due codici indicherebbe che i cuscinetti potrebbero durare il 50% in più e gli ingranaggi il 30% in più. Noria è una società di consulenza e formazione tribologica con sede a Tulsa.

I filtri magnetici sono disponibili per la maggior parte dei filtri olio esistenti. Il diametro esterno di un filtro dell'olio avvitabile o il diametro esterno di una scatola del filtro determina quale unità si adatta a una particolare applicazione. Le trappole magnetiche funzionano anche su impianti idraulici.

Un tipico filtro dell'olio avvitabile dotato di FilterMag è stato sezionato per mostrare le particelle di acciaio catturate e trattenute in posizione dai magneti. L'immagine a destra è una vista al microscopio delle particelle catturate, tutte più piccole di 20 micron.

I filtri magnetici sono riutilizzabili e in genere durano più a lungo delle apparecchiature su cui sono installati. Sono disponibili altri tipi di filtraggio magnetico, ma generalmente richiedono apparecchiature idrauliche in linea.