ボアスコープを使用した風力ギアボックス検査のヒント

May 16, 2023

Evident Scientific | 遠隔目視検査担当マーケティングスペシャリスト、上原純子著 2023 年 7 月 11 日

再生可能エネルギーへの世界的な移行と風力発電の利用拡大により、陸上と洋上の両方で風力タービンの数が大幅に増加しました。 風力タービンのメンテナンス、特にギアボックスなどの重要なコンポーネントのメンテナンスの需要も増加しています。 ギアボックスのボアスコープ検査は、風力タービンのダウンタイムを短縮し、ギアボックスの交換につながる欠陥の早期発見を防ぐための費用対効果の高い方法です。

風力タービンは重大な応力や摩耗に直面するため、風力タービンのギアボックス、発電機、ブレードには集中的なメンテナンスが必要です。 これらの部品をメンテナンスすると、高額な修理やダウンタイムを防ぐことができます。 ギアボックスの故障は比較的まれです (平均して 10 年に 1 回) が、この部品の修理を待つ間、風力タービンのダウンタイムが 6 か月も続くことがあります。

一般的な 2.4 MW 風力タービンは 1 日あたり約 1,000 ドル相当の電力を生成するため、数か月のダウンタイムは収益の損失という点で高くつく可能性があります。 ギアボックスの故障は、過熱による火災などの致命的な損傷をギアボックスに引き起こす可能性があり、タービンが永久に停止する可能性があります。

風力タービンの状態は、通常、監視制御およびデータ取得 (SCADA) システムと状態監視システム (CMS) を使用して、タワーの頂上で石油サンプリングや騒音チェックを行う検査の前後に監視されます。 SCADA または CMS 機器は、風力タービンからインライン振動とオイル データを収集し、ブレード、メイン ベアリング、ギアボックスの故障を、故障の可能性がある日の最大 30 日前に予測または検出できます。

ただし、SCADA および CMS のエラー情報は、欠陥の正確な位置を示したり、障害状態を特定したりするものではありません。 ギアボックスの故障について 30 日前に警告を受けたとしても、部品が到着するまで風力タービンが数週間停止する可能性があります。 ギアボックスの内部を監視する遠隔目視検査 (RVI) 装置を使用して予防保守戦略を補完すると、故障したコンポーネントをより迅速かつ正確に特定するのに役立ちます。

特定のギアボックス コンポーネントの納入と交換には 6 か月近くの遅れがあるため、必要な部品が早く決定されるほど、風力タービンのダウンタイムは少なくなります。 さらに、潜在的な障害のステータスを知ることで、部品の調達やメンテナンスの計画について、情報に基づいた事前の意思決定を行うことができます。 たとえば、風の弱い季節に定期的にボアスコープ検査を行うと、内部ギアボックスの劣化を監視し、機器の故障を防ぐことができます。

ボアスコープやビデオスコープ（ビデオ画像を備えた高度なボアスコープ）で撮影した観察画像は、特定の場所の劣化や欠陥を早期に特定するのに役立ちます。 オペレーターはこのデータを使用して、メンテナンス活動や部品交換計画を指示できます。

ギアボックスの内部は、ブレードによって駆動される低速回転を、発電機を駆動する高速回転に変換する一連のトランスミッションで構成されています。 振動や潤滑油への異物混入、過度なストレスにより部品が破損する場合があります。 疲労、摩耗、腐食、破損などの欠陥を目視で確認することをお勧めします。

遊星ステージのベアリングと遊星歯車が低速シャフトをサポートします。 プラネタリーステージは、変動する気象条件においてスローステージからの高いストレスを吸収します。 遊星歯車の歯の構造は複雑で、ギアボックス内に位置しているため、検査装置でアクセスするのが困難です。

中間ステージベアリングは中間シャフトを支持し、前後、つまり他のシャフトの真下に配置されます。 中間ベアリングは、主にその位置が原因​​で検査が困難です。

高速ステージベアリングは検査中にアクセスしやすいですが、1,500 ～ 1,800 rpm の高速であるため損傷する可能性が高くなります。 この高速性は、高速ベアリングの損傷がギアボックスの他の部分に影響を与える可能性が高いことも意味します。