Giunti nella generazione di energia termica: soluzioni di trasmissione ad alta velocità e coppia elevata per il settore energetico del Regno Unito
Soluzioni di accoppiamento progettate con precisione per gruppi turbina a vapore-generatore, impiegati nelle centrali elettriche a combustibili fossili e a gas più esigenti della Gran Bretagna.
All'interno di ogni centrale termoelettrica operativa nel Regno Unito, dagli impianti a gas delle East Midlands alle rimanenti unità di conversione del carbone nello Yorkshire, il collegamento tra l'albero della turbina a vapore e il rotore del generatore rappresenta una delle interfacce meccaniche più critiche dell'intero impianto. Senza un giunto robusto e calibrato con precisione in questo punto, anche l'unità di generazione più avanzata non può funzionare in modo affidabile. Il giunto in questo caso non è un semplice connettore; è un dispositivo di sicurezza progettato per gestire carichi meccanici enormi, assorbire disallineamenti indotti termicamente e sopportare cicli di lavoro continui misurati in decine di migliaia di ore.
Il sistema di trasmissione di una grande centrale termoelettrica opera abitualmente a velocità di rotazione dell'albero comprese tra 1.500 e 3.600 giri/minuto, trasmettendo una potenza che può facilmente superare diverse centinaia di megawatt. In queste condizioni, i valori di coppia trasmessa sono straordinari e qualsiasi giunto scelto per questo impiego deve combinare un'elevata rigidità torsionale con una flessibilità controllata nei piani radiale e angolare. I giunti a ingranaggi – e negli impianti moderni, i giunti a dischi – si sono affermati come le soluzioni preferite, con ciascuna tecnologia che offre vantaggi specifici a seconda della progettazione del gruppo elettrogeno, del profilo di velocità e della filosofia di manutenzione adottata dal gestore dell'impianto.
Come funzionano gli accoppiamenti turbina-generatore nelle centrali termoelettriche
Il principio di funzionamento fondamentale di un giunto in questa applicazione si basa su due esigenze simultanee: in primo luogo, deve trasferire l'intera coppia di rotazione dall'albero della turbina al rotore del generatore con perdite di energia minime; in secondo luogo, deve compensare il movimento relativo tra i due assi degli alberi dovuto alla dilatazione termica, alle tolleranze di fabbricazione e all'assestamento delle fondamenta. In una grande turbina a vapore, il rotore può espandersi di diversi millimetri in direzione assiale quando si riscalda dalla temperatura di esercizio a quella di esercizio. Questa dilatazione termica, spesso descritta come effetto di "allineamento a caldo", produce un disallineamento angolare e parallelo prevedibile ma significativo sulla superficie di accoppiamento che, in una configurazione con flangia rigida, imporrebbe momenti flettenti eccessivi sia sui cuscinetti della turbina che su quelli del generatore.
Gli accoppiamenti a ingranaggi risolvono questo problema grazie al profilo bombato dei denti sull'ingranaggio del mozzo. I denti sono lavorati con una leggera curvatura convessa sulla loro larghezza, consentendo al mozzo di oscillare all'interno del manicotto di un angolo definito, tipicamente tra 0,5 e 1,5 gradi per metà dell'accoppiamento, senza caricare gli alloggiamenti dei cuscinetti. Gli accoppiamenti a dischi compensano il disallineamento in modo diverso: il pacco di dischi metallici, una pila di sottili lamierini di acciaio legato imbullonati alternativamente alle flange motrice e condotta, si flette elasticamente in flessione pur rimanendo molto rigido in torsione. Questa rigidità torsionale è particolarmente vantaggiosa nei moderni convogli ad alta velocità, dove la gestione della frequenza naturale torsionale è un elemento chiave della progettazione della trasmissione.
