A generátor élettartamának meghosszabbítása szigetelt csapágyak segítségével

A szélturbina-generátor csapágyak egyre inkább ki vannak téve a nagyfrekvenciás elektromos áramnak, azonban a védelmük megoldható olyan szigetelt változatok beszerelésével, amelyek magas páratartalom mellett is jól teljesítenek – magyarázta Alexander Strobel, az SKF alkalmazástechnikai mérnöke.
A csapágyak mostoha körülmények között működnek – és a szélturbina-generátor belsejében történő üzemelés jelenti az egyik legnagyobb kihívást. A zord üzemi feltételek mellett a generátorcsapágyak cseréje is bonyolult és költséges művelet. Ezeknek a csapágyaknak ki kell tartaniuk, bármi is éri őket.
Ezenfelül az elektromos berendezések – többek között a generátorok – rendelkeznek néhány olyan jellemzővel, amely önmagában is kihívást jelent. Amikor az elektromos áram áthalad a gördülőcsapágyakon, fennáll az elektromos erózió kockázata – ez pedig veszélyeztetheti a berendezés megbízhatóságát. Az erózió károsíthatja a csapágyakat, különösen az utóbbi években széles körűen alkalmazott, frekvenciaváltóval hajtott berendezések – például vontatómotorok, villanymotorok és generátorok – esetében. A csapágy-meghibásodás gépleálláshoz, költséges karbantartáshoz és termeléskieséshez vezet.
A probléma első jele általában a hőmérséklet emelkedése. Az állapotfelügyeleti rendszerek ezt érzékelik, habár más jelek is utalhatnak erre a problémára – például a kenőanyag elfeketedése (amely a megemelkedett hőmérséklet miatt megég).
Ezzel egy időben a csapágy rezgése is megváltozik. Ezt a berendezés megnövekedett zajszintje jelzi – illetve a rezgésfelügyeletre szolgáló szenzorok is érzékelhetik, ha telepítve vannak a berendezésre. A jelenség magyarázata az, hogy a csapágyon áthaladó nagyfrekvenciájú áram mikroméretű kipattogzódást okoz a felületen, és ez a rezgésszint növekedéséhez vezet.
A szélturbinákban használt generátorok még inkább hajlamosak a károsodásra: szélsőséges körülményeknek vannak kitéve (beleértve az ingadozó hőmérsékleteket, a változó terheléseket és a sós tengeri levegőt); távoli elhelyezkedésük miatt pedig gyakorlatilag karbantartásmentesen kell üzemelniük – mivel nem érhetőek el olyan könnyen, mint a gyárban működő berendezések.
 
Az egyetlen módszer annak 100%-os megerősítésére, hogy a csapágykárosodást elektromos áram okozta, ha a csapágyat leszerelik, és elemzés céljából eljuttatják a gyártójához – ahol azt kettévágják és kielemezik a sérüléseit. Ha a szakemberek megállapítják, hogy a meghibásodást elektromos erózió okozta, akkor a hibaok ismeretében már kezelni lehet a problémát.
A megbízható megoldás felé vezető úton az első lépés az, hogy meg kell győződni az elektromos rendszer megfelelő beállításáról, beleértve az áramellátást, a kapcsolókat, a kábeleket, a keféket és a földelést.
Egy jól beállított rendszernél elengedhetetlen a megfelelő alkatrészek használata – ez nem oldja meg teljesen a problémát, azonban elősegíti a csapágy élettartamának meghosszabbítását az olyan tényezőkkel szemben, mint például az áramszivárgás.
Sikeres védelem szigeteléssel
Az ilyen helyzetekben a biztonság tovább növelhető egy szigetelt csapágy használatával – például az SKF INSOCOAT sorozatából -, amelynél egy hozzáadott réteg elősegíti a csapágyak védelmét és meghosszabbítja a csapágy-élettartamot. Ezek a csapágyak speciális bevonattal rendelkeznek, amely megakadályozza az elektromos áram áthaladását még magas páratartalom esetén is – a védelmet biztosító egyedülálló tömítőanyagnak köszönhetően. Mivel a páratartalom csökkenti a standard szigetelőréteg hatékonyságát, az INSOCOAT csapágyakon található védőbevonat rendkívüli előnyt biztosít azokban az országokban, amelyek kihívást jelentő éghajlattal rendelkeznek. Ilyen országok például Kína és India, ahol az INSOCOAT csapágyakat széles körben alkalmazzák a szélturbina-generátorokban. Az INSOCOAT csapágyak speciális plazmaszórással felvitt alumínium-oxid bevonattal rendelkeznek. A bevonat egyenletes vastagsága hatékonyabb védelmet nyújt – mivel az elektromos áram mindig megtalálja a „leggyengébb pontot”. Az egyrétegű bevonat felvihető a belső vagy a külső gyűrű külső felületére. Generátorokhoz – és általában a nagyobb csapágyak esetén – előnyösebb, ha a bevonat a belső gyűrűn található. Ez a csapágykivitel a legtöbb méretben rendelkezésre áll. Egyedi alkalmazások esetén azonban ajánlott előre ellenőrizni az elérhetőséget. A belső gyűrűre felvitt bevonat csökkenti a csapágyrendszer elektromos kapacitását, és ezáltal megnöveli az impedanciát – tehát fokozza az elektromos áram hatása elleni védelmet.
Az INSOCOAT csapágyak a standard csapágyakkal azonos hőmérsékleti tartományban működnek és a méreteik is megegyeznek, így közvetlenül helyettesíthetők – azaz nem okoz problémát a szigetelt csapágy beszerelése. A standard csapágyak INSOCOAT csapágyakra történő cseréje egyszerű eljárás, amely nem igényel különleges eszközöket vagy feltételeket. A SKF eddig 100 mikron rétegvastagságú INSOCOAT csapágyakat kínált. Azonban most bevezeti az új generációt, 300 mikron rétegvastagsággal – ez magasabb szintű védelmet biztosít.
Sajnos végül mindig az elektromos áram győz, tehát a szigetelő rétegeken alapuló bármilyen megoldás csak enyhítheti – nem oldja meg véglegesen – az áramszivárgással kapcsolatos problémákat. Az SKF-INSOCOAT csapágyak által nyújtott extra védelem azonban meghosszabbítja a csapágy élettartamát és megakadályozza a gépleállást – ezáltal fokozza a szélturbina energiatermelésének gazdaságosságát és hatékonyságát.

- Hirdetés -

Akár ez is tetszhet