I cuscinetti impiegati negli impianti eolici devono soddisfare due requisiti fondamentali: prestazioni elevate e lunga durata in condizioni gravose. Questo vale soprattutto in ambito offshore, dove vengono utilizzate turbine con potenze sempre maggiori. NSK ha recentemente avviato la produzione di cuscinetti per turbine da 9,5 MW e sta gi\u00e0 sviluppando cuscinetti per turbine offshore da 12 MW.<\/p>\n
di Elena Magistretti<\/em><\/p>\n Le prestazioni non sono l\u2019unica esigenza quando si parla di cuscinetti per turbine eoliche. In mare, a causa dei forti venti, i rotori e, di conseguenza, tutta la catena cinematica, sono soggetti a carichi statici e dinamici ancora pi\u00f9 gravosi. Cuscinetti principali a due corone di rulli conici<\/strong> Cuscinetti integrati a corone di rulli conici e cilindrici<\/strong> Cricche bianche sotto la lente<\/strong> Applicazione del Condition Monitoring<\/strong> I cuscinetti impiegati negli impianti eolici devono soddisfare due requisiti fondamentali: prestazioni elevate e lunga durata in condizioni gravose. Questo vale soprattutto in ambito offshore, dove vengono utilizzate turbine con potenze sempre maggiori. NSK ha recentemente avviato la produzione di cuscinetti per turbine da 9,5 MW e sta gi\u00e0 sviluppando cuscinetti per turbine offshore da …<\/p>\n","protected":false},"author":9,"featured_media":4315,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[50],"tags":[109],"class_list":["post-4314","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-applicazioni","tag-nsk"],"openstation_lock":null,"openstation_contributors":[],"openstation_attached_media":[4315],"yoast_head":"\n
\nNelle turbine eoliche a terra i cuscinetti principali sono soggetti a carichi fino a 1 MN, mentre in ambienti offshore il carico \u00e8 pi\u00f9 elevato.
\nAumentano progressivamente anche le esigenze in termini di maggiore durata dei cuscinetti per le turbine eoliche. I costruttori indicano che i cuscinetti devono essere progettati per una durata di 175.000 ore, equivalente a 20 anni.
\nTuttavia, a causa dei costi di investimento elevati e delle difficolt\u00e0 di accesso ai parchi offshore, viene specificato un target di 25 anni, che rappresenta una grande sfida a causa dei carichi dinamici estremamente elevati e delle condizioni ambientali avverse.<\/p>\n
\nQuesti fattori chiaramente incidono sulla scelta dei cuscinetti. Nelle turbine eoliche ad azionamento diretto, per il cuscinetto principale vengono scelti sempre pi\u00f9 spesso cuscinetti a due corone di rulli conici.
\nRispetto ai cuscinetti a rulli cilindrici che venivano impiegati in passato, i cuscinetti a rulli conici offrono il vantaggio del precarico regolabile, che consente di ottenere una maggiore rigidezza del sistema.
\nQuesti cuscinetti hanno diametri interni fino a 2,7 metri, un aspetto che sfida anche i metodi di progettazione e fabbricazione pi\u00f9 avanzati.
\nNel caso di sistemi a ingranaggi, il peso dei componenti di azionamento aggiuntivi viene compensato dal fatto che il generatore pu\u00f2 avere un design pi\u00f9 compatto. Esistono diversi concetti progettuali per il cuscinetto principale del rotore in ogni categoria di potenza. Gli impianti fino a 5 MW utilizzano solitamente cuscinetti radiali orientabili a rulli, mentre per potenze di 6 MW e superiori la preferenza va a soluzioni con due cuscinetti a rulli conici oppure cuscinetti con due corone di rulli conici abbinati a un cuscinetto a rulli cilindrici.<\/p>\n
\nNelle catene cinematiche a ingranaggio, sono molto diffusi i riduttori con pignoni a rulli satellite a due o tre stadi. Spesso questi stadi sono abbinati a uno stadio a ingranaggi elicoidali. Per molti anni sono stati utilizzati preferibilmente ingranaggi satellite integrati. Per questa applicazione NSK ha sviluppato (in stretta collaborazione con un costruttore di riduttori) cuscinetti a corone multiple di rulli conici e cilindrici privi di anello esterno. Pertanto il foro delle ruote satellite viene utilizzato come pista di rotolamento esterna del cuscinetto.
\nIn alcune applicazioni si utilizzano cuscinetti a quattro corone di rulli cilindrici integrati. Con quattro satelliti per ogni stadio, ogni set di cuscinetti comprende 16 corone complessivamente. Per ottenere un carico omogeneo su tutti i cuscinetti, il foro e i diametri circoscritti dell\u2019intero set di cuscinetti devono avere tolleranze molto ristrette.
\nUn\u2019alternativa \u00e8 acquistare tutti i cuscinetti per una turbina dallo stesso fornitore ed \u00e8 anche la ragione per cui, dopo vent\u2019anni di sviluppo, NSK ha deciso di ampliare la gamma di prodotti della Wind Business Unit.<\/p>\n
\nConsiderate le dimensioni dei cuscinetti impiegati nelle turbine eoliche offshore e le difficolt\u00e0 di accedere agli impianti, l\u2019industria eolica \u00e8 molto attenta all\u2019incidenza dei danni sui cuscinetti. La competenza tecnica consente di eliminare praticamente qualsiasi forma di danno ai cuscinetti: metodi di progettazione avanzati, uniti all\u2019impiego di acciai con un alto grado di purezza, hanno permesso, ad esempio, di eliminare i classici cedimenti dei cuscinetti dovuti a fatica.
\nUn elemento oggetto di indagini accurate sono le cricche bianche (WEC), sintomo di danni che insorgono in una fase relativamente precoce della vita del cuscinetto. I segni tipici sono strutture bianche sotto la superficie (da qui il nome) che portano alla formazione di cricche e, infine, al cedimento del cuscinetto.
\nLa causa precisa delle WEC \u00e8 rimasta ignota per lungo tempo e, nonostante diversi esperimenti abbiano dimostrato che il difetto sia legato molto probabilmente all\u2019infiltrazione di idrogeno, la provenienza dell\u2019idrogeno resta tuttora sconosciuta. Altre ricerche suggeriscono che l\u2019idrogeno sia generato durante l\u2019esercizio. Inizialmente si supponeva che l\u2019idrogeno provenisse dalle catene di idrocarburi dei lubrificanti e dei loro additivi, teoria avvalorata dalla riproduzione in laboratorio dei sintomi tipici dei danni con determinati tipo di oli e grassi.
\nDi conseguenza NSK ha sviluppato un nuovo materiale che vanta una maggiore resistenza alla penetrazione di idrogeno e alla formazione di cricche dovute alla fragilit\u00e0 indotta dall\u2019idrogeno stesso. Mentre le prove di laboratorio sono state completate con successo, i cuscinetti fabbricati con questo materiale sono attualmente nella fase di sperimentazione sul campo.<\/p>\n
\nIn virt\u00f9 delle propriet\u00e0 fail-safe (resistenza ai guasti) e dei requisiti di lunga durata, i cuscinetti per impianti eolici sono i candidati ideali per il Condition Monitoring, che utilizza sensori montati esternamente o integrati per monitorare continuamente lo stato del cuscinetto. Eventuali anomalie che rivelano danni ai cuscinetti possono cos\u00ec essere rilevate e segnalate tempestivamente.
\nI parchi eolilci offshore utilizzano moderni sistemi CMS per rilevare le anomalie in tempo sufficiente per pianificare gli interventi di manutenzione necessari. NSK prevede un grosso potenziale commerciale per questo tipo di sistema.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"