Как магнитная фильтрация масла помогает коробкам передач работать дольше

Пол Дворжак | 3 ноября 2016 г.

Рэнди Йонт/ Вице-президент по операциям / FilterMag

Рэнди Йонт

По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), проблемы с коробкой передач являются основной причиной простоя турбин. Хотя ветроэнергетика уже понимает, почему редукторы не работают в течение 20 лет, за ними по-прежнему необходимо внимательно следить с помощью систем мониторинга состояния и регулярного анализа масла. Причина, по которой коробка передач требует пристального внимания, — выход из строя подшипников, особенно на быстроходном валу. В настоящее время большинство неисправностей подшипников в конечном итоге приводят к замене коробки передач.

NREL также указывает, что средняя стоимость замены опорной башни высокоскоростного вала составляет около 46 000 долларов. Что еще хуже, так это средняя стоимость замены коробки передач. Это около 424 000 долларов.

В типичной установке ветряной турбины FilterMag XT8PR оборачивается вокруг масляного фильтра коробки передач. Лента из нержавеющей стали крепит магниты к алюминиевому корпусу фильтра. Уловленные частицы вытираются с внутренней стенки корпуса во время замены фильтра.

Однако использование магнитной фильтрации для улавливания мусора из вышедшего из строя подшипника, а также раннее обнаружение могут сэкономить оператору более 300 000 долларов США в случае отказа одного подшипника. А когда редукторы устанавливаются на морских ветряных турбинах, как они будут установлены на некоторых энергоблоках мощностью 8 МВт, длительный срок службы редуктора становится еще более важным.

Принято считать, что если неисправный подшипник обнаружен достаточно быстро и повреждение остальной части коробки передач устранено, тогда можно заменить подшипник вместо замены коробки передач. Мониторинг состояния и ранняя оценка с помощью бороскопа могут выявить проблему подшипника. Наиболее опасные частицы имеют размер менее 10 мкм, что достаточно для прохождения стандартной фильтрации. Магнитная фильтрация может смягчить побочный ущерб остальной части коробки передач, улавливая мусор, образующийся в результате медленного выхода из строя подшипника.

Чтобы проверить магнитный захват мелких частиц стали в трансмиссионном масле, три ветряные турбины мощностью 1,5 МВт, контролируемые с помощью анализа трансмиссионного масла, были оснащены парой магнитных фильтров в существующих корпусах фильтров. На каждой турбине использовалась фильтрация Hydac 5 мкм. Отбор проб масла проводился через 1, 2 и 4 месяца после установки магнита.

Анализ трансмиссионного масла, подвергнутого магнитной фильтрации с помощью обычного 5-микронного фильтра, выявил общее снижение загрязнения масла на 78 %, что приводит к расчетному увеличению срока службы подшипников на 50 % и срока службы шестерен на 30 %.

Испытание показало, что через четыре месяца возможно снижение общего количества частиц на 78%. Среднее количество частиц по стандарту ISO 4406 изменилось с 17.19.14 на 15.17.12. По данным корпорации Noria, изменение двух пунктов кода будет означать, что подшипники смогут прослужить на 50% дольше, а шестерни — на 30%. Noria — это консалтинговая и обучающая компания в области трибологии, расположенная в Талсе.

Магнитные фильтры доступны для большинства существующих масляных фильтров. Внешний диаметр навинчиваемого масляного фильтра или внешний диаметр фильтрующего контейнера определяет, какой блок подходит для конкретного применения. Магнитные ловушки также работают в гидравлических системах.

Типичный навинчиваемый масляный фильтр, оснащенный фильтром FilterMag, был разобран, чтобы показать, как стальные частицы улавливаются и удерживаются на месте магнитами. Изображение справа представляет собой микроскопическое изображение захваченных частиц размером менее 20 микрон.

Магнитные фильтры многоразовые и обычно служат дольше оборудования, на котором они установлены. Доступны и другие типы магнитной фильтрации, но, как правило, для них требуется встроенное сантехническое оборудование.