磁性オイルろ過がギアボックスの長時間の動作にどのように役立つか

ポール・ドヴォルザーク著 | 2016 年 11 月 3 日

ランディ・ヨント/ 運営担当副社長 / FilterMag

ランディ・ヨント

国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) によると、タービンのダウンタイムの最大の原因はギアボックスの問題です。 風力発電業界は、ギアボックスが 20 年間機能しない理由を解明しつつありますが、状態監視システムや定期的なオイル分析を通じてギアボックスを注意深く監視し続ける必要があります。 ギアボックスに細心の注意が必要な理由は、特に高速シャフトのベアリングの故障です。 現在、ベアリングの故障のほとんどは、最終的にはギアボックスの交換につながります。

NREL はまた、タワーを支える高速シャフトの交換にかかる平均コストが約 46,000 ドルであると述べています。 さらに悪いことに、ギアボックスの交換にかかる平均コストが高くなります。 約424,000ドルです。

一般的な風力タービンの設置では、FilterMag XT8PR をギアボックス オイル フィルターの周りに巻き付けます。 ステンレススチールのバンドが磁石をアルミニウムのフィルターハウジングに固定します。 捕集された粒子は、フィルター交換時にハウジングの内壁から拭き取られます。

しかし、磁気濾過を使用して故障したベアリングから破片を捕捉し、早期に検出することで、単一のベアリング故障に対してオペレータのコストを 30 万ドル以上節約できる可能性があります。 また、ギアボックスが洋上風力タービンに設置される場合、一部の 8 MW ユニットと同様に、ギアボックスの動作寿命が長いことがさらに重要になります。

一般に、ベアリングの故障がすぐに検出され、ギアボックスの残りの部分への損傷が制御されれば、ギアボックスを交換する代わりにベアリングを交換できると考えられています。 早期のボアスコープ評価による状態監視により、ベアリングの問題を特定できます。 最も有害な粒子のサイズは 10 µm 未満で、標準的な濾過を通過できるほど小さいです。 磁気濾過は、ゆっくりと故障するベアリングによって発生する破片を捕捉することで、ギアボックスの残りの部分への付随的損傷を軽減します。

ギアボックス オイル中の微細な鋼粒子の磁気捕捉をテストするために、ギアボックス オイル分析によって監視された 3 台の 1.5MW 風力タービンのそれぞれに、既存のフィルター ハウジングに一対の磁気フィルターが取り付けられました。 Hydac 5μm フィルターを各タービンに使用しました。 磁石設置後 1、2、4 か月後に油のサンプリングを実施しました。

従来の 5μm フィルターを使用した磁気濾過を受けたギアボックス オイルの分析では、オイル汚染が全体で 78% 減少し、これによりベアリング寿命が 50% 長く、ギア寿命が 30% 長くなると計算されています。

このテストでは、4 か月後に総粒子数を 78% 削減できることが実証されました。 ISO 4406 粒子の平均数は 2014 年 19 月 17 日から 2012 年 17 月 15 日に変更されました。 Noria Corporation のデータによると、この 2 つのコードドロップの変更は、ベアリングの寿命が 50% 長くなり、ギアの寿命が 30% 長くなることを示しています。 Noria は、タルサに本拠を置くトライボロジーのコンサルティングおよびトレーニング会社です。

磁気フィルターは、ほとんどの既存のオイルフィルターに使用できます。 スピンオン オイル フィルターの外径またはフィルター キャニスターの外径によって、どのユニットが特定の用途に適合するかが決まります。 磁気トラップは油圧システムでも機能します。

FilterMag が取り付けられた典型的なスピンオン オイル フィルターを解剖して、磁石によって捕らえられ、所定の位置に保持された鋼粒子を示しました。 右側の画像は、捕捉された粒子の顕微鏡像であり、すべて 20 ミクロン未満です。

磁気フィルターは再利用可能であり、通常、取り付けられている機器よりも長持ちします。 他のタイプの磁気濾過も利用できますが、通常はインラインの配管設備が必要です。