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Inspeção de caixas de velocidades de moinhos de vento


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1. Introdução

visual inspection nacelle stracture
A geração de energia eólica é mais económica que a geração de energia nuclear e térmica, e está a crescer rapidamente como uma fonte de energia limpa. O vento natural está disponível gratuitamente, de modo que os principais custos são a construção do gerador de energia eólica e a sua manutenção. Diz-se que as turbinas eólicas têm uma vida útil de 20 anos, assim como as plantas térmicas, as turbinas eólicas requerem inspeções e manutenções periódicas a fim de alcançar estes 20 anos de vida. Ao longo deste período de funcionamento, a caixa de velocidades, lâminas e todas as outras partes de cada turbina eólica são inspeccionados. Ao inspecionar as caixas de engrenagens de turbinas eólicas, a Inspeção Visual Remota é o método mais comprovado e eficaz.

2. Desafios e Soluções

Ao transmitir a força de rotação de uma turbina eólica com um diâmetro de 90 a 200 m para um gerador, a caixa de velocidades opera sob forte tensão e naturalmente, exige inspeção e manutenção.

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(1) Rolamentos do patamar de alta velocidade (HSS-B)

• Desafio

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O veio de alta velocidade é suportado pelos rolamentos do patamar de alta velocidade, localizadas nos lados da frente e de trás do eixo, o que possibilita 1500-1800 rotações por minuto durante a geração de energia.

Se não houver qualquer desalinhamento entre o eixo de alta velocidade e o gerador, pequenas vibrações inesperadas irão ocorrer e podem causar danos nos rolamentos. Os rolamentos do patamar de alta velocidade também podem ser danificados por resíduos estranhos, ar ou humidade contida no óleo de lubrificação. O que é pior, devido à elevada velocidade de rotação dos rolamentos do patamar de alta velocidade, quando um rolo de rolamento se quebra, pode levar à ruptura de outras partes da caixa de velocidades, o que resulta na necessidade de substituir a totalidade da caixa.

• Solução

Wind Turbine High Speed Stage Bearing
Na maioria das caixas de velocidade, rolamentos do patamar de alta velocidade pode ser facilmente acedido usando o videoscópio IPLEX através de uma entrada (abertura) localizado acima dele. O videoscópio IPLEX pode ser inserido num espaço num rolo de rolamento para inspecionar e registrar pequenas imperfeições na superfície do rolo da pista interna e da pista externa. Se você achar que os defeitos têm crescido em relação à inspeção anterior, você pode substituir o eixo de alta velocidade e os rolamentos do patamar de alta velocidade sobre a turbina de vento antes que o dano se espalhe para outras áreas. Isso significa que você pode fazer a manutenção sem diminuir a caixa de velocidades no chão usando um guindaste ou outros dispositivos caros e causando perda de potência durante o reparo.

(2) Rolamentos do patamar de velocidade intermédia (ISS-B)

• Desafio

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O veio intermédio está localizado entre os veios de alta e de baixa velocidade e é suportado pelos rolamentos de fase intermédia de velocidade localizados nos lados dianteiros e traseiros do eixo. Estes rolamentos podem ser danificados pelos mesmos factores como aqueles identificados para o rolamento do patamar de alta velocidade mencionado acima.

• Solução

Wind-Turbine Intermediate Speed Bearing Defect
Os métodos de inspeção dos rolamentos de estágio de alta velocidade são eficazes para os suportes intermediários de palco velocidade também. No entanto, esta inspecção pode ser mais difícil, uma vez que é necessário inserir um endoscópio para além do veio de alta velocidade. Para assegurar uma entrada suave do endoscópio, pode ser inserido através de um tubo guia de semi-flexível, feita de resina e alumínio altamente resistente ao óleo.

(3) Rolamentos de fase planar

• Desafio

visual_inspection_wind_turbine_gearbox_PSB

A força do vento que actua na turbina varia dependendo das influências e características do terreno, a altura do chão e a turbulência causada por alterações no clima. Enquanto esta força variável impõe uma pesada carga para a caixa de velocidades, a engrenagem planar e os rolamentos da fase planar servem para absorver a força variável do vento. Embora a velocidade de rotação seja de apenas 20 a 30 rotações por minuto, a engrenagem planar é sujeita a um esforço significativo aplicado pelo fluxo de ar turbulento. Por esta razão, as inspecções visuais com endoscópios são necessárias não só para rolamentos da fase planar, mas também a engrenagem planar.

• Solução

Wind-Turbine Planetary Speed Bearing Defect
As engrenagens planares têm estruturas complicadas e são geralmente de difícil acesso, mas a eficiência de inspeção pode ser melhorada dramaticamente, inserindo o videoscópio IPLEX através do tubo guia flexível da Olympus com memória de forma para atender a todo e qualquer tipo de inspecção. Além disso, o videoscópio IPLEX de 6,2 mm de diâmetro exterior com um canal de trabalho tem a capacidade para remover o óleo lubrificante dos rolamentos da fase planar, da engrenagem planar ou da ponta do endoscópio através da injecção de ar comprimido a partir da ponta do endoscópio, o qual permite para realizar inspeções com visão clara.

(4) Dentes da engrenagem

• Desafio

As engrenagens trabalham para absorver as tensões do vento que incide nas lâminas da turbina. A força do vento contínuo resulta na deterioração das engrenagens. Apesar da verificação da condição da caixa de velocidades e de ser constantemente monitorada por analisadores de vibrações, a inspeção visual com um endoscópio é essencial a fim de verificar a localização e o nível de danos nas peças da caixa de velocidades, incluindo os dentes da engrenagem.

