I gestori di impianti, gli operatori e i gestori di turbine eoliche hanno due obiettivi chiave: 1) ottimizzare la disponibilità delle turbine eoliche e 2) attuare la strategia di manutenzione più efficiente in termini di costi possibile. 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 dettagliate sulla trasmissione delle turbine eoliche
Ogni macchina rotante industriale è soggetta a vibrazioni, ma quando queste 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 effetti catastrofici per le persone, l’ambiente e la macchina stessa.
Nel caso delle turbine eoliche, è quindi importante monitorare le vibrazioni di tutti i componenti della trasmissione (albero a bassa velocità, albero ad alta velocità, riduttore e generatore), poiché il rilevamento precoce di un aumento delle vibrazioni e l’individuazione della loro causa riducono significativamente il rischio di incidenti, costi elevati imprevisti e una durata di vita ridotta.
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 quindi elaborati e archiviati, e periodicamente analizzati da specialisti delle vibrazioni utilizzando software di analisi avanzati. Analizzando periodicamente le turbine eoliche, si costruisce un andamento che consente allo specialista delle vibrazioni di ottenere informazioni dettagliate sulle condizioni della trasmissione attraverso l’analisi delle tendenze.
Ottimizzazione della disponibilità operativa delle turbine eoliche
Esaminiamo innanzitutto il primo obiettivo, 1) l’ottimizzazione della disponibilità delle turbine eoliche. La disponibilità operativa ottimale si ottiene riducendo al minimo la probabilità di fermi macchina imprevisti, massimizzando la durata di vita e ottimizzando le prestazioni.
Ridurre al minimo i tempi di inattività imprevisti; massimizzare la resa
Senza una buona comprensione periodica del comportamento vibrazionale dei componenti rotanti e, di conseguenza, delle condizioni della macchina, la probabilità 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 stesso, è necessario avviare un’intera operazione a breve termine per sostituire tale cuscinetto. Grazie al monitoraggio e all’analisi periodica delle vibrazioni, un cuscinetto difettoso di questo tipo può essere individuato prima e anticipato con maggiore precisione, riducendo significativamente i costi di riparazione.
Inoltre, la suddetta analisi delle tendenze contribuisce a ottimizzare la resa. L’analisi delle tendenze può determinare se un cuscinetto con danni iniziali possa ancora funzionare in modo economicamente vantaggioso durante la stagione con il più alto potenziale eolico (dall’autunno alla primavera), oppure se possa essere necessario limitare temporaneamente la velocità massima della rispettiva turbina eolica fino all’estate, quando generalmente il vento è meno forte.
Prolungare la durata di vita con le misurazioni delle vibrazioni
Grazie alla possibilità di individuare tempestivamente l’aumento dei livelli di vibrazione 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 volte a prolungare la durata di vita delle turbine e a 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 delle turbine per massimizzare la produzione di energia senza compromettere la sicurezza. Ciò contribuisce a una maggiore disponibilità migliorando la resa delle turbine eoliche.
Ottimizzazione dell’efficienza della manutenzione delle turbine eoliche
E ora esaminiamo il secondo obiettivo, 2) attuare la strategia di manutenzione più efficiente in termini di costi possibile. 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 alla base della torre. Purtroppo, a volte è inevitabile che gli interventi sulla trasmissione debbano essere effettuati alla base della torre. In tal caso, una valutazione tempestiva delle condizioni dell’impianto 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 programmazione di uno dei pochi team specializzati disponibili, la prenotazione di una gru speciale – anch’essa scarsa e trasportata da circa 40 camion –, la predisposizione degli strumenti adeguati per mantenere in posizione il resto della trasmissione – anch’essi scarsi – e l’approvvigionamento del componente necessario.
Inoltre, potrebbero esserci costi aggiuntivi da considerare, come i costi di indennizzo per le situazioni in cui gli agricoltori vicini devono sacrificare parte del proprio raccolto per consentire l’accesso alle turbine eoliche. Potrebbe anche essere necessario colmare fossati, e occorre tenere conto delle influenze stagionali e meteorologiche che ostacolano la costruzione con gru a causa di elevate velocità del vento o terreni fangosi.
Tutto ciò significa che, quando la manutenzione può essere pianificata grazie al monitoraggio delle vibrazioni e all’analisi periodica delle vibrazioni (e a tecniche aggiuntive), essa può essere eseguita in modo più efficiente.
