Sempre più torri eoliche vengono dotate di sistemi di Condition Monitoring per fornire agli operatori dati essenziali sulle loro condizioni durante il funzionamento. Soprattutto nei sistemi offshore, ma anche nei sistemi online, informazioni tempestive su cambiamenti delle condizioni d'esercizio possono ridurre il rischio di arresti produttivi. I sistemi di CM gestiscono tutti i parametri significativi di funzionamento e contribuiscono a rendere proficuo il funzionamento delle turbine eoliche.
Nelle sue ultime linee guida, il Germanische Lloyd (GL) non solo ha definito in modo accurato i requisiti di un sistema di CM, ma ha prescritto l'uso di un sistema di CM online nelle torri eoliche offshore certificate.
Oltre a questi sistemi certificati, vi sono strumenti di servizio e approcci al monitoraggio utilizzati a livello internazionale che si sono dimostrati delle soluzioni molto valide e che verranno descritti in questo articolo.
Condition Monitoring con strumenti portatili
Questo tipo di servizio viene utilizzato in assenza di un sistema online. É utile nei casi in cui è stata identificata una situazione sospetta e si rendono necessarie specifiche misurazioni per determinarne la causa. I metodi variano dalla classica misurazione del suono trasmesso dalla struttura all'analisi del rumore o dello spostamento. In ogni caso, è essenziale che le misurazioni siano fatte alle stesse condizioni di velocità e di carico. La maggior parte dei controller delle turbine eoliche offrono una modalità speciale che opera con carico costante a partire da una determinata velocità del vento e disattiva il controllo automatico - almeno in parte. Con un analizzatore portatile come il VIBXPERT®, utilizzato correntemente per molte turbine eoliche, è persino possibile registrare i dati a velocità variabile, ma è importante che la misurazione duri abbastanza a lungo da registrare per intero gli eventi che provocano il danneggiamento. Una volta identificata la causa delle vibrazioni è spesso possibile determinare la portata effettiva del danneggiamento, per esempio con gli esami video-endoscopici che costituiscono uno strumento eccellente nelle mani di un tecnico manutentivo qualificato.
I produttori di piccole torri eoliche e gli esperti usano analizzatori portatili come il VIBXPERT® per misurare i valori d'esercizio e il comportamento delle vibrazioni durante le ripetute prove di funzionamento, identificando eventuali anomalie.
Quando eseguono misurazioni con strumenti portatili, i tecnici di PRÜFTECHNIK si assicurano che sia presente un carico di almeno il 20% e che le misurazioni abbiano una durata sufficiente. La Figura 2 mostra la struttura di un tipico azionamento di una turbina eolica. Sul generatore, sulla trasmissione e sul cuscinetto principale sono presenti specifici punti di lettura, abbinati a funzioni di misurazione e d'analisi. Per fare in modo che le misurazioni siano ripetibili anche senza possedere una conoscenza dettagliata della macchina, i parametri vengono salvati come modello di misura che può venir caricato nello strumento VIBXPERT.
Molti operatori e produttori di turbine eoliche si domandano se sia meglio formare i propri esperti in diagnostica di macchina o ricorrere a fornitori esterni. PRÜFTECHNIK ha affrontato il problema sviluppando il concetto di "Condition Monitoring Partner" (CPK). L'operatore raccoglie i dati delle misurazioni basandosi su specifiche e modelli di misura predeterminati che poi trasmette per la diagnosi della turbina al Centro di Monitoraggio PRÜFTECHNIK, che ha ottenuto fin dal 2007 la certificazione Lloyd. Tale Centro di Monitoraggio cura tutti i preparativi, come la selezione dei punti di misura sulla turbina eolica e la creazione di modelli per gli strumenti di misurazione; i tecnici dell'operatore o del produttore (che in genere si trovano comunque sul posto) devono solo eseguire le letture con il VIBXPERT® e trasmettere i dati al Centro di Monitoraggio. Questa procedura permette di risparmiare tempo e denaro, per esempio limitando le spese di viaggio degli specialisti diagnostici. Se necessario, tuttavia, è possibile formare i dipendenti del cliente perché svolgano le analisi da soli; in caso di problemi, gli esperti PRÜFTECHNIK restano comunque disponibili.
Condition Monitoring Online temporaneo
L'approccio al Condition Monitoring sopra citato, tuttavia, presenta un importante inconveniente: la macchina viene analizzata solo in determinati momenti e/o in presenza di determinate condizioni e dunque i malfunzionamenti "marginali" non vengono sempre scoperti. Il Condition Monitoring Partner può rimediare tramite l'installazione temporanea di un sistema di misura e analisi online VIBROWEB® XP che raccoglie per un determinato periodo di tempo le misurazioni e trasmette via rete i dati al Centro di Monitoraggio. In alternativa, i dati possono essere memorizzati in una memoria USB e analizzati più tardi. Questa procedura è un'alternativa a buon rapporto costo/ efficacia all'installazione di un sistema di Condition Monitoring fisso e risulta particolarmente adatta a centrali eoliche con piccole turbine.
Il CM temporaneo viene anche installato per studiare il comportamento delle macchine in condizioni critiche o, per esempio, nel caso di trasmissioni danneggiate in passato. Inoltre il sistema può essere utilizzato per determinare i veri valori di allineamento (vd. articolo a pag. 5).
TTS = Servizio di Telediagnosi Temporanea
La procedura sopra descritta viene chiamata TTS, acronimo inglese per "Temporary Telediagnosis Service". Se, per esempio, un sistema mostra dei problemi o un prototipo viene testato sul campo, PRÜFTECHNIK può sviluppare un concetto di monitoraggio adatto che unisca le letture delle vibrazioni alla registrazione dello spostamento, della coppia, delle temperature e di altri parametri per poi visualizzarli con chiarezza in un software di valutazione.
Monitoraggio online standard
La miglior soluzione per monitorare una turbina eolica resta però un sistema di CM online installato in permanenza. Le caratteristiche di base del sistema e la procedura di monitoraggio vengono essenzialmente descritte nelle direttive del Lloyd. A questo proposito, i seguenti sistemi PRÜFTECHNIK hanno ottenuto le certificazioni necessarie:
- VIBROWEB® XP
- VIBGUARD® (distribuito da µ-Sen)
- WinTControl® (Flender/Winergy)
Questi sistemi sono stati sviluppati sulla base di criteri essenziali come la lunga durata delle misurazioni, acquisizione dati in diverse gamme di potenza e miglioramento continuo degli algoritmi di valutazione.
Trasmissione e gestione dei dati
Oltre ad adattare il sistema di CM online ai requisiti richiesti, una grande sfida è rappresentata dalla gestione dei dati. La Figura 4 mostra a il modo in cui PRÜFTECHNIK svolge delicata funzione in tutti i suoi sistemi di CM online.
I dati delle turbine eoliche vengono trasmessi via Ethernet all'interno alla centrale e inviati quindi al Centro di Monitoraggio come allegato di una e-mail. Sfruttando una connessione Internet sicura, l'operatore e il Centro di Monitoraggio hanno accesso ai database contenuti in un server centrale.
Johann Loesl, Managing Director,
PRÜFTECHNIK Condition Monitoring
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