Efficienza
Soluzione dei guasti precoci dei cuscinetti dell’albero principale
Perché il TDI è una delle soluzioni migliori per l'energia eolica
Con la crescita del settore dell’energia eolica, cresce anche la domanda di parti e servizi che la rendono possibile. Gli investimenti di Timken nell’eolico negli ultimi 15 anni stanno ripagando l’azienda, con ricavi nel settore eolico in crescita del 17% del CAGR negli ultimi 5 anni, più del doppio del tasso di crescita medio del settore.
Timken offre al settore una varietà di prodotti, come rivestimenti, sistemi di lubrificazione e prodotti per il controllo della torsione. I cuscinetti ingegnerizzati svolgono un ruolo fondamentale per l’energia eolica, con il cuscinetto a doppi rulli interni conici (Tapered Double Inner: TDI) dell’albero principale come raccomandazione principale.
Abbiamo parlato con Caleb Chovan, l’ingegnere applicativo responsabile a supporto del settore dell’energia eolica, per capire perché il TDI rappresenti un prodotto rivoluzionario.
Una delle cose migliori del mio lavoro è avere la libertà di progettare e portare sul mercato prodotti nuovi e innovativi.Caleb Chovan Principal Mechanical Engineer
D: Perché il cuscinetto TDI è stato sviluppato originariamente per le turbine eoliche?
Chovan: Il TDI è nato da un grave problema che stava affrontando il settore. Molte apparecchiature originali (Original Equipment: OE) venivano fornite con cuscinetti orientabili a rulli (Spherical Roller Bearing: SRB) per l’albero principale e quando le turbine raggiungevano la potenza di 1,5 MW, quei cuscinetti iniziavano a guastarsi, molto prima del previsto.
La sostituzione era estremamente costosa, a volte comportava un costo di servizio per la gru pari a 150.000 $, una spesa enorme non pianificata per qualsiasi azienda che cercava di guadagnare con una turbina eolica che avrebbe dovuto durare 20 anni, ma che smetteva di funzionare dopo sei o otto anni.
Uno dei nostri clienti, un produttore di energia eolica negli Stati Uniti, aveva un numero enorme di quelle turbine installate nei parchi eolici in diverse parti del paese. I nostri ingegneri hanno lavorato con la sua azienda per sviluppare un cuscinetto a rulli conici che potesse sostituire il cuscinetto sferico originale e fornire prestazioni migliori.
D: Gli ingegneri Timken hanno ricevuto alcuni premi per il loro lavoro sui rivestimenti. Perché non applicare semplicemente un rivestimento su un SRB di ricambio?
Chovan: Il Rivestimento Timken ES302 può prolungare in modo significativo la durata del cuscinetto senza modificare il design del cuscinetto, e questa è certamente un’opzione per i cuscinetti dell’albero principale. Il rivestimento protettivo aggiunge una seconda linea di difesa per rallentare il processo di usura causato dallo slittamento tra rulli e supporto di rotolamento. Tale slittamento causa una usura eccessiva del supporto del cuscinetto e può causare un guasto precoce del cuscinetto stesso.
La sostituzione dell’SRB con un TDI, del resto, è stata studiata apposta per eliminare lo slittamento dei rulli e allunga anche la durata dei cuscinetti del riduttore. Gli SRB, in base alla progettazione, hanno gioco al loro interno, il che può far fluttuare l’albero principale assialmente. Quando si muove troppo, apporta carichi indesiderati nel riduttore, che si trova proprio dietro al cuscinetto dell’albero principale.
Quando passiamo a un TDI, possiamo creare un sistema rigido senza alcun gioco nel cuscinetto, essenzialmente bloccando quel cuscinetto in posizione e costringendolo a sostenere tutti i carichi per cui è progettato. In questo modo, nessuno di questi carichi viene trasferito ai cuscinetti del riduttore. Lavoriamo con i clienti per decidere quale soluzione abbia più senso nel loro caso particolare.
Il cuscinetto TDI è progettato per eliminare lo slittamento dei rulli negli alberi principali delle turbine eoliche.
D: Come hanno resistito nel tempo i cuscinetti TDI sul campo?
Chovan: Abbiamo ispezionato un prototipo dopo che aveva funzionato per due anni ed era in ottime condizioni, sembrava quasi nuovo di zecca. Altri due sono stati recentemente rimossi dopo cinque anni e mezzo di funzionamento perché le turbine in cui erano in funzione sono state modificate con apparecchiature che producono più Mega Watt. I primi dati indicano che questi cuscinetti sarebbero durati molto più a lungo dei cuscinetti OE originali se l’apparecchiatura non fosse stata aggiornata.
Il settore sta subendo continui cambiamenti, quindi può volerci molto tempo per testare una nuova tecnologia. Ciò che è chiaro è che i TDI Timken sono diventati più popolari tra i nostri clienti dell’energia eolica, che li utilizzano sempre di più per sostituire i cuscinetti guasti nelle loro flotte di turbine.
In questo senso, stiamo attualmente lavorando a una nuova versione del TDI che cambierà il processo di manutenzione delle turbine sul posto. Non vedo l’ora di approfondire il discorso con i clienti.
D: Com’è lavorare nel campo dell’energia eolica, in questo momento storico?
Chovan: È un settore davvero giovane e in rapida crescita. L’elettricità globale generata dall’eolico è aumentata dell’11% nel 2020. Tutti si impegnano per trovare le soluzioni migliori, quindi è incredibilmente stimolante e gratificante contribuire a tutte quelle idee in competizione che stanno contribuendo a portare più potenza senza emissioni nelle case e nelle aziende di tutto il mondo.
È stato divertente guardare: Man mano che i costi scendono, aumentano gli investimenti e improvvisamente eccoci qui, con un settore che ha senso non solo dal punto di vista del clima, ma anche dal punto di vista della redditività aziendale.
Published: 2021/05/17