Gli ultimi 20 anni hanno visto una forte crescita sia del numero di parchi eolici che della quantità di energia generata dal vento. Questa crescita è una conseguenza logica della crescente domanda di elettricità e della necessità di diversificare le fonti di energia e ridurre le emissioni nocive. La crescita, tuttavia, non sarebbe stata possibile senza continui miglioramenti nella progettazione delle apparecchiature, nonché l’aumento delle dimensioni della turbina eolica e delle uscite di potenza e una migliore manutenzione dei componenti chiave della turbina, come il cambio.
Frank May, Ingegnere Tecnico della GlobeCore GmbH in una intervista alla rivista Windpower Engineering & Development mostra come la manutenzione ed il cambio di olio in una turbina eolica siano processi necessari per un suo ottimale utilizzo.
Problemi comuni del cambio
In una turbina ci sono diversi cambi essenziali: il cambio principale, così come i riduttori a imbardata che posizionano la navicella rispetto alla direzione del vento e ai motori di passo che regolano l’angolo di attacco della pala. Il cambio principale è progettato per accelerare la rotazione lenta e ad alta coppia in una rotazione molto più veloce per il generatore.
I fattori che possono influire negativamente sul cambio della trasmissione includono variazioni della velocità e direzione del vento, temperatura, vibrazioni e l’ingresso di umidità. Questi fattori rendono il cambio un componente vulnerabile della trasmissione della turbina.
l costo della manutenzione e della sostituzione del cambio, insieme ai costi associati all’inevitabile tempo morto, sono una parte significativa delle perdite di funzionamento delle turbine eoliche. La condizione dell’olio del cambio nella turbina eolica è un fattore importante per risparmiare su questi costi.
Le unità CMM-G e CMM-GL , GlobeCore, drenano e riempiono l’olio del cambio e puliscono il cambio nelle turbine eoliche. Queste unità facilitano la manutenzione rapida e possono essere utilizzate con turbine eoliche prodotte da vari produttori.
Spiegazione dell’olio del cambio
Frank May spiega che Lo scopo principale dell’olio del cambio è ridurre l’attrito, ma mantiene anche pulito il cambio e protegge le superfici metalliche dalla corrosione. Migliore è l’olio, più affidabile è il cambio.
I riduttori possono essere riempiti con olio per cambi sintetico o minerale con additivi antigraffio.
Un lubrificante viene selezionato in base a fattori quali viscosità, indice di viscosità, punto di scorrimento, additivi e costo.
Gli oli sintetici hanno un punto di scorrimento inferiore rispetto agli oli minerali, che consentono al cambio di funzionare in modo più efficiente a temperature ambiente più fredde. L’olio sintetico ha anche un indice di viscosità più elevato: la sua viscosità varia meno con la temperatura rispetto a quella dell’olio minerale. Un modesto vantaggio dell’olio minerale è il suo prezzo più basso.
Il deterioramento dell’olio del cambio è associato all’ossidazione dovuta al calore, alla contaminazione e all’esaurimento dell’additivo. L’acqua è il più fastidioso dei contaminanti. Sebbene il particolato e i fanghi possano essere filtrati, è difficile rimuovere l’acqua dal cambio senza un cambio d’olio completo.
Per la maggior parte degli oli per turbine eoliche, la concentrazione critica di acqua è inferiore a 500 ppm. Quando il contenuto di acqua supera questo limite, il lubrificante si degrada con sedimentazione additiva. L’acqua provoca anche la rottura del film, l’ossidazione dell’olio e la corrosione. La purezza raccomandata dell’olio del cambio delle turbine eoliche è almeno il 16/14/11, secondo ISO 4406.
Quando cambiare l’olio del cambio
Il filtro dell’olio nel cambio deve essere sostituito dopo le prime 500 ore di funzionamento. Dopo un anno di funzionamento, è necessario prelevare un campione di olio per determinare la viscosità, il contenuto di acqua, il numero di acido, la contaminazione con il particolato e l’esaurimento dell’additivo. Dopo due anni, alcuni raccomandano un cambio dell’olio completo, anche se la sua qualità si avvicina agli standard.
L’analisi periodica dell’olio e la determinazione di un programma di cambiamento basato sui parametri analizzati possono indicare un cambio dell’olio meno di una volta ogni due anni. Va notato, tuttavia, che l’utilizzo di olio con una qualità persino simile agli standard può comunque causare guasti e danneggiare il cambio.
Un’altra opzione prevede l’utilizzo di un olio “a vita” che abbia una durata pari alla durata del cambio. Tuttavia, il campo di applicazione di tale olio è attualmente limitato ai piccoli cambi. Nella maggior parte dei casi, la riparazione di piccoli riduttori non è praticabile (il costo delle riparazioni è approssimativamente paragonabile al costo di un nuovo cambio), quindi l’intero cambio viene sostituito insieme all’olio. I cambi di grandi dimensioni, d’altra parte, richiedono il cambio dell’olio e la manutenzione nel corso del funzionamento.
Il cambio manuale dell’olio è un compito difficile e che richiede tempo. I lavoratori sollevano e abbassano l’olio in appositi contenitori utilizzando dispositivi di sollevamento (ascensori o scale). Ciò richiederebbe generalmente una squadra di tre o quattro e circa otto ore di lavoro.
Secondo Frank May i costi di tempo e manodopera possono essere ridotti utilizzando speciali attrezzature per il cambio dell’olio che facilitano la manutenzione rapida con serbatoi di contenimento e trasporto dell’olio integrati; un riscaldatore dell’olio per ridurre la viscosità e accelerare il pompaggio dell’olio; pulizia del cambio con olio di lavaggio speciale; e mitigazione delle fuoriuscite di petrolio e contatto tra olio e ambiente.
