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Soluzioni industriali di termografia a infrarossi negli impianti eolici

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Soluzione di monitoraggio della temperatura senza contatto, in tempo reale e precisa per le energie rinnovabili

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L'energia eolica, pilastro cruciale della transizione energetica globale, sta avanzando rapidamente. Tuttavia, le prime turbine eoliche e le sottostazioni spesso non dispongono di sistemi completi di monitoraggio della temperatura. Gli aumenti anomali di temperatura in componenti come dischi dei freni, riduttori e giunzioni dei cavi sono difficili da rilevare in tempo, aumentando il rischio di guasti alle apparecchiature e di incendi. Inoltre, le tradizionali ispezioni manuali di routine sono costose e inefficienti e rendono difficile soddisfare le esigenze di manutenzione delle centrali eoliche distribuite.

Per risolvere questo problema del settore, la tecnologia di imaging termico a infrarossi consente di monitorare la temperatura senza contatto, in tempo reale e con precisione, garantendo il monitoraggio in qualsiasi condizione atmosferica delle turbine eoliche e delle apparecchiature ad alta tensione nelle sottostazioni.

Senza modificare i sistemi elettrici esistenti, questa soluzione si avvale di una piattaforma intelligente di allarme precoce per analizzare le tendenze della temperatura dei componenti chiave, identificare con precisione le anomalie ed emettere avvisi a distanza. Questo riduce significativamente i costi di manutenzione e migliora l'affidabilità delle apparecchiature. Creando un sistema completo di monitoraggio della temperatura, la tecnologia di imaging termico non solo migliora l'efficienza O&M degli impianti eolici, ma getta anche le basi per una futura gestione intelligente non presidiata.

Applicazione della termografia a infrarossi negli impianti eolici
1. Monitoraggio in tempo reale delle pale delle turbine eoliche
Le pale delle turbine eoliche sono soggette a molteplici forze, tra cui il vento e le forze centrifughe, nel corso di un funzionamento a lungo termine, rendendole inclini a difetti strutturali come crepe superficiali e delaminazione. Tuttavia, i metodi di monitoraggio esistenti si basano principalmente su ispezioni manuali ad alta quota, fotografie UAV o telecamere ad alta definizione, che possono rilevare solo le condizioni esterne delle pale e non sono in grado di segnalare tempestivamente eventuali guasti o fratture causati da temperature anomale.

Per migliorare l'accuratezza del monitoraggio, è possibile installare una telecamera a infrarossi sulla staffa del sensore di velocità del vento all'esterno della navicella della turbina per acquisire continuamente immagini a infrarossi in tempo reale e dati sulla temperatura delle pale, consentendo il monitoraggio a distanza. Il personale addetto alla manutenzione può anche utilizzare dispositivi palmari di imaging termico a infrarossi per le ispezioni di routine, combinando il software di analisi dei dati a infrarossi per valutare accuratamente le condizioni delle pale, individuare tempestivamente i potenziali pericoli e ridurre efficacemente il rischio di guasti alle apparecchiature.

2. Ispezione dei contatti principali nei quadri di connessione alla rete
L'adesione dei contatti principali nei quadri di collegamento alla rete delle turbine eoliche è una delle principali cause di incendio delle turbine eoliche. Questo rischio è particolarmente elevato nelle turbine in funzione da più di 10 anni, in quanto l'invecchiamento dei dispositivi di commutazione soffre di una minore capacità di estinzione dell'arco e di una grave corrosione elettrica dei contatti principali.

Per migliorare la sicurezza, si possono installare termocamere a infrarossi vicino ai contatti principali del quadro per monitorare continuamente le variazioni di temperatura e raccogliere dati sulle immagini termiche. Se la temperatura di un contatto aumenta bruscamente o supera la soglia normale, il sistema attiva un allarme per segnalare tempestivamente i rischi potenziali, riducendo efficacemente la probabilità di incendi.

3. Rilevamento dei sistemi di frenatura dell'albero principale
Durante le frenate ad alta velocità, il sistema frenante dell'albero principale di una turbina eolica genera un notevole calore. Temperature eccessive possono portare a incendi della turbina, ma attualmente la maggior parte dei progetti di turbine non prevede il monitoraggio della temperatura dei sistemi frenanti, con un rischio sostanziale per la sicurezza.

Per mitigare questo rischio, è possibile installare un'apparecchiatura di imaging termico a infrarossi vicino al freno dell'albero principale per acquisire dati sulla temperatura in tempo reale. Se le temperature superano la soglia di allarme, il sistema attiva un allarme. Per le turbine dotate di sistemi automatici di protezione antincendio, questa soluzione può anche avviare misure antincendio, prevenendo efficacemente i rischi di incendio e migliorando la sicurezza operativa e l'affidabilità delle turbine eoliche.