Le vibrazioni torsionali rappresentano una problematica specifica nei sistemi di trasmissione delle centrali termoelettriche, poiché le pale della turbina e i poli del generatore possono generare insieme spettri di eccitazione complessi. Il giunto deve quindi essere selezionato – e in molti casi modellato dinamicamente – per garantire che la sua rigidezza torsionale non imponga frequenze naturali critiche all'interno del normale intervallo di velocità di esercizio. Nel Regno Unito, gli operatori degli impianti che lavorano con i codici di rete di National Grid hanno riscontrato che questa analisi torsionale è ora parte integrante e obbligatoria della documentazione di messa in servizio per qualsiasi unità di generazione superiore a 50 MW.
Materiali principali utilizzati nella produzione di giunti per la generazione di energia
Acciaio legato (42CrMo4 / 4340)
Il materiale principale per mozzi e boccole degli accoppiamenti degli ingranaggi nelle applicazioni turbina-generatore. Le leghe di acciaio al cromo-molibdeno come il 42CrMo4 vengono scelte per la loro eccezionale combinazione di resistenza alla trazione (fino a 1.100 MPa dopo trattamento termico), buona resistenza alla fatica sotto carico ciclico e lavorabilità. La tempra a cuore garantisce proprietà meccaniche uniformi su tutta la sezione trasversale del mozzo dell'accoppiamento, aspetto essenziale laddove è necessario sopportare sollecitazioni di flessione alternate per decenni di funzionamento senza innesco di cricche in punti di concentrazione delle sollecitazioni come le sedi delle chiavette o le radici dei denti.
Acciaio inossidabile ad alta resistenza (pacchi di dischi)
Le lamelle dei pacchi di dischi sono tipicamente realizzate in leghe di acciaio inossidabile indurite per precipitazione, più comunemente 17-4PH o 15-5PH, che combinano un'eccezionale resistenza alla fatica con un'eccellente resistenza alla corrosione. Ogni singola lamella viene tagliata al laser o stampata con precisione da una lamiera di spessore compreso tra 0,25 e 0,5 mm, con tolleranze ristrette sul passo dei fori per garantire che il carico dei bulloni sia distribuito uniformemente. Il pacco viene quindi assemblato con una forza di serraggio controllata per ottenere una rigidità flessionale laterale definita, che influenza direttamente la capacità di disallineamento dell'accoppiamento e il contributo alla frequenza naturale torsionale.
Denti di accoppiamento temprati
Per gli accoppiamenti a ingranaggi, i denti esterni del mozzo e i denti interni del manicotto vengono cementati – in genere fino a una durezza superficiale di 58-62 HRC mediante un processo di cementazione e tempra – mantenendo un nucleo tenace a minore durezza. Questo trattamento a doppia proprietà previene la formazione di vaiolature superficiali e l'usura dovuta al contatto combinato di scorrimento e rotolamento che si verifica su ciascun dente, particolarmente accentuato durante i cicli di avviamento e arresto, quando il disallineamento termico è massimo. Il profilo bombato del dente viene quindi rettificato con precisione dopo il trattamento termico per ripristinare la geometria e ottenere il modello di contatto richiesto.
Leghe di titanio e nichel (applicazioni specialistiche)
Negli impianti avanzati di turbine a gas a ciclo combinato (CCGT), sempre più diffusi nel Regno Unito con l'espansione della capacità di generazione a gas a complemento della produzione intermittente da fonti rinnovabili, i mozzi di accoppiamento per le sezioni dell'albero ad alta temperatura sono talvolta realizzati in superleghe di nichel come l'Inconel 718 o la lega di titanio Ti-6Al-4V. Questi materiali offrono prestazioni superiori alle alte temperature, mantenendo le proprie proprietà meccaniche ben al di sopra dell'intervallo che causerebbe scorrimento viscoso o degrado da fatica negli acciai convenzionali. Il costo aggiuntivo del materiale è facilmente giustificato in queste applicazioni, considerando i costi prolungati di fermo impianto e la difficoltà di sostituzione in caso di guasto di un giunto durante il servizio.
