In ascolto per guasti e difetti nelle trasmissioni delle turbine eoliche
La trasmissione è il motore di una turbina eolica; contiene un moltiplicatore di giri e un generatore, componenti necessari per convertire la rotazione delle pale (coppia) in elettricità. Anche se nella maggior parte dei macchinari rotanti è normale che vi siano vibrazioni, dei livelli eccessivi possono essere dannosi per le condizioni dei componenti e di solito sono un indicatore precoce di un guasto alla macchina. Il progetto CMDrive, finanziato dall’UE, ha sviluppato un sistema rivoluzionario di monitoraggio delle condizioni delle turbine eoliche che può ridurre drasticamente la quantità di tempo di inattività necessario per la manutenzione preventiva. «ACMWind è il primo sistema non invasivo di monitoraggio delle condizioni in commercio che si avvale di un sensore acustico per rilevare tempestivamente guasti nei componenti della trasmissione di una turbina eolica», osserva Natalia Fernandes, coordinatrice del progetto. Il sistema compatto e attendibile può avvertire gli operatori di una turbina eolica di un danno potenziale prima che diventi grave e comporti un tempo di inattività prolungato.
Un sistema audio-sensibile
ACMWind è composto da un microfono che ascolta e memorizza i modelli di rumore generati dal macchinario. Il sensore acustico può rilevare la vibrazione acustica emessa dai diversi componenti della trasmissione, compresi il cuscinetto principale, il moltiplicatore di giri e il generatore. Le vibrazioni emesse da tutti i componenti rotanti all’interno della gondola motore sono rilevati tramite il suono generato nell’aria circostante. Tramite uno strumento di elaborazione del segnale, il sistema può distinguere il rumore derivante dal componente difettoso del macchinario. Il software riconosce automaticamente le tracce delle condizioni strutturali di ciascun elemento monitorato analizzando la frequenza e la dipendenza temporale delle risposte acustiche. Gli operatori possono inoltre ricorrere alla documentazione quantitativa dell’integrità strutturale dei componenti della macchina per stimare il tempo rimasto prima che l’elemento si guasti. Prove sul campo condotte in due paesi hanno dimostrato con successo che ACMWind è in grado di individuare diversi guasti nello spettro di frequenze. In particolare, ha rilevato le tracce della frequenza vibrazionale di quattro accelerometri installati nel cuscinetto principale, nel moltiplicatore di giri e nel generatore delle turbine eoliche da un solo microfono installato nella gondola motore.
Economico, non invasivo, facile da installare
I proprietari dei parchi eolici stanno investendo sempre più in soluzioni per evitare possibili guasti anziché mantenere la turbina in funzione fino a quando si verifica un danno. Le soluzioni tipiche per la rilevazione di guasti del macchinario della turbina eolica includono l’analisi vibrazionale, l’emissione acustica o i sistemi di analisi dei residui d’olio. Fernandes dichiara: «I sistemi di monitoraggio delle condizioni attualmente disponibili in commercio sono invasivi e ciò crea difficoltà durante il processo di installazione. Tali interferenze influiscono anche sulla garanzia iniziale dei componenti della trasmissione». I sistemi di monitoraggio delle condizioni sono spesso calibrati secondo il macchinario del produttore e quindi non possono adattarsi ai requisiti specifici di ciascun operatore delle turbine eoliche. Inoltre, spesso fanno scattare falsi allarmi o avvertono gli operatori solo quando il componente è molto vicino a un guasto catastrofico. «ACMWind è un’innovazione dirompente che mira a rivoluzionare il modo in cui viene condotto il monitoraggio delle condizioni delle turbine eoliche, passando da un processo invasivo a uno senza contatto», osserva Fernandes. Il prezzo del prodotto è ben al di sotto del costo dei sistemi commerciali grazie al microfono utilizzato che è economico confrontato con gli accelerometri in commercio ampiamente usati. Il nuovo sistema rispetta gli standard fissati dall’Agenzia europea per la salute e la sicurezza sul luogo di lavoro definiti per garantire un funzionamento e una manutenzione più sicuri e per aumentare le probabilità di rilevazione di difetti delle turbine eoliche. La sua installazione è inoltre piuttosto semplice e intuitiva e richiede meno componenti.
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