4. Rilevamento dell'alloggiamento del generatore
Durante il funzionamento a lungo termine, i generatori di turbine eoliche possono subire un riscaldamento anomalo a causa del carico eccessivo, dell'usura dei cuscinetti o della scarsa dissipazione del calore, che può portare a guasti dell'apparecchiatura o addirittura alla rottamazione, con conseguenti perdite economiche e rischi per la sicurezza. I metodi di monitoraggio tradizionali basati su termocoppie a contatto faticano a coprire in modo completo la temperatura dell'involucro del generatore, con conseguenti mancati rilevamenti e problemi di cablaggio e manutenzione.

Per migliorare l'efficienza del monitoraggio, una termocamera può essere montata su un pilastro o una staffa vicino al generatore per garantire una copertura completa della superficie dell'alloggiamento, mantenendo una distanza di monitoraggio di almeno 50 cm. Se la temperatura supera una soglia preimpostata, il sistema attiva automaticamente un allarme e invia notifiche al backend, avvisando il personale di gestione per indagare tempestivamente sulle anomalie e garantire un funzionamento stabile dell'apparecchiatura.

5. Rilevamento di riduttori e cuscinetti
Il riduttore di un sistema di turbine eoliche è responsabile dell'aumento della velocità di rotazione del rotore eolico e della trasmissione della potenza al generatore, per cui è un componente meccanico critico. I cuscinetti all'interno del riduttore sono sottoposti a carichi alternati e, dopo un funzionamento prolungato, possono sviluppare difetti quali vaiolatura, cricche e scagliatura superficiale, che possono portare a un guasto del riduttore e a una riduzione dell'efficienza della produzione di energia.

Sebbene l'ottimizzazione dei materiali e dei trattamenti termici possa prolungare la vita utile, il funzionamento a lungo termine porta inevitabilmente all'affaticamento della superficie degli ingranaggi e alle cricche dei cuscinetti. Pertanto, la creazione di un meccanismo di monitoraggio efficace è essenziale per garantire un funzionamento stabile della turbina eolica.

A tal fine, è possibile installare una termocamera vicino alla scatola degli ingranaggi utilizzando un pilastro o una staffa per consentire il monitoraggio della temperatura in tempo reale 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Integrandosi con il software di rete backend, il sistema analizza le curve di temperatura per diagnosticare con precisione lo stato dei guasti. Il sistema può essere configurato con soglie di allarme, inviando automaticamente allarmi al backend quando rileva temperature anomale e collegandosi a un'anteprima video dell'anomalia per una rapida analisi e risoluzione dei problemi. Questo migliora l'affidabilità delle apparecchiature e la sicurezza operativa.

6. Monitoraggio della temperatura dei cavi di alimentazione
I guasti ai cavi si verificano principalmente ai terminali e alle giunzioni intermedie, e le temperature anomale sono un indicatore chiave dello stato operativo dei cavi. Il calore eccessivo può ridurre l'efficienza della trasmissione di potenza e, nei casi più gravi, causare la fusione dei cavi o il rischio di incendio.

Per ridurre questi rischi, la termocamera TN220 può essere installata in più punti di monitoraggio. Il suo design compatto consente l'installazione in spazi ristretti, permettendo il monitoraggio in tempo reale della temperatura dei cavi in condotti e trincee. Il sistema supporta allarmi multilivello per le alte temperature, consentendo di segnalare tempestivamente le anomalie di temperatura e di avvisare tempestivamente il personale O&M per l'ispezione dei guasti. Ciò riduce efficacemente il rischio di incidenti e garantisce un funzionamento sicuro e stabile del sistema elettrico.

7. Misurazione della temperatura del cavo resistente alla torsione per l'energia eolica offshore
Durante i movimenti di imbardata della turbina eolica, il cavo di alimentazione principale si attorciglia di conseguenza. Se il sistema di protezione contro la torsione del cavo si guasta, il cavo principale e la fibra ottica possono subire danni. Inoltre, fattori come la contaminazione da olio, l'accumulo di detriti, l'invecchiamento dello strato esterno sui contatti del cavo e la limitata dissipazione del calore dovuta alla formazione del cavo attorcigliato possono portare a temperature eccessive, compromettendo la sicurezza del cavo.

