Monitorización de la posición entre rotor y estator en turbinas eólicas con sensores ópticos y capacitivos

En este post explicamos las Metodología e instrumentación para la monitorización de la posición entre rotor y estator en turbinas eólicas.

Con generadores y motores eléctricos que son cada vez más grandes, es importante determinar la línea de giro entre el eje del motor en comparación con el estator. Es decir, hay que medir el posicionamiento relativo entre dos piezas concéntricas, como es el caso del rotor y el estator de un aerogenerador.

La no coincidencia entre el eje de rotación y el eje de simetría se presenta por diferentes motivos, algunos de ellos asociados a desequilibrios durante la operación deturbinas eólica. Estos desequilibrios podrían deberse al desgaste causado por el viento o a las condiciones de clima extremos, en cuyo caso el rotor podría tocar el estator, pudiendo convertirse en una avería catastrófica.

Un eje de aerogenerador con excentricidad genera un flujo magnético no uniforme, provocando sobre esfuerzos en rodamientos y soportes, dando como resultado niveles de vibraciones crecientes, acortando su vida útil. También crea un desbalance en los flujos de corriente sobrecalentando aquellas zonas de mayor consumo, con sus consecuentes efectos en la operación de la máquina.

Esta es la razón por la cual los sensores ópticos y capacitivos se usan para la monitorización de la posición entre rotor y estator en turbinas eólicas, y así controlar el espacio del rotor mientras el motor está en funcionamiento. La tecnología del sensor se basa en el funcionamiento de los sensores capacitivos que logran realizar mediciones en un rango de 0 a 8 mm.

Por ejemplo, los sensores capacitivos de Micro-Epsilon están diseñados para realizar mediciones sin contacto de desplazamiento, distancia y posición. Son sensores que destacan por su estabilidad a largo plazo, fiabilidad y estabilidad de la temperatura cuando se tarta de realizar una monitorización de la posición entre rotor y estator en turbinas eólicas. Tengamos en cuenta que, durante la monitorización del air gap en un generador, con la máquina en marcha, la temperatura promedio es de aproximadamente de 120 °C. Factor a tener en cuenta al elegir el sensor pertinente para el monitoreo del (Air Gap) entre rotor y estator.

Es importante seleccionar la tecnología de sensores adecuada para la monitorización de la posición entre rotor y estator en aerogeneradores, que permita realizar mediciones de alta precisión en condiciones extremas de trabajo. Los sensores utilizados en el mantenimiento predictivo de turbinas eólicas deben estar especialmente adaptados a las condiciones en un generador, deben ser resistentes a la vibración y estar protegidos por una carcasa especial.

Normalmente se montan entre cuatro y ocho sensores en el estator para determinar con precisión la deformación del estator. Para el caso del rotor sólo es necesario usar un sensor para detectar su deformación.

Existen equipos portátiles de sensores que directamente guardan los valores y los protocolos de mantenimiento para el control de la excentricidad en los ejes de turbinas eólicas de acoplamiento directo. No hace falta llevar un registro manual, debido a que estos equipos indican los valores medidos, la turbina asistida, el día de medición, el parque eólico en el que estaba trabajando el técnico, y otros datos relevantes para llevar un mejor control del protocolo de trabajo de mantenimiento.

La tendencia es que los responsables de servicios en aerogeneradores trabajen con equipos de alta precisión para la monitorización de la posición entre rotor y estator en turbinas eólicas. Los sensores capacitivos de Micro-Epsilon se destacan por su alto nivel de compatibilidad electromagnética y precisión. Cuando es requiere realizar un recambio de los sensores no es necesario hacer ninguna nueva recalibración. Y una característica muy importante, incorporan conector que facilita mucho el montaje en diferentes puntos de medición, con lo que se ahorra gran cantidad de tiempo, así como aumenta la seguridad del operario.

No sólo en el sector eólico, sino en casi cualquier aplicación en diversas industrias, la innovadora tecnología de sensores para el monitoreo de condiciones en aerogeneradores evita las reparaciones, reduce los fallos, ayuda a predecir ciclos de mantenimiento y reduce costes. En comparación con la inspección manual tradicional con elementos mecánicos, el uso de sensores para el monitoreo del (Air Gap) entre rotor y estator permite proporcionar resultados de medición de alta precisión, confiables y repetibles.

Los técnicos de mantenimiento de turbinas eólicas deben trabajar con tecnologías e instrumentos que les permitan dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones o de dar el resultado deseado con exactitud. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo. Los sensores permiten disminuir al máximo el error de medida estimado para la distancia entre rotor y estator.

Está claro que no queremos cometer errores al momento de tomar decisiones, y los sensores permiten al técnico de campo recabar información válida y confiable. El valor de la medición del (Air Gap) entre rotor y estator en turbinas eólicas debe reflejar información fidedigna para garantizar la calidad del trabajo realizado. Los sensores son una metodología de monitoreo confiable y mucho más precisos en la exactitud de la medida que cualquier otro instrumento utilizado para medir la distancia entre rotor y estator, especialmente si aplicamos repetidamente la medición en diferentes ocasiones o durante la marcha del aerogenerador.

Si quiere conocer más sobre la monitorización de la posición entre rotor y estator en turbinas eólicasy los tipos de sensores para monitorizar aerogeneradores, así como las tecnologías predictivas para su mantenimiento, le invitamos a suscribirse al Newsletter más completo sobre instrumentación y controldonde encontrará información actualizada sobre las nuevas tecnologías y tendencias en la operación y mantenimiento de turbinas eólicas.

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