자기 오일 여과가 기어박스의 작동 시간을 연장하는 방법

폴 드보르작 | 2016년 11월 3일

랜디 윤트/ 운영 부사장 / FilterMag

랜디 윤트

NREL(National Renewable Energy Lab)에 따르면 기어박스 문제는 터빈 가동 중지 시간의 가장 큰 원인입니다. 풍력 산업계에서는 기어박스가 20년 동안 작동하지 않는 이유를 파악하고 있지만 상태 모니터링 시스템과 정기적인 오일 분석을 통해 여전히 예의주시해야 합니다. 기어박스에 세심한 주의가 필요한 이유는 특히 고속 샤프트의 베어링 고장 때문입니다. 현재 대부분의 베어링 고장은 결국 기어박스 변경으로 이어집니다.

NREL은 또한 타워를 지지하는 고속 샤프트를 교체하는 데 드는 평균 비용이 약 $46,000라고 언급합니다. 더 나쁜 것은 기어박스를 교환하는 데 드는 평균 비용입니다. 약 424,000달러입니다.

일반적인 풍력 터빈 설치는 기어박스 오일 필터 주위에 FilterMag XT8PR을 감쌉니다. 스테인리스 스틸 밴드는 자석을 알루미늄 필터 하우징에 고정합니다. 필터 교체 중에 포집된 입자가 하우징 내부 벽에서 닦아집니다.

그러나 자기 여과 장치를 사용하여 고장난 베어링의 잔해물을 걸러내고 조기 발견을 하면 작업자는 단일 베어링 고장에 대해 $300,000 이상을 절약할 수 있습니다. 그리고 기어박스가 해상 풍력 터빈에 설치되는 경우 일부 8MW 장치에 설치되므로 긴 작동 기어박스 수명이 더욱 중요합니다.

고장난 베어링이 곧 감지되고 나머지 기어박스의 손상이 제어되면 기어박스를 변경하지 않고도 베어링을 교체할 수 있다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 초기 내시경 평가를 통한 상태 모니터링을 통해 베어링 문제를 식별할 수 있습니다. 가장 해로운 입자는 크기가 10μm 미만으로 표준 여과를 통과할 만큼 작습니다. 자기 여과는 천천히 고장나는 베어링에 의해 생성된 잔해를 포착하여 기어박스의 나머지 부분에 대한 부수적 손상을 완화할 수 있습니다.

기어박스 오일에 있는 미세한 강철 입자의 자기 포착을 테스트하기 위해 기어박스 오일 분석으로 모니터링되는 3개의 1.5MW 풍력 터빈에 각각 기존 필터 하우징에 한 쌍의 자기 필터가 장착되었습니다. 각 터빈에는 Hydac 5μm 여과가 사용되었습니다. 오일 샘플링은 자석 설치 후 1, 2, 4개월에 실시되었습니다.

기존 5μm 필터를 사용하여 자기 여과된 기어박스 오일을 분석한 결과, 오일 오염이 전체적으로 78% 감소한 것으로 나타났으며, 이는 베어링 수명이 50% 길어지고 기어 수명이 30% 길어진 것으로 계산됩니다.

테스트 결과, 4개월 후에 총 입자의 78% 감소가 가능하다는 것이 입증되었습니다. 평균 ISO 4406 입자 수가 2014년 19월 17일에서 2012년 17월 15일로 변경되었습니다. Noria Corporation의 데이터에 따르면 두 코드 드롭의 이러한 변경은 베어링이 50% 더 오래 지속되고 기어가 30% 더 오래 지속될 수 있음을 나타냅니다. Noria는 Tulsa에 본사를 둔 마찰공학 컨설팅 및 교육 회사입니다.

자기 필터는 대부분의 기존 오일 필터에 사용할 수 있습니다. 스핀온 오일 필터의 외부 직경 또는 필터 캐니스터의 외부 직경에 따라 특정 용도에 적합한 장치가 결정됩니다. 자기 트랩은 유압 시스템에서도 작동합니다.

FilterMag가 장착된 일반적인 스핀온 오일 필터를 해부하여 자석에 의해 포착되어 고정된 강철 입자를 보여줍니다. 오른쪽 이미지는 모두 20미크론보다 작은 포획된 입자의 현미경 보기입니다.

자기 필터는 재사용이 가능하며 일반적으로 설치된 장비보다 오래 지속됩니다. 다른 유형의 자기 여과도 가능하지만 일반적으로 배관 장비가 인라인으로 필요합니다.