Per ridurre i rischi, è possibile utilizzare una telecamera compatta a cubo per il monitoraggio continuo, 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, della temperatura di aree chiave come i contatti dei cavi e le giunzioni dei cavi standard, fornendo informazioni in tempo reale sullo stato operativo del cavo. Il sistema identifica con precisione i rischi di surriscaldamento e consente di segnalare tempestivamente le anomalie di temperatura, prevenendo l'accumulo incontrollato di calore che potrebbe causare guasti ai cavi. Ciò garantisce la sicurezza e la stabilità dei cavi di alimentazione delle turbine eoliche.

8. Monitoraggio della sottostazione dell'impianto eolico
Anche il funzionamento stabile delle apparecchiature elettriche nelle sottostazioni eoliche è fondamentale per la generazione di energia eolica. Tuttavia, i metodi di rilevamento tradizionali si basano spesso su ispezioni periodiche manuali, che presentano molte difficoltà, come la raccolta intempestiva dei dati, la copertura limitata e la suscettibilità ai fattori umani. Ciò rende difficile valutare in modo completo e accurato lo stato di salute delle apparecchiature e ancora più impegnativo prevedere efficacemente i potenziali rischi di guasto.

Per superare queste limitazioni e migliorare l'efficienza operativa e manutentiva e la sicurezza dei parchi eolici, sono emerse moderne tecnologie di monitoraggio. La tecnologia di imaging termico a infrarossi è uno dei metodi avanzati ampiamente utilizzati per il monitoraggio delle condizioni delle apparecchiature elettriche nelle sottostazioni degli impianti eolici, consentendo l'identificazione accurata di potenziali guasti.

Per i trasformatori, la termografia può rilevare anomalie termiche in componenti come il corpo principale, il conservatore dell'olio, le boccole, i raffreddatori e i circuiti di controllo, evitando che il surriscaldamento localizzato comprometta la sicurezza operativa. Gli scaricatori possono essere monitorati per verificare la presenza di un riscaldamento generale o localizzato, per garantire l'affidabilità del sistema di protezione dai fulmini. Gli interruttori automatici possono essere monitorati per verificare la presenza di contatti difettosi nei terminali esterni, nei contatti mobili e fissi e nei contatti intermedi, identificando anche i guasti alle scariche parziali e ai trasformatori di corrente. I reattori possono essere monitorati per rilevare il surriscaldamento dei terminali interni ed esterni, i cortocircuiti intergiro, gli aumenti di temperatura anomali nei componenti metallici e il riscaldamento eccessivo dei postisolatori. Inoltre, le immagini termiche possono identificare con precisione il surriscaldamento dei contatti degli interruttori di isolamento, garantendo un funzionamento stabile a lungo termine dell'apparecchiatura.

Grazie al monitoraggio continuo della temperatura e all'avviso precoce intelligente, questo sistema riduce efficacemente i rischi di guasto delle apparecchiature, migliorando l'efficienza e la sicurezza della gestione operativa degli impianti eolici.

Vantaggi della termografia a infrarossi
La tecnologia di imaging termico a infrarossi offre vantaggi significativi nel monitoraggio delle apparecchiature eoliche, tra cui la misurazione senza contatto, il monitoraggio in tempo reale, la scansione ad ampio raggio, la manutenzione predittiva e una maggiore sicurezza.

Misurazione senza contatto: Questa tecnologia consente di misurare la temperatura senza contatto rilevando la radiazione infrarossa dalle superfici delle apparecchiature, eliminando la necessità di arresti o smontaggi e migliorando così l'efficienza delle ispezioni.
Monitoraggio in tempo reale: Le sue funzionalità in tempo reale consentono agli operatori di visualizzare la distribuzione della temperatura, di identificare rapidamente le anomalie e di intervenire immediatamente per evitare guasti alle apparecchiature.
Scansione ad ampio raggio: Questa funzione garantisce una raccolta completa di dati sulla temperatura, individuando con precisione i punti caldi locali e le aree anomale per migliorare la precisione del monitoraggio.
Manutenzione predittiva: Aiuta a rilevare i primi segni di corrosione, crepe e usura, prolungando la durata delle apparecchiature e riducendo i costi di manutenzione.
Maggiore sicurezza: I vantaggi della sicurezza offerti dalla termografia a infrarossi riducono al minimo il contatto diretto dell'uomo con le apparecchiature, attenuando i rischi associati alle pale rotanti ad alta velocità o agli ambienti complessi.
Sicurezza ambientale e sanitaria: Poiché non emette radiazioni elettromagnetiche, questa tecnologia non danneggia l'ambiente o la salute umana. Questi vantaggi rendono la termografia a infrarossi uno strumento essenziale per l'O&M delle apparecchiature eoliche.