Principali vantaggi tecnici dei giunti di potenza
Il profilo bombato dei denti negli accoppiamenti a ingranaggi, o il pacco di dischi elastici in un accoppiamento a dischi, assorbe il disallineamento assiale e angolare generato dal riscaldamento del rotore della turbina dalla temperatura ambiente alla temperatura di esercizio massima, un processo che in genere dura dai 30 ai 90 minuti durante l'avviamento. Senza questa capacità, il carico sui cuscinetti dovuto ai momenti flettenti indotti dal disallineamento causerebbe l'affaticamento degli alloggiamenti dei cuscinetti e dei perni dell'albero in pochi mesi, provocando quel tipo di interruzione forzata che i produttori di energia nel Regno Unito cercano a tutti i costi di evitare durante i periodi di picco della domanda in inverno. L'accoppiamento disaccoppia efficacemente la dinamica termica della turbina da quella del generatore, consentendo a ciascuna macchina di comportarsi termicamente senza penalizzare l'altra.
Le centrali elettriche nel Regno Unito operano in genere con intervalli di manutenzione programmata di 8.000-10.000 ore di funzionamento, con revisioni principali a 50.000 o 100.000 ore. Un giunto che necessita di essere sostituito al di fuori di questi intervalli, soprattutto in un impianto a carico di base o a media potenza, rappresenta una penalizzazione operativa sproporzionata. I mozzi in acciaio legato forgiato utilizzati nei giunti di precisione per applicazioni di potenza sono progettati con ampi raggi di raccordo, finiture superficiali lisce nelle zone critiche per la fatica e tensioni residue di compressione controllate introdotte mediante pallinatura, il tutto spingendo la curva di fatica SN (numero di sollecitazione) ben oltre la soglia di 10^8 cicli che rappresenta il limite di resistenza per una vita utile praticamente infinita. Le storie di campo documentate per i giunti a ingranaggi nelle unità di generazione prodotte nel Regno Unito mostrano una durata cumulativa che supera regolarmente le 100.000 ore senza degrado del materiale della geometria di contatto dei denti.
A 3.000 giri/min (la velocità sincrona per la generazione a 50 Hz e 2 poli nel Regno Unito), anche un piccolo squilibrio di massa residuo nell'assemblaggio del giunto crea una forza centrifuga che eccita una vibrazione per giro nel sistema dell'albero. Questa vibrazione, monitorata tramite il sistema di monitoraggio continuo delle vibrazioni dell'impianto sulle sonde di prossimità dell'albero, è lo strumento principale utilizzato dagli operatori per rilevare i problemi in fase di sviluppo nella trasmissione. I giunti di potenza sono quindi bilanciati dinamicamente secondo la classe G2.5 della norma ISO 21940 e, nelle applicazioni ad alte prestazioni, il giunto viene bilanciato come un gruppo completo con tutti i dispositivi di fissaggio alla velocità di esercizio nominale. La marcatura dei piani di bilanciamento, delle posizioni di riferimento e dell'accoppiamento dei componenti è incisa in modo permanente per garantire che la stessa qualità di bilanciamento venga ripristinata dopo qualsiasi intervento di manutenzione che comporti lo smontaggio.
Uno dei problemi di manutenzione più comuni associati agli accoppiamenti a ingranaggi è la necessità di una rilubrificazione periodica dell'ingranamento. Nei grandi gruppi turbina-generatore, ciò può comportare lo smontaggio parziale del sistema di protezione dell'accoppiamento, un'operazione che richiede un fermo impianto programmato. Gli accoppiamenti a dischi sono completamente esenti da grasso; gli elementi del pacco dischi non necessitano di lubrificazione e l'unica ispezione di routine richiesta è un esame visivo della periferia del pacco dischi per individuare eventuali cricche da fatica o corrosione, operazione che spesso può essere eseguita con l'unità in funzione a carico ridotto utilizzando tecniche di ispezione a distanza. Questa caratteristica ha reso gli accoppiamenti a dischi sempre più diffusi negli impianti a ciclo combinato del Regno Unito, dove il rapido ciclo di funzionamento – con la turbina che si avvia e si arresta più volte al giorno per seguire la domanda di rete – rende le frequenti finestre di manutenzione particolarmente dannose per la produzione di energia.
