Como a filtragem magnética de óleo ajuda as caixas de engrenagens a trabalhar por mais tempo

Por Paul Dvorak | 3 de novembro de 2016

Randy Yount/ VP de Operações / FilterMag

Randy Yount

De acordo com o National Renewable Energy Lab (NREL), os problemas da caixa de engrenagens são a causa número um do tempo de inatividade da turbina. Embora a indústria eólica esteja entendendo por que as caixas de engrenagens não funcionam por 20 anos, ainda é necessário ficar de olho nelas por meio de sistemas de monitoramento de condição e análises regulares de óleo. A razão pela qual uma caixa de câmbio precisa de muita atenção é a falha dos rolamentos, especialmente no eixo de alta velocidade. Atualmente, a maioria das falhas de rolamentos acaba resultando em uma troca de caixa de engrenagens.

O NREL também cita o custo médio para trocar uma torre de suporte de eixo de alta velocidade em cerca de US$ 46.000. O pior é o custo médio para trocar a caixa de câmbio. É cerca de US $ 424.000.

Uma instalação típica de turbina eólica envolve um FilterMag XT8PR em torno de um filtro de óleo da caixa de engrenagens. Uma faixa de aço inoxidável prende os ímãs ao alojamento do filtro de alumínio. As partículas capturadas são limpas da parede interna do invólucro durante a troca do filtro.

No entanto, usar a filtragem magnética para capturar os detritos de um rolamento com falha, juntamente com a detecção precoce, pode economizar mais de US$ 300.000 para o operador por uma única falha de rolamento. E quando as caixas de engrenagens são instaladas em turbinas eólicas offshore, como será em algumas unidades de 8 MW, uma longa vida útil da caixa de engrenagens é ainda mais importante.

É geralmente aceito que, quando um rolamento defeituoso é detectado em breve e os danos ao restante da caixa de engrenagens são controlados, é possível substituir um rolamento em vez de ter que trocar a caixa de engrenagens. O monitoramento da condição com uma avaliação precoce do boroscópio pode identificar o problema do rolamento. As partículas mais prejudiciais têm menos de 10 µm de tamanho, pequenas o suficiente para passar pela filtração padrão. A filtragem magnética pode mitigar os danos colaterais ao restante da caixa de engrenagens, capturando os detritos gerados por um rolamento que falha lentamente.

Para testar a captura magnética de partículas finas de aço no óleo da caixa de engrenagens, três turbinas eólicas de 1,5 MW monitoradas pela análise do óleo da caixa de engrenagens foram equipadas com um par de filtros magnéticos em suas carcaças de filtro existentes. A filtração Hydac 5µm foi usada em cada turbina. A amostragem de óleo foi realizada em 1, 2 e 4 meses após as instalações do ímã.

A análise do óleo da caixa de engrenagens submetido à filtração magnética com um filtro convencional de 5 µm revelou uma redução geral de 78% na contaminação do óleo, o que leva a uma vida útil do rolamento 50% mais longa e vida útil da engrenagem 30% mais longa.

O teste demonstrou que uma redução de 78% no total de partículas foi possível após quatro meses. A contagem média de partículas ISO 4406 mudou de 19/17/14 para 17/15/12. De acordo com dados da Noria Corporation, essa mudança de duas quedas de código indicaria que os rolamentos poderiam durar 50% mais e as engrenagens 30% mais. A Noria é uma empresa de consultoria e treinamento em tribologia com sede em Tulsa.

Filtros magnéticos estão disponíveis para a maioria dos filtros de óleo existentes. O diâmetro externo de um filtro de óleo rosqueado ou o diâmetro externo de uma caixa de filtro determina qual unidade se adapta a uma determinada aplicação. As armadilhas magnéticas também funcionam em sistemas hidráulicos.

Um filtro de óleo spin-on típico que foi equipado com um FilterMag foi dissecado para mostrar as partículas de aço capturadas e mantidas no lugar pelos ímãs. A imagem à direita é uma visão microscópica de partículas capturadas todas menores que 20 mícrons.

Os filtros magnéticos são reutilizáveis ​​e geralmente duram mais que o equipamento no qual estão instalados. Outros tipos de filtragem magnética estão disponíveis, mas geralmente requerem equipamentos de encanamento em linha.