Gestores de ativos, operadores e operadores de turbinas eólicas têm dois objetivos principais: 1) otimizar a disponibilidade das turbinas eólicas e 2) executar a estratégia de manutenção mais econômica possível. Neste artigo, explicamos como o monitoramento de vibração contribui para otimizar a disponibilidade e a eficiência da manutenção das turbinas eólicas.
O monitoramento de vibração fornece informações sobre o sistema de transmissão das turbinas eólicas
Toda máquina rotativa industrial está sujeita a vibrações, mas quando as vibrações aumentam em um ou mais pontos da máquina, é importante determinar a causa. As consequências de vibrações excessivas não devem ser subestimadas, pois podem ter consequências catastróficas para as pessoas, o meio ambiente e a própria máquina.
No caso das turbinas eólicas, é, portanto, importante monitorar todos os componentes do sistema de transmissão (eixo de baixa velocidade, eixo de alta velocidade, caixa de engrenagens e gerador) quanto a vibrações, pois a detecção precoce do aumento das vibrações e a determinação de sua causa reduzem significativamente a chance de incidentes, custos elevados inesperados e redução da vida útil.
Sensores de vibração no sistema de transmissão
Todo o sistema de transmissão é equipado com sensores de vibração que medem continuamente as vibrações de todos os componentes e as enviam para um sistema de aquisição de dados. Os dados são então processados e armazenados, e periodicamente analisados por especialistas em vibração utilizando software de análise avançado. Ao analisar periodicamente as turbinas eólicas, forma-se uma tendência, permitindo que o especialista em vibração obtenha insights sobre a condição do sistema de transmissão por meio da análise de tendências.
Otimização da disponibilidade operacional de turbinas eólicas
Vamos primeiro examinar o primeiro objetivo, 1) otimizar a disponibilidade das turbinas eólicas. A disponibilidade operacional ideal é alcançada minimizando a chance de paradas inesperadas, maximizando a vida útil e otimizando o desempenho.
Minimizar paradas inesperadas; maximizar o rendimento
Sem uma boa avaliação periódica do comportamento vibratório dos componentes rotativos e, consequentemente, do estado da máquina, a chance de paradas inesperadas é alta. Por exemplo, se ocorrer um dano no rolamento e ele não for percebido a tempo devido à falta de conhecimento sobre o estado do rolamento, será necessário iniciar toda uma operação em curto prazo para substituir esse rolamento. Com o monitoramento e a análise periódicos de vibração, um rolamento defeituoso como esse pode ser detectado mais cedo e melhor antecipado, reduzindo significativamente os custos de reparo.
Além disso, a análise de tendências mencionada contribui para otimizar o rendimento. A análise de tendências pode determinar se um rolamento com danos iniciais ainda pode operar de maneira econômica durante a estação com maior potencial eólico (do outono à primavera), ou se pode ser necessário limitar temporariamente a velocidade máxima da respectiva turbina eólica até o verão, quando geralmente há menos vento.
Prolongando a vida útil com medições de vibração
Ao obter uma percepção precoce do aumento dos níveis de vibração no sistema de transmissão, o monitoramento de vibração pode ajudar a identificar fatores que poderiam afetar a vida útil da turbina eólica. Isso permite que proprietários e operadores tomem medidas para prolongar a vida útil das turbinas e melhorar a disponibilidade geral.
Otimização do desempenho
Sistemas de monitoramento de vibração também podem ser usados para otimizar o desempenho de turbinas eólicas. Ao analisar os dados, os engenheiros podem ajustar a operação das turbinas para maximizar a produção de energia sem comprometer a segurança. Isso contribui para uma maior disponibilidade, melhorando o rendimento das turbinas eólicas.
Otimização da eficiência da manutenção de turbinas eólicas
E agora vamos examinar o segundo objetivo, 2) executar a estratégia de manutenção mais econômica possível. Uma estratégia de manutenção eficiente é alcançada tornando a manutenção planeável ou seguindo uma estratégia de manutenção preditiva.
Por diversas razões relacionadas a custos, tornar a manutenção das turbinas eólicas planeável é essencial para uma manutenção eficiente. O foco está fortemente em manter os trabalhos no sistema de transmissão no topo da torre, já que os custos aumentam significativamente quando esses trabalhos precisam ser realizados na base da torre. Infelizmente, às vezes é inevitável que os trabalhos no sistema de transmissão precisem ser realizados na base da torre. Nesse caso, uma avaliação antecipada das condições da máquina é essencial para tornar a manutenção planeável, devido à complexidade do processo logístico. Isso começa com a obtenção das licenças necessárias, o que leva pelo menos 12 semanas; o agendamento de uma das poucas equipes especializadas disponíveis; o agendamento de um guindaste especial, que também é escasso e transportado por cerca de 40 caminhões; o agendamento das ferramentas adequadas para manter o restante do sistema de transmissão no lugar, que também são escassas; e a obtenção da peça correta para a máquina.
Além disso, pode haver custos adicionais a serem considerados, como custos de indenização para situações em que agricultores vizinhos tenham que sacrificar parte de sua colheita para conceder acesso às turbinas eólicas. Também pode ser necessário construir pontes sobre valas, e deve-se levar em conta as influências sazonais e climáticas que dificultam a construção com guindastes devido a altas velocidades do vento ou terrenos lamacentos.
Tudo isso significa que, quando a manutenção pode ser planejada por meio do monitoramento de vibração e da análise periódica de vibração (e técnicas adicionais), ela pode ser realizada de maneira mais eficiente.