Parametri tecnici e prestazionali del prodotto — Giunti per la generazione di energia
| Parametro | Giunto a ingranaggi (serie GC) | Giunto a disco (serie CC) | Unità / Standard |
|---|---|---|---|
| Intervallo di coppia nominale | 500 – 5.000.000 | 200 – 3.500.000 | N·m |
| Velocità massima | Fino a 6.000 | Fino a 25.000 | giri al minuto |
| Capacità di disallineamento angolare | Fino a 1,5° per elemento | 0,5° – 1,0° per elemento | titoli di studio |
| Offset parallelo (radiale) | Fino a 0,5 mm | Fino a 0,25 mm | mm |
| Viaggio assiale | ±3 – ±20 | ±1 – ±8 | mm |
| Materiale del mozzo/manicotto | Denti in acciaio legato 42CrMo4 / 4340, cementati | Mozzo in acciaio 42CrMo4; lamierini del disco 17-4PH | — |
| Durezza della superficie del dente | 58 – 62 HRC | N/D (nessun dente di ingranaggio) | HRC (Rockwell) |
| Grado di equilibrio dinamico | G2.5 o superiore | G2.5 o superiore | ISO 21940 |
| Vita da designer | > 100.000 ore | > 100.000 ore | ore (continue) |
| Temperatura di esercizio | da -20 °C a +100 °C | da -50 °C a +150 °C | °C |
| Requisiti di lubrificazione | Schizzi di grasso o olio | Senza manutenzione (nessuna) | — |
| Gamma di diametri del foro | 20 – 800 mm | 10 – 600 mm | mm |
| Norme applicabili | AGMA 9002; API671; BSPD6470 | API 671; ISO 14691; BS PD 6470 | — |
Scenario applicativo 13: Sistema di trasmissione per la generazione di energia termica - Accoppiamento turbina a vapore-generatore
In una centrale termoelettrica convenzionale a carbone o a gas, la trasmissione più importante inizia dagli ugelli di immissione del vapore ad alta pressione della turbina e termina ai terminali dell'avvolgimento dello statore del generatore. Lungo questo percorso, l'accoppiamento meccanico tra l'albero di uscita della turbina e l'albero di ingresso del generatore trasporta ogni singolo kilowatt di energia elettrica prodotto dalla centrale. In tutto il Regno Unito, questa interfaccia è presente in centinaia di unità di generazione, dalla vecchia centrale a carbone di Ratcliffe-on-Soar nel Nottinghamshire, operativa fino al 2024, alle moderne unità CCGT commissionate nelle Midlands e nel Nord dell'Inghilterra negli ultimi quindici anni. La portata della sfida che l'accoppiamento deve affrontare in questo compito varia dalle unità di dimensioni modeste da 50 MW, comuni negli impianti di cogenerazione distribuiti e industriali, fino ai gruppi a singolo albero da 600 MW o più associati alle centrali di generazione più grandi.
L'ambiente di generazione di energia termica si distingue per la severità e l'ampiezza delle sollecitazioni che impone al giunto. A differenza di un azionamento per pompa o di un giunto per compressore, dove l'ambiente termico può essere sostanzialmente costante e il profilo di velocità relativamente stabile, il giunto turbina-generatore in un impianto impegnato in attività di regolazione della frequenza o cicli giornalieri deve gestire picchi di coppia durante le perturbazioni della rete, rapide accelerazioni e decelerazioni durante il follow-of-load e i ripetuti shock termici degli avviamenti a freddo. Durante un avviamento a freddo, la temperatura dell'albero della turbina aumenta dalle condizioni ambientali – potenzialmente inferiori a 10 gradi Celsius in un avviamento invernale in un sito scozzese – fino alle condizioni di pieno vapore, dove l'albero di bassa pressione a valle dell'ultimo stadio della turbina può raggiungere i 60-80 gradi Celsius, mentre l'albero della turbina di alta pressione vicino alla camera di immissione del vapore opera a temperature considerevolmente più elevate a seconda della configurazione del ciclo a vapore.