• Solução

Wind-Turbine GearTooth
Os dentes das engrenagens de cada eixo, também estão sujeitos a inspeções visuais, bem como os rolamentos. Especialmente inspeções da engrenagem do eixo de baixa velocidade, a engrenagem planar e a engrenagem do anel exigir endoscópios. Ao inspecionar estas engrenagens complexas, é preciso ter o cuidado de manter a ponteira fora do alcance do óleo. A Olympus dispõe de tubos guia utilizados para outras inspecções também pode ser usado nesta inspeção. A maioria dos dentes de engrenagem são mais que 10 cm, mas as falhas a ser detectadas são geralmente muito pequenas. Os adaptadores ópticos com focagem ao perto dos videoscópios IPLEX podem ajudar muito na inspeção dos dentes da engrenagem.

(5) Pás da turbina

• Desafio

No geral as inspeções das pás de turbina maiores do que 40 m são realizados durante a produção. Para inspecionar o conjunto sobre o bordo de fuga de uma lâmina, você pode ir até a metade da lâmina, mas não pode ir mais longe porque o espaço torna-se menor em direção à ponta da lâmina. Além disso, as pás da turbina em operação também precisam ser inspecionadas quanto a que estão expostos em ambiente hostil durante todo o ano. Se o furo de drenagem na ponta da lâmina está entupido, a água interna de repente, pode vaporizar no caso de um relâmpago e pode quebrar a lâmina do interior. No inverno, a água interna do furo de drenagem pode congelar e expandir-se para quebrar a lâmina.

• Solução

O pequeno e leve videoscópio da série IPLEX permite-lhe chegar facilmente até à metade da pá e realizar a inspeção visual da ponta da pá.

3. Vantagens Chave com a Olympus

(1) Portabilidade para uma maior eficiência de trabalho por parte dos inspectores

 IPLEX_Videoscopes

Ao inspecionar uma turbina eólica de grande porte, mais alto do que 70 m, os inspectores são obrigados a subir uma longa escada carregando ferramentas de inspeção. A Olympus oferece vários videoscópios que combinam uma excelente qualidade de imagem e portabilidade.

Os modelos IPLEX com a tecnologia PulsarPic revelam detalhes dentro da caixa de velocidades com imagens brilhantes e nítidas, pois ajustam com precisão o volume de luz para reduzir a reflexão que muitas vezes ocorre durante a observação das partes metálicas. A tecnologia TrueFeel de articulação permite que um operador controle com precisão a articulação dentro da caixa de engrenagens, evitando que a ponta do endoscópio toque no óleo lubrificante que fica sobre as engrenagens.

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O equipamento IPLEX do tamanho da palma da mão pode ser confortavelmente transportado mesmo para chegar a locais complicados como o topo das torres das turbinas eólicas.

(2) Performance óptica excelente para uma clara observação da superfície dos rolamentos

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Os rolamentos são os mais comumente inspecionados de todas as partes numa caixa de velocidades de turbinas eólicas e os endoscópios adequados variam de acordo com os projetos e os locais dos rolamentos. Os videoscópios IPLEX com diâmetros de 4 mm e até 8.5 mm podem alternar a ampliação e direção de visão para uma observação ideal, alterando os adaptadores ópticos na ponteira do videoscópio. Ao utilizar um adaptador óptico de 120 ° de campo de visão e de focagem ao perto torna-se possível observar superfícies de apoio num grande campo de visão, inserindo o endoscópio num pequeno espaço de um rolo de rolamento.

(3) Ferramentas especializadas para uma clara observação de partes grandes das engrenagens

Todas as caixa de velocidades são lubrificadas com óleo, assim, uma grande quantidade de óleo permanece sobre as engrenagens e rolamentos, mesmo depois de a caixa de velocidades estar parada. Ao inspecionar estas peças com um endoscópio, você precisa para manter as lentes livres de óleo. Os videoscópios IPLEX de diâmetro externo 6,2 milímetros com um canal de trabalho interno tem a capacidade de usar um fino tubo de ar e pode limpar o óleo das engrenagens e superfícies de apoio através da injeção de ar no tubo. Mesmo que o óleo adira à ponta da lente, esta pode ser limpa da mesma forma, isto elimina a necessidade de limpar frequentemente o óleo da ponta do endoscópio.

Além disso, existem alguns casos em que uma grande quantidade de luz que é necessária para a inspecção de engrenagens. O tubo guia flexível LED da Olympus feito por encomenda, pode ser facilmente inserido nas caixas de velocidades por meio de uma porta de acesso e fornecer iluminação adicional para as peças.

(4) O Software Assistente de Inspeção, para uma inspeção fiável

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Numa inspecção de caixa de velocidades com um endoscópio, é comum gravar 100 a 400 imagens. As imagens de inspeção de rolamentos que suportam os vários eixos são muito semelhantes entre sí, de modo que você terá que fazer um grande esforço para classificar corretamente as imagens similares durante e após as inspecções.

Nesta situação, o Software Assistente de Inspeção é a solução. Através da realização de uma inspecção, com as guias de software, você pode classificar imagens de inspeção com diagnóstico em pastas e adicionar comentários às imagens. Após a inspeção, você pode rapidamente fazer um relatório com mais de 50 imagens, utilizando o software no seu próprio formato de relatório personalizado.

(5) Equipamentos de inspeção para além da inspecção visual remota

A Olympus também fornece detectors de defeitos por ultrasons e analizadores de fluorescência de raios X para apoiar as inspecções de instalações de energia eólica.

Os detectores de defeitos por ultrasons permitem detectar danos no interior das pás da turbina. Além disso, com o nosso analisador de raios-X portátil, você pode esclarecer imediatamente o tipo, tamanho e quantidade de metal presentes nas caixas de velocidades, analizando o óleo de lubrificação nos locais de inspecção.

Olympus IMS
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