Un limitatore di coppia innovativo per l’eolico

La tedesca mayr Power Transmission ha realizzato un limitatore di coppia a frizione, della serie Roba, che può essere installato direttamente nel generatore di un impianto eolico. Questi prodotti si adattano perfettamente agli elevati requisiti richiesti e alle condizioni ambientali più difficili e offrono notevoli vantaggi

Dopo la Cina e gli USA, la Germania è il terzo produttore mondiale di energia eolica e, con più di 50.000 MW, si è affermata nel 2016 come la più grande potenza eolica in Europa. In totale, l’anno scorso, più di 28.200 generatori eolici sulla terra ferma e offshore hanno generato circa 80 miliardi di kWh di energia che corrispondono a circa il 12% della corrente prodotta in Germania. Tra gli impianti vi è una crescente tendenza verso turbine eoliche sempre più grandi e potenti. Così, sempre nel 2016, la potenza media di un generatore eolico installato sulla terraferma si è attestata a circa 2,8 MW, il 4% in più rispetto al 2015 e il 155% in più rispetto al 2000. Per quanto riguarda i componenti come i motori, invece, la tendenza è verso parti più piccole e compatte con una maggiore densità di potenza perché più è leggera la gondola, maggiore sarà il risparmio nella costruzione della torre.

Questi sviluppi hanno portato mayr Power Transmission a diventare uno dei maggiori produttori nel mondo di freni di sicurezza, limitatori di coppia e giunti di trasmissione. È per questo che l’azienda familiare della regione dell’Allgäu-Baviera ha sviluppato un limitatore di coppia a frizione, definito innovativo e potente, della serie Roba, che può essere installato direttamente nel generatore dell’impianto eolico.
Il limitatore collega il rotore del generatore con il suo albero, sostiene il rotore e contemporaneamente protegge il riduttore da danni dovuti al sovraccarico. “Con questa soluzione integrata, gli operatori risparmiano in termini di spazio, ma anche di peso, materiale e costi per elementi aggiuntivi, come ad esempio un giunto di compensazione o un cuscinetto”, questi i vantaggi del nuovo limitatore di coppia secondo Andreas Merz, product manager presso mayr Power Transmission.

Nei generatori eolici i limitatori di coppia Roba proteggono il riduttore da carichi di picco del generatore, quindi ad esempio da picchi in caso di sincronizzazione della rete o cortocircuito del generatore. Si tratta di giunti di sicurezza che controllano il carico e funzionano per effetto dell’attrito. Trasmettono la coppia tramite guarnizioni di frizione che vengono messe in tensione con molle a tazza. In caso di sovraccarico, la flangia scivola con l’organo di trasmissione contro la resistenza delle guarnizioni di frizione. La coppia trasmissibile si modifica così in modo proporzionale alla tensione della molla a tazza: maggiore è la tensione della molla a tazza, superiore sarà anche la coppia trasmissibile. “I giunti che abbiamo prodotto ad esempio per i generatori eolici con una potenza di 2 MW hanno un campo di coppia da 50 a 80 kNm. Allo stato di prova sviluppato appositamente, abbiamo installato i giunti e li abbiamo fatti scivolare a una coppia di 65 kNm” spiega Merz. “Ci assicuriamo che i giunti abbiano un comportamento omogeneo e funzionino nell’impianto in modo affidabile e preciso”.

Il nuovo modulo Roba – brake-checker funziona senza sensori: riconosce il movimento dell’ancora mobile tramite l’analisi della corrente e della tensione e rileva in che stato si trova il freno. Monitora sia lo stato di commutazione sia la temperatura e l’usura, attraverso l’analisi della curva della tensione e la riserva della forza di attrazione per constatare se la bobina ha ancora una potenza sufficiente per attrarre l’ancora mobile. Con il nuovo modulo, quindi, durante il monitoraggio vengono controllati molti più processi rispetto a ciò che si ottiene da microinterruttori e interruttori di prossimità tradizionali. Al raggiungimento della riserva della forza di attrazione, quindi, il Roba – brake-checker emette un segnale di avviso indicando che il freno può essere ancora utilizzato per un certo periodo di tempo. In questo lasso di tempo l’operatore del generatore eolico o il costruttore può eseguire gli interventi di manutenzione potendoli programmare in base ai processi di lavoro. Inoltre, il modulo gestisce anche il comando del freno e sostituisce quindi il raddrizzatore. Il monitoraggio dello stato di commutazione e il comando dei freni sono quindi in un unico dispositivo.
Affinché Roba – brake-checker funzioni senza sensori e quindi non vi sia bisogno di collegare un microinterruttore o un interruttore di prossimità per il monitoraggio dello stato di commutazione del freno, è possibile utilizzare freni di sicurezza con un design di base. Inoltre, non è necessario alcun cablaggio aggiuntivo e l’eventuale impermeabilizzazione a seconda del grado di protezione del microinterruttore o dell’interruttore di prossimità. Il monitoraggio avviene con Roba – brake-checker dal quadro elettrico, cioè in ambiente protetto.

Con i Roba-stop-M, mayr Power Transmission offre freni di sicurezza sviluppati e testati appositamente per gli assi Pitch e Yaw. “Tutti i componenti del freno sono dimensionati in modo sicuro e prodotti con materiali riconosciuti e di alta qualità” spiega Merz. “I nostri freni sono progettati in modo tale da raggiungere la coppia frenante specificata in qualsiasi condizione di esercizio, ad esempio indipendentemente dall’umidità dell’aria o, a seconda della regione, dalla temperatura ambiente”. E ciò è confermato anche dalla Germanische Lloyd (GL), ente che ha certificato la versione Cold Climate del freno Roba-stop-M per un uso a basse temperature fino a -40°C.

Accanto ai freni per assi Pitch e Yaw, mayr Power Transmission offre altri freni di sicurezza per numerosi settori di impiego nell’eolico. “Come specialisti in trasmissioni di potenza, abbiamo un’ampia gamma di soluzioni: si va ad esempio da freni a pinza per l’asse principale di piccoli impianti, a freni di sicurezza per ascensori di servizio, fino a robusti freni di sicurezza per esterni resistenti alla corrosione. Quest’ultimo tipo di freni trova applicazione ad esempio nelle trasmissioni di supporto per l’assemblaggio delle navi oppure in sollevatori di gru su piattaforme offshore” riassume Merz. “E anche la gamma di limitatori di coppia è piuttosto ampia” conclude Merz. “Abbiamo ad esempio diversi limitatori di coppia per le trasmissioni di mezzi di sollevamento nelle torri dei generatori eolici, frizioni per trasmissioni di piattaforme di manutenzione e installazione, nonché giunti ad elevata potenza per banchi di prova di trasmissioni”.

L’articolo integrale è disponibile sul numero di settembre 2017 di Progettare.

Grete Tanz

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