La dilatazione termica differenziale tra gli alberi della turbina e del generatore durante la fase di riscaldamento crea la caratteristica condizione di disallineamento che definisce i criteri di selezione del giunto per questa applicazione. Il rotore del generatore, racchiuso nel suo statore e raffreddato ad idrogeno o aria, si riscalda più lentamente dell'albero della turbina e quindi presenta un disallineamento assiale inferiore rispetto alla turbina. Il giunto deve assorbire questo disallineamento dinamico, continuando al contempo a trasmettere il carico di coppia crescente man mano che l'unità raggiunge la sua potenza nominale. Gli impianti situati nel corridoio industriale delle West Midlands, dove gli impianti di cogenerazione sono diffusi e una rapida risposta alle variazioni della domanda di calore è un requisito operativo quotidiano, trovano questo requisito particolarmente impegnativo per la progettazione del giunto e per le procedure di allineamento eseguite durante le fermate programmate per manutenzione.
Contesto del settore energetico del Regno Unito: implicazioni per la selezione degli accoppiamenti
Il cambiamento nel mix di generazione elettrica del Regno Unito negli ultimi quindici anni ha modificato radicalmente il ciclo di lavoro richiesto ai giunti nelle centrali termoelettriche. Quando le grandi centrali a carbone a carico di base operavano ininterrottamente a una potenza pressoché costante per settimane tra le fermate programmate, la principale sfida progettuale per i giunti era la resistenza al carico prolungato e l'adeguata ritenzione della lubrificazione per lunghi intervalli tra gli interventi di manutenzione. Con la chiusura della maggior parte delle centrali a carbone e la loro sostituzione con turbine a gas impiegate in ruoli di picco e di media potenza, i giunti nelle centrali termoelettriche del Regno Unito sono ora esposti a un numero di cicli di avvio-arresto molto più elevato: in alcune centrali di picco, diversi cicli completi di avvio-pieno carico-arresto ogni singolo giorno. Questo profilo di lavoro ha determinato un netto cambiamento nelle preferenze degli ingegneri delle centrali elettriche del Regno Unito, che prediligono i giunti a disco, il cui funzionamento senza manutenzione e le eccellenti prestazioni a fatica sotto carico ciclico rispondono direttamente alle sfide operative del lavoro ciclico.
Le società di consulenza specializzate in apparecchiature rotanti con sede a Sheffield e i team di supporto dei produttori di apparecchiature originali (OEM) per la generazione di energia con sede a Birmingham hanno entrambi riscontrato una crescente percentuale di retrofit di giunti a disco su unità di generazione esistenti con accoppiamento a ingranaggi durante le revisioni generali negli ultimi dieci anni. La conversione non è priva di complessità ingegneristiche: l'analisi dinamica del comportamento torsionale della trasmissione deve essere ripetuta con i nuovi valori di rigidezza del giunto per confermare che non siano state inavvertitamente introdotte frequenze naturali critiche all'interno del range di velocità di esercizio. Tuttavia, la riduzione dei costi di manutenzione a lungo termine e il miglioramento della disponibilità dell'impianto hanno giustificato l'investimento nella stragrande maggioranza dei casi esaminati.
