Dicas para inspeções de caixas de engrenagens eólicas usando um boroscópio

May 16, 2023

Por Junko Uehara, especialista em marketing, inspeção visual remota, Evident Scientific | 11 de julho de 2023

A mudança global para energias renováveis ​​e a expansão da utilização da energia eólica aumentaram significativamente o número de turbinas eólicas, tanto onshore como offshore. A procura de manutenção de turbinas eólicas também está a aumentar, especialmente para componentes críticos como caixas de velocidades. As inspeções de boroscópio em caixas de engrenagens são uma maneira econômica de reduzir o tempo de inatividade das turbinas eólicas e evitar a detecção precoce de defeitos que levam à substituição da caixa de engrenagens.

As caixas de engrenagens, geradores e pás das turbinas eólicas requerem manutenção intensiva porque as turbinas eólicas enfrentam tensões e desgaste significativos. A manutenção dessas peças ajuda a evitar reparos caros e tempo de inatividade. As falhas na caixa de engrenagens são relativamente raras (uma vez a cada 10 anos, em média), mas o tempo de inatividade da turbina eólica pode durar até seis meses enquanto se espera que esta peça seja reparada.

Uma turbina eólica típica de 2,4 MW gera cerca de US$ 1.000 em eletricidade por dia, portanto, um período de inatividade de vários meses pode custar caro em termos de perda de receita. As falhas na caixa de engrenagens também podem causar danos catastróficos à caixa de engrenagens, como um incêndio devido ao superaquecimento, o que pode fazer com que a turbina fique permanentemente fora de serviço.

A condição das turbinas eólicas é normalmente monitorada usando sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) e sistemas de monitoramento de condição (CMS) antes e depois das inspeções serem realizadas no topo da torre para amostragem de óleo e verificações de ruído. Equipamentos SCADA ou CMS podem coletar dados de vibração e óleo em linha de turbinas eólicas para prever ou detectar falhas nas pás, rolamentos principais e caixas de engrenagens com até 30 dias de antecedência da data potencial da falha.

No entanto, as informações de erro do SCADA e do CMS não indicam a localização exata do defeito nem especificam as condições de falha. Mesmo que você receba um aviso de 30 dias sobre uma falha na caixa de câmbio, sua turbina eólica poderá ficar fora de serviço por semanas até que as peças cheguem. Complementar as estratégias de manutenção preventiva com equipamentos de inspeção visual remota (RVI) que examinam o interior da caixa de engrenagens pode ajudar a identificar componentes com falha com mais rapidez e precisão.

Com um atraso de quase seis meses na entrega e substituição de determinados componentes da caixa de velocidades, quanto mais cedo a peça necessária for determinada, menor será o tempo de inatividade da turbina eólica. Além disso, conhecer o status de possíveis falhas permite tomar decisões proativas e informadas sobre aquisição de peças e planejamento de manutenção. Por exemplo, inspeções regulares do boroscópio durante a estação de ventos fracos podem ajudar a monitorar a deterioração interna da caixa de engrenagens e possivelmente evitar falhas no equipamento.

Imagens de observação tiradas com um boroscópio ou videoscópio (um boroscópio avançado com imagens de vídeo) ajudam a identificar deterioração e defeitos em locais específicos em um estágio inicial. Os operadores podem usar esses dados para direcionar atividades de manutenção e planos de substituição de peças.

O interior da caixa de engrenagens consiste em uma série de transmissões que convertem a rotação de baixa velocidade acionada pelas pás em uma rotação de alta velocidade que aciona o gerador. Os componentes podem ser danificados por vibração, materiais estranhos misturados em óleo lubrificante ou tensão excessiva. Recomenda-se uma verificação visual de defeitos, como fadiga, desgaste, corrosão e fraturas.

Os rolamentos do estágio planetário e a engrenagem planetária fornecem suporte ao eixo de baixa velocidade. O estágio planetário absorve alta tensão do estágio lento em condições climáticas variáveis. A estrutura dos dentes da engrenagem planetária é complicada e sua localização dentro da caixa de engrenagens dificulta o acesso do equipamento de inspeção.

Os rolamentos do estágio intermediário suportam o eixo intermediário e estão localizados na parte dianteira e traseira — diretamente abaixo dos outros eixos. Os rolamentos intermediários são difíceis de inspecionar, principalmente devido à sua localização.

Os rolamentos de estágio de alta velocidade são mais fáceis de acessar durante uma inspeção, mas são mais propensos a serem danificados devido à sua alta velocidade entre 1.500-1.800 rpm. Essa alta velocidade também significa que é mais provável que danos aos rolamentos de alta velocidade afetem outras peças da caixa de engrenagens.