Gli asset manager, i gestori e gli operatori di turbine eoliche hanno due obiettivi chiave: 1) ottimizzare la disponibilità delle turbine eoliche e 2) eseguire la strategia di manutenzione più efficiente possibile in termini di costi. In questo articolo spieghiamo come il monitoraggio delle vibrazioni contribuisca a ottimizzare la disponibilità e l'efficienza della manutenzione delle turbine eoliche.
Il monitoraggio delle vibrazioni fornisce informazioni sulla trasmissione delle turbine eoliche
Ogni macchina industriale rotante è soggetta a vibrazioni, ma quando le vibrazioni aumentano in uno o più punti della macchina, è importante determinarne la causa. Le conseguenze di vibrazioni eccessive non devono essere sottovalutate, poiché possono avere conseguenze catastrofiche per le persone, l'ambiente e la macchina stessa.
Nel caso delle turbine eoliche, è quindi importante monitorare tutti i componenti della trasmissione (albero a bassa velocità, albero ad alta velocità, riduttore e generatore) per verificare la presenza di vibrazioni, in quanto il rilevamento precoce dell'aumento delle vibrazioni e la determinazione della loro causa riducono significativamente la possibilità di incidenti, costi elevati imprevisti e riduzione della durata di vita.
Sensori di vibrazione sulla trasmissione
L'intera trasmissione è dotata di sensori di vibrazione che misurano continuamente le vibrazioni di tutti i componenti e le inviano a un sistema di acquisizione dati. I dati vengono poi elaborati e memorizzati e periodicamente analizzati da specialisti delle vibrazioni che utilizzano un software di analisi avanzato. Analizzando periodicamente le turbine eoliche, si crea una tendenza che consente agli specialisti delle vibrazioni di comprendere le condizioni della trasmissione attraverso l'analisi delle tendenze.
Ottimizzazione della disponibilità operativa delle turbine eoliche
Esaminiamo innanzitutto il primo obiettivo, 1) ottimizzare la disponibilità delle turbine eoliche. La disponibilità operativa ottimale si ottiene riducendo al minimo la possibilità di fermi macchina imprevisti, massimizzando la durata di vita e ottimizzando le prestazioni.
Ridurre al minimo i tempi di fermo imprevisti; massimizzare la resa
Senza una buona visione periodica del comportamento vibratorio dei componenti rotanti e quindi delle condizioni della macchina, la possibilità di fermi macchina imprevisti è elevata. Ad esempio, se si verifica un danno al cuscinetto e non viene notato in tempo a causa della mancanza di informazioni sulle condizioni del cuscinetto, è necessario avviare un'intera operazione a breve termine per sostituire il cuscinetto. Con il monitoraggio e l'analisi periodica delle vibrazioni, un cuscinetto difettoso può essere individuato prima e anticipato meglio, riducendo significativamente i costi di riparazione.
Inoltre, la suddetta analisi delle tendenze contribuisce a ottimizzare il rendimento. L'analisi delle tendenze può determinare se un cuscinetto con danni iniziali può ancora funzionare in modo economicamente vantaggioso durante la stagione con il più alto potenziale di vento (dall'autunno alla primavera), o se può essere necessario limitare temporaneamente la velocità massima della rispettiva turbina eolica fino all'estate, quando c'è generalmente meno vento.
Prolungare la durata di vita con le misurazioni delle vibrazioni
Grazie alla possibilità di individuare tempestivamente l'aumento dei livelli di vibrazioni nella trasmissione, il monitoraggio delle vibrazioni può aiutare a identificare i fattori che potrebbero influire sulla durata di vita della turbina eolica. Ciò consente ai proprietari e agli operatori di adottare misure per estendere la durata di vita delle turbine e migliorare la disponibilità complessiva.
Ottimizzazione delle prestazioni
I sistemi di monitoraggio delle vibrazioni possono essere utilizzati anche per ottimizzare le prestazioni delle turbine eoliche. Analizzando i dati, gli ingegneri possono regolare il funzionamento della turbina per massimizzare la produzione di energia senza compromettere la sicurezza. Ciò contribuisce ad aumentare la disponibilità, migliorando il rendimento delle turbine eoliche.
Ottimizzare l'efficienza della manutenzione delle turbine eoliche
E ora analizziamo il secondo obiettivo, 2) eseguire una strategia di manutenzione il più possibile efficiente dal punto di vista dei costi. Una strategia di manutenzione efficiente si ottiene rendendo la manutenzione pianificabile o seguendo una strategia di manutenzione predittiva.
Per molteplici ragioni legate ai costi, rendere pianificabile la manutenzione delle turbine eoliche è essenziale per una manutenzione efficiente. L’attenzione è fortemente concentrata sul mantenere gli interventi sulla trasmissione in cima alla torre, poiché i costi aumentano significativamente quando tali interventi devono essere effettuati a terra. Purtroppo, a volte è inevitabile che gli interventi sul sistema di trasmissione debbano essere effettuati a terra. In tal caso, una valutazione tempestiva delle condizioni della macchina è essenziale per rendere pianificabile la manutenzione, data la complessità del processo logistico. Si inizia con l’ottenimento delle autorizzazioni necessarie, che richiede almeno 12 settimane, la prenotazione di una delle poche squadre specializzate disponibili, la prenotazione di una gru speciale, anch’essa difficile da reperire e trasportata da circa 40 camion, la prenotazione degli strumenti adeguati per mantenere in posizione il resto del sistema di trasmissione, anch’essi scarsi, e l’approvvigionamento del ricambio necessario.
Inoltre, possono esserci costi aggiuntivi da considerare, come i costi di compensazione per le situazioni in cui gli agricoltori vicini devono sacrificare parte del loro raccolto per garantire l'accesso alle turbine eoliche. Può anche essere necessario colmare i fossati e tenere conto delle influenze stagionali e meteorologiche che ostacolano la costruzione delle gru a causa dell'elevata velocità del vento o del terreno fangoso.
Tutto ciò significa che quando la manutenzione può essere pianificata attraverso il monitoraggio delle vibrazioni e l'analisi periodica delle vibrazioni (e altre tecniche), la manutenzione può essere eseguita in modo più efficiente.