Prodotti di accoppiamento in evidenza di Ever Power
Applicazioni industriali estese dei giunti di potenza in tutto il Regno Unito
Sebbene la generazione di energia termica rappresenti l'applicazione più impegnativa per i giunti industriali in termini di elevata coppia motrice e conseguenze di un eventuale guasto, le stesse tecnologie di accoppiamento trovano applicazione in una gamma sorprendentemente ampia di industrie pesanti operanti in tutto il Regno Unito. Nel settore petrolifero e del gas offshore, che, nonostante la transizione energetica in corso, continua a gestire una significativa capacità di compressione e generazione di energia tramite turbine a gas su piattaforme del Mare del Nord, i giunti a disco sono il connettore standard della trasmissione, scelti per il loro funzionamento senza manutenzione in installazioni remote e difficilmente accessibili, dove le finestre di intervento programmate sono costose e poco frequenti.
La produzione di acciaio rimane un settore industriale significativo nel Regno Unito, con acciaierie integrate operative nel Galles meridionale e impianti più piccoli con forni ad arco elettrico concentrati nell'area di Sheffield e Rotherham. Qui, i grandi azionamenti dei laminatoi – dove motori elettrici di diversi megawatt azionano i banchi di sgrossatura e finitura tramite riduttori e giunti – rappresentano un'altra tipologia di applicazione impegnativa per i giunti. Le inversioni di coppia associate al passaggio di ogni billetta o bobina attraverso i rulli creano carichi torsionali altamente dinamici e il giunto deve essere in grado di sopportare le rapide fluttuazioni di coppia senza introdurre carichi d'urto dovuti al gioco meccanico nella trasmissione. In questo contesto vengono utilizzati sia giunti a disco che giunti a ingranaggi, la cui scelta dipende dalla velocità e dal profilo di coppia specifici del laminatoio.
Il trattamento delle acque e delle acque reflue è un terzo settore in cui l'utilizzo di giunti è particolarmente diffuso nelle infrastrutture del Regno Unito. Thames Water, Severn Trent, Yorkshire Water e le altre principali società idriche gestiscono migliaia di stazioni di pompaggio, impianti di depurazione e di trattamento delle acque, molti dei quali utilizzano pompe centrifughe o assiali ad alta potenza azionate tramite giunti motore-pompa. In questi impianti, il giunto è spesso l'unico elemento flessibile in una trasmissione altrimenti rigida e la sua capacità di compensare i disallineamenti protegge direttamente i cuscinetti del motore e della pompa dagli effetti della dilatazione termica, della flessione della piastra di base sotto i carichi delle tubazioni e del graduale assestamento delle fondazioni in calcestruzzo nel corso di decenni di funzionamento.
Ever Power: Produzione di giunti di precisione e progettazione su misura
Progettazione specializzata, lavorazioni di precisione e capacità di fornitura globale: progettiamo secondo le vostre specifiche e li consegniamo nei tempi previsti.
Capacità di lavorazione CNC avanzata
Ever Power gestisce un impianto di lavorazione di precisione completamente attrezzato con centri di tornitura CNC, centri di lavoro multiasse e attrezzature dedicate per la rettifica degli ingranaggi, in grado di raggiungere livelli di qualità DIN 5 e superiori su mozzi e manicotti di accoppiamento fino a 800 mm di diametro. La cella di rettifica degli ingranaggi è dotata di un sistema di misurazione in tempo reale durante il processo, che garantisce che la geometria del profilo del dente bombato rimanga costantemente entro le tolleranze di progetto per l'intero lotto. Questa profondità di lavorazione consente a Ever Power di produrre mozzi di accoppiamento con tolleranze di foro a interferenza di H7/p6 e inferiori, fondamentali per garantire l'integrità dell'albero-foro sotto i carichi di flessione alternati presenti nelle applicazioni turbina-generatore.
