El filtro magnético funcionó bien en la línea de retorno de la lubricación interna de la bomba.
Desafío
Vattenfall es líder del mercado tanto en energía eólica terrestre como marina, con más de 50 parques eólicos en operación en toda Europa. En sus esfuerzos por mejorar la competitividad de costos y la confiabilidad de la energía eólica, Vattenfall requería una solución para reducir las fallas prematuras de los rodamientos en las cajas de engranajes de sus turbinas.
Las turbinas eólicas generan electricidad cuando el viento fluye a través de la pala de la turbina y hace girar el motor. El rotor se conecta a un generador directamente en una turbina de accionamiento directo, o a través de una caja de engranajes que acelera la rotación y permite un generador físicamente más pequeño.
Las cajas de engranajes de las turbinas eólicas son susceptibles a fallar mucho antes de su vida útil de diseño porque 1) las turbinas eólicas constan de una docena de rodamientos que trabajan simultáneamente durante años, y 2) la variabilidad de los patrones del viento conduce a cargas fluctuantes en los componentes de la turbina eólica. Estas fallas son una causa importante de tiempo de inactividad, mantenimiento no planificado y reemplazo de piezas; son la causa principal del aumento de los costos operativos para los operadores de energía y de facturas de servicios más altas para los clientes.
El 76 % de las cajas de engranajes de las turbinas eólicas fallaron debido a los rodamientos, mientras que el 17 % fallaron debido a fallas de los engranajes.
En un artículo destacado de la Society of Tribologists and Lubrication Engineers, Shawn Sheng, miembro e ingeniero sénior de NREL, afirma: «Si bien las cajas de engranajes no fallan tan a menudo como los componentes electrónicos de una turbina, parecen ser las más costosas de mantener durante la vida útil de diseño de 20 años de una turbina. Si no se detectan y mitigan con suficiente antelación, estas fallas pueden conducir al reemplazo completo de estas cajas de engranajes, lo que requiere un costoso gasto de alquiler de grúas, además de la pérdida de ingresos, el costo de capital de componentes nuevos o mejorados, la mano de obra y otros costos, que aumentan drásticamente el costo de la energía eólica, impactando aún más a la energía eólica marina».
Según el artículo, en 2007, NREL estableció el Gearbox Reliability Collaborative (GRC) para fomentar la comprensión de las causas raíz de las fallas prematuras de las cajas de engranajes y mejorar su confiabilidad.2 La investigación del GRC ha encontrado que las fallas en la mayoría de las cajas de engranajes que fallaron prematuramente están relacionadas con fallas de rodamientos en las secciones de velocidad intermedia y alta, ocurriendo gran parte de esa falla en tan solo el 5 % al 20 % de la vida útil de diseño del rodamiento.2
La contaminación por desgaste es la causa raíz de las fallas de los rodamientos de las cajas de engranajes. Los rodamientos tienen una tolerancia de menos de 1 micrón, lo que significa que los contaminantes por desgaste, de menos de 1 micrón de tamaño, se ajustarán entre el eje y comenzarán a desgastar los componentes, causando un aumento de la contaminación en el aceite de engranajes que finalmente conduce a agrietamiento axial, rayado y embarrado, micropicaduras y abolladuras/indentaciones en el rodamiento.
Solución
Alex Priori, de Renox S.R.L., un importador y distribuidor global de lubricantes de alto rendimiento y filtración magnética para compresores, bombas, turbinas, cajas de engranajes y motores, trabajó con Thomas Stalin, experto sénior en tecnología eólica de Vattenfall, para determinar la mejor solución para prevenir las fallas de las cajas de engranajes. Priori recomendó que Stalin implementara la filtración magnética de One Eye Industries en la línea de retorno de la bomba de lubricación.
Un beneficio único del elemento separador magnético es que captura las partículas no magnéticas mediante los principios de la adhesión estática y la contaminación cruzada. Lea este artículo para una explicación. En esta aplicación, sin embargo, la mayoría de la contaminación en la caja de engranajes es ferrosa, por lo que Alex pudo garantizar cómodamente que nuestro filtro magnético capturaría más del 95 % de los contaminantes en el aceite de engranajes. Consulte nuestras especificaciones técnicas para una explicación de cómo podemos hacer esa garantía.
Resultados
Los coladores en Y de filtro magnético se instalaron en 2018, y el éxito de esta implementación se determinaría por cuánta contaminación por desgaste recolectarían los filtros.
El elemento de filtro magnético recolectó residuos grandes de una falla de un componente, así como una contaminación significativa por desgaste hasta 4 micrones de tamaño e inferiores. Si se dejara en el sistema, esta contaminación causaría la falla de los componentes de la caja de engranajes y, en última instancia, la falla catastrófica de la turbina.
Desde la implementación, Priori ha estado en conversaciones con Stalin sobre la implementación de la filtración magnética de OEI en cientos de otras turbinas eólicas marinas.
Los hemos estado siguiendo durante 2 años y, al final, los filtros de OEI funcionaron muy bien.
Experiencia en la reducción del mantenimiento
Nuestro mundo se ha puesto patas arriba sin una indicación clara de que ninguna industria vaya a operar con normalidad pronto. Nuestros sistemas ofrecen una solución para reducir el mantenimiento y el reemplazo de piezas, así como para minimizar la exposición humana.
Si tiene curiosidad sobre una aplicación de filtración magnética, programemos una consulta para usted con nuestro equipo técnico.