Tăng tuổi thọ máy phát điện với vòng bi cách điện

Vòng bi trong máy phát điện tua bin gió ngày càng tiếp xúc với dòng điện tần số cao, nhưng có thể được bảo vệ bằng các phiên bản cách điện phù hợp, thậm chí hoạt động trong điều kiện độ ẩm cao, Alexander Strobel, Kỹ sư ứng dụng tại SKF giải thích. Vòng bi phải chịu được một số điều kiện khắc nghiệt – và một trong những thách thức nhất là bên trong máy phát điện tua bin gió: cũng như các điều kiện môi trường, việc thay đổi các vòng bi này rất khó khăn và tốn kém.

Ngoài ra, còn có một thách thức khác nằm ở bản chất của máy điện, bao gồm cả máy phát điện. Khi dòng điện đi qua vòng bi, có nguy cơ xói mòn điện – có thể đe dọa độ tin cậy của máy. Xói mòn này có thể làm hỏng và làm giảm vòng bi đặc biệt là các máy điều khiển chuyển đổi thường xuyên, rất phổ biến trong những năm qua, bao gồm cả động cơ kéo, động cơ điện và máy phát điện – dẫn đến bảo trì tốn kém và mất thời gian hoạt động.

Dấu hiệu đầu tiên của vấn đề thường là sự gia tăng nhiệt độ. Các hệ thống giám sát tình trạng sẽ tiếp nhận điều này, mặc dù nó cũng sẽ biểu hiện theo những cách khác – chẳng hạn như thông qua sự xuất hiện của chất bôi trơn bị bôi đen (đã bị cháy do nhiệt độ tăng).

Đồng thời, vòng bi bị rung sẽ bắt đầu xảy ra. Điều này sẽ được phát hiện bằng tiếng ồn máy tăng – hoặc được chọn bởi các cảm biến theo dõi rung, nếu chúng được cài đặt. Nó xảy ra bởi vì dòng điện tần số cao chạy qua vòng bi đang gây ra hiện tượng rỗ vi mô trên bề mặt, dẫn đến rung động.

Máy phát điện được sử dụng trong tuabin gió thậm chí còn dễ bị hư hại hơn: chúng phải sống sót khi trừng phạt các điều kiện ngoài trời (bao gồm nhiệt độ dao động, thay đổi điều kiện tải và không khí biển mặn); và xa xôi của họ có nghĩa là họ phải được bảo trì hiệu quả – vì chúng không dễ truy cập, vì đó là trường hợp trên sàn nhà máy.

Cách duy nhất để có được xác nhận 100% rằng một hư hỏng vòng bi đã gây ra bởi dòng điện là tháo dỡ vòng bi và gửi cho nhà sản xuất của nó để phân tích – nơi có thể cần phải cắt và phân tích. Nếu xói mòn điện được xác nhận là bên dưới là lý do, điều này ít nhất có nghĩa là vấn đề đã được chẩn đoán – và có thể được giải quyết.

Bước đầu tiên hướng tới một giải pháp đáng tin cậy là đảm bảo rằng hệ thống điện được thiết lập đúng. Bao gồm cung cấp điện, các yếu tố chuyển mạch, cáp, bàn chải và nối đất.

Điều quan trọng nữa là sử dụng các bộ phận phù hợp để đạt được một hệ thống tinh chỉnh – Những điều này sẽ không giải quyết được hoàn toàn vấn đề, nhưng sẽ giúp kéo dài tuổi thọ khi đối mặt với các yếu tố như rò rỉ hiện tại.

Cách nhiệt thành công
Một lớp bảo mật được thêm vào – giúp bảo vệ ổ trục và kéo dài tuổi thọ trong các tình huống như vậy – là sử dụng vòng bi cách điện như một trong phạm vi INSOCOAT của SKF. Chúng có lớp phủ đặc biệt ngăn dòng điện đi qua, ngay cả trong điều kiện độ ẩm cao – nhờ chất trám bảo vệ độc đáo. Vì độ ẩm làm giảm chức năng của lớp cách nhiệt tiêu chuẩn, chất trám bảo vệ mới trên INSOCOAT đặc biệt hữu ích ở các quốc gia có điều kiện khí hậu đầy thách thức như ở Trung Quốc và Ấn Độ

Vòng bi INSOCOAT được sử dụng rộng rãi trong máy phát điện tua bin gió. Chúng có lớp phủ oxit nhôm được áp dụng bằng quy trình phun plasma đặc biệt. Đảm bảo độ dày đồng đều của lớp phủ giúp bảo vệ cao hơn – vì hiện tại sẽ luôn tìm thấy ‘điểm yếu nhất’. Lớp đơn có thể được áp dụng cho bề mặt bên ngoài của vòng trong hoặc vòng ngoài. Đối với máy phát điện – và vòng bi lớn hơn nói chung – lớp phủ trên vòng trong là tốt hơn, và có sẵn cho hầu hết các kích cỡ của vòng bi. Tuy nhiên, nên kiểm tra trước rằng nó có sẵn cho các ứng dụng cụ thể. Phủ vòng trong sẽ làm giảm điện dung của hệ thống ổ trục, và do đó nâng cao trở kháng – và do đó cải thiện khả năng bảo vệ chống lại các hiệu ứng hiện tại.

Vòng bi INSOCOAT hoạt động trên cùng một phạm vi nhiệt độ và có cùng kích thước với vòng bi tiêu chuẩn, do đó có thể được thay thế trực tiếp cho chúng – vì vậy không có vấn đề gì với việc lắp vòng bi. Trao đổi vòng bi tiêu chuẩn và thay thế chúng bằng tương đương INSOCOAT là một quá trình đơn giản, không yêu cầu các công cụ hoặc điều kiện đặc biệt. Đến nay, SKF đã cung cấp vòng bi INSOCOAT với lớp 100 micron. Tuy nhiên, một thế hệ mới đang được tung ra với lớp 300 micron – sẽ cung cấp mức độ bảo vệ cao hơn.

Thật không may, dòng điện cuối cùng sẽ luôn chiến thắng, vì vậy mọi giải pháp dựa trên các lớp cách điện chỉ có thể làm giảm bớt – không loại bỏ – các vấn đề liên quan đến dòng điện đi lạc. Tuy nhiên, sự bảo vệ bổ sung được cung cấp bởi vòng bi SKF-INSOCOAT giúp kéo dài tuổi thọ vòng bi và ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động của máy – thúc đẩy nền kinh tế và hiệu quả của việc tạo ra năng lượng tuabin gió.