Servizio di personalizzazione completo
Il team di ingegneri di Ever Power offre una capacità completa di personalizzazione degli accoppiamenti, dalla prima richiesta fino all'assistenza in servizio. I clienti con configurazioni di alberi non standard, come mozzi scomponibili, accoppiamenti con foro conico, geometrie speciali della chiavetta e accoppiamenti con interferenza idraulica, ricevono una revisione di progettazione dedicata in cui i requisiti personalizzati vengono valutati rispetto alle specifiche di coppia e disallineamento prima della formulazione del preventivo. Questo dialogo di progettazione rappresenta un vero e proprio processo di ingegneria collaborativa: il team fornirà consulenza su dove una piattaforma standard può essere adattata in modo efficiente e dove un accoppiamento completamente personalizzato rappresenta il miglior rapporto qualità-prezzo a lungo termine. In particolare per i clienti del settore della produzione di energia con sede nel Regno Unito, la possibilità di inviare un disegno dell'albero e ricevere una proposta di progettazione dell'accoppiamento con verifica dimensionale entro 48 ore dalla richiesta è una caratteristica distintiva del servizio che si è rivelata particolarmente preziosa durante i cicli di pianificazione delle fermate programmate.
Garanzia di qualità e catena di fornitura
Ogni giunto spedito dallo stabilimento di Ever Power per un ordine di generazione di energia è accompagnato da una certificazione completa dei test sui materiali per tutti i componenti di mantenimento della pressione e di trasmissione della coppia, da un rapporto di ispezione dimensionale verificato rispetto al disegno d'ordine, da un certificato di bilanciamento dinamico riconducibile ai dati di una bilancia calibrata e, ove specificato, da registri di ispezione di terze parti di Lloyd's Register o Bureau Veritas. La catena di fornitura delle materie prime – barre d'acciaio, forgiati in lega, lamiere per pacchi di dischi – è gestita attraverso processi di qualificazione dei fornitori approvati con regolari audit metallurgici. Per i clienti del Regno Unito con esigenze urgenti di sostituzione durante fermi impianto imprevisti, Ever Power mantiene uno stock di semilavorati per giunti preforgiati nelle dimensioni standard che possono essere lavorati di finitura secondo un disegno specifico del cliente in tempi di consegna significativamente più brevi rispetto a un nuovo ordine convenzionale.
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Caso di successo del cliente: ammodernamento dell'accoppiamento dell'impianto CCGT nello Yorkshire
Una centrale a ciclo combinato a turbina a gas da 400 MW situata vicino a Doncaster, nel South Yorkshire, aveva gestito le sue due unità di generazione sin dalla messa in servizio nel 2003 utilizzando giunti a ingranaggi con specifiche OEM sia sull'interfaccia turbina a gas-riduttore che sull'interfaccia riduttore-albero del generatore. Entro il 2022, il profilo operativo dell'impianto si era sostanzialmente discostato dall'intento di progetto originale per il carico di base: a seguito dell'espansione della capacità eolica lungo la costa dello Yorkshire e l'estuario dell'Humber, l'impianto è stato gestito dal suo team commerciale in un ruolo prevalentemente di media priorità e rapida risposta, completando una media di 280 cicli di avviamento all'anno, ben oltre tre volte il ciclo di progetto previsto nella scelta originale del giunto. I dati di monitoraggio delle vibrazioni di routine hanno mostrato un graduale aumento dell'ampiezza di vibrazione 1× sul cuscinetto lato trasmissione del generatore e un'ispezione del giunto durante un'interruzione forzata programmata ha confermato che la boccola del giunto a ingranaggi presentava un'usura da sfregamento iniziale nelle zone di contatto dei denti, coerente con l'elevato carico ciclico.
L'ingegnere responsabile delle apparecchiature rotanti dell'impianto ha incaricato Ever Power di valutare la fattibilità tecnica di una sostituzione con un componente identico rispetto a una conversione alla tecnologia di accoppiamento a disco. Il team di ingegneri di Ever Power ha completato un'analisi torsionale completa della trasmissione utilizzando la documentazione originale del produttore, integrata dai dati sulle vibrazioni rilevati in loco, confermando che un accoppiamento a disco con un'adeguata rigidità torsionale poteva essere installato senza introdurre intersezioni critiche nel diagramma di Campbell entro l'intervallo di velocità operativa di 3.000 giri/min. È stato progettato e realizzato un gruppo di accoppiamento a disco personalizzato, con una lunghezza del distanziale su misura per adattarsi perfettamente alla distanza tra i componenti dell'accoppiamento esistente e un mozzo idraulico a interferenza per consentire future installazioni e rimozioni senza necessità di riscaldamento, il tutto entro un tempo di produzione di nove settimane.
Il nuovo giunto a disco Ever Power è stato installato durante la revisione generale programmata dell'impianto nella primavera del 2023. Il monitoraggio delle vibrazioni effettuato nei dodici mesi successivi, che ha coperto oltre 300 cicli di avvio-arresto aggiuntivi, ha confermato che l'ampiezza di vibrazione 1× sul cuscinetto lato azionamento del generatore si era ridotta di circa 35% rispetto al valore di riferimento pre-retrofit, e non sono state riscontrate ulteriori evidenze di usura da sfregamento alla prima ispezione sei mesi dopo l'installazione. Il responsabile operativo dell'impianto ha stimato che il risparmio sui costi di manutenzione derivante dall'eliminazione degli interventi di rilubrificazione del giunto a ingranaggi, combinato con il miglioramento delle prestazioni di vibrazione del cuscinetto, avrebbe ammortizzato il costo di investimento del retrofit del giunto entro circa 18 mesi di esercizio.
“Il team di ingegneri di Ever Power ha collaborato con noi all'analisi torsionale in modo davvero proficuo: non si sono limitati a fornirci un prodotto, ma ci hanno offerto una soluzione. Il giunto a disco ha funzionato senza una singola richiesta di lubrificazione in oltre 320 cicli di avviamento, esattamente ciò di cui avevamo bisogno per il nostro profilo di lavoro ciclico. Non esiterei a utilizzarli anche per la nostra seconda unità quando sarà il momento della revisione.”
— Ingegnere addetto alle apparecchiature rotanti dell'impianto, centrale a ciclo combinato, Doncaster, South Yorkshire
“Il tempo di consegna, dall'emissione del disegno dell'albero alla ricezione del giunto certificato, è stato di sole nove settimane, un risultato davvero notevole per un giunto a disco personalizzato di queste dimensioni. Il certificato di bilanciamento e la documentazione completa sulla tracciabilità dei materiali sono arrivati insieme alla consegna: esattamente il livello di documentazione di qualità richiesto dal nostro team di controllo qualità. Il miglioramento delle vibrazioni dopo l'installazione è stato immediato e misurabile.”
— Responsabile dell'integrità degli asset, produttore indipendente di energia, West Yorkshire
"Abbiamo scelto i giunti a disco Ever Power per un impianto di cogenerazione a servizio di un complesso industriale a Birmingham e le prestazioni sono state eccezionali. La lunghezza personalizzata del distanziale e l'accoppiamento con il mozzo idraulico hanno permesso al team di manutenzione di effettuare futuri smontaggi senza bisogno di attrezzature di riscaldamento specializzate. Il supporto tecnico di Ever Power durante la fase di messa in servizio è stato tempestivo e tecnicamente impeccabile: esattamente il partner ideale per un progetto di generazione di energia industriale."
— Ingegnere di progetto, progetto di cogenerazione industriale, Birmingham, West Midlands
Domande frequenti — Giunti per la produzione di energia termica nel Regno Unito
Risposte pratiche alle domande più frequenti poste dagli ingegneri e dai team di approvvigionamento del settore della produzione di energia nel Regno Unito.
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Che abbiate bisogno di un raccordo di ricambio standard o di una soluzione personalizzata e completamente progettata per un'applicazione esigente nel settore della generazione di energia nel Regno Unito, il team tecnico di Ever Power è pronto ad assistervi.
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