Cómo los acoplamientos de conexión rápida reducen los costos de mantenimiento de las turbinas eólicas y ayudan a prevenir fallas del transistor IGBT

Los convertidores electrónicos de potencia en turbinas de energía eólica son componentes críticos. Se muestra que son una de las partes que fallan con más frecuencia, según un artículo de MDPI (fuente: MDPI). La causa más común de esto es la falla en la disipación exitosa del calor, lo que resulta en una parada, pérdidas de ingresos y altos costos de mantenimiento. Con una gestión térmica eficaz mediante acoplamientos rápidos, esto se puede reducir y la vida útil del IGBT se puede extender.

El rápido desarrollo de la electrónica de potencia ha aumentado la demanda de formas más eficientes y modernas de disipar el calor. Desafortunadamente, la falla en la disipación efectiva del calor es un problema común que resulta en una reducción de la eficiencia del sistema o, en el peor de los casos, falla del sistema.

Una parte crítica en un convertidor electrónico de potencia es el transistor electrónico, es decir, IGBT (Transistor bipolar de puerta aislada). La generación masiva de calor a menudo requiere un sistema de enfriamiento líquido para la gestión térmica. A continuación se muestra un ejemplo de una secuencia de eventos cuando la corriente se convierte a través de un transistor electrónico en un convertidor electrónico de potencia:

1. El generador en la turbina de energía eólica genera CA
2. Luego, la CA se convierte en CC, lo que ejerce presión térmica sobre el IGBT.
3. Luego, la CC se convierte nuevamente en CA con el voltaje y la frecuencia correctos, que ...
4. ... luego se apaga en la red. Al igual que antes, esto ejerce una tensión térmica en el IGBT. Si no se disipa eficazmente el calor, los IGBT corren el riesgo de quemarse, lo que resulta en una falla y parada del sistema.

Evite costosas fallas de IGBT debido a una refrigeración insuficiente 

Cuando no se pueden manejar de manera efectiva las altas temperaturas en los convertidores electrónicos de potencia en las turbinas de energía eólica, lo que da como resultado una fuga térmica con una vida útil reducida o incluso, en el peor de los casos, la quema de módulos, las consecuencias pueden ser una lección costosa. De hecho, a excepción del tiempo de inactividad y las pérdidas de ingresos, los costes de mantenimiento de un IGBT averiado pueden ascender a 100.000 € por día, especialmente si la energía eólica se encuentra en alta mar, donde participan barcos, grúas o helicópteros. Por lo tanto, invertir en componentes de alta calidad en el sistema de gestión térmica es muy importante para evitar fallas innecesarias y costosas.

Los acoplamientos rápidos permiten trabajar con módulos precargados

Cuando ocurre un desastre y el IGBT ha llegado al final de su vida útil, un diseño inteligente que utiliza acoplamientos rápidos hará que el trabajo de mantenimiento en el campo sea mucho más rápido y mantendrá la pérdida de producción al mínimo. Los módulos IGBT completos con líquido refrigerante precargado se pueden conectar fácilmente sin necesidad de drenar y llenar el interior del espacio confinado de la góndola. Utilizando acoplamientos rápidos antigoteo de alta calidad, no hay problemas con derrames o fugas. Desconecte el módulo IGBT existente, conecte el nuevo módulo y estará listo para funcionar. El módulo quemado se puede llevar de vuelta al taller para drenar, reemplazar IGBT y llenar.

Además, el uso de acoplamientos de conexión rápida en lugar de otras soluciones es beneficioso en el sentido de que agilizan el proceso de montaje e instalación, que de lo contrario es un proceso que requiere mucho tiempo y que resulta en altos costes de producción del convertidor. Dado que los acoplamientos de conexión rápida no requieren un apriete con precisión de par, lo que a menudo es una tarea difícil de realizar en las conexiones de brida ya que son más difíciles de acceder, estos costos de producción se pueden reducir.

Diseñado para soportar vibraciones

Otro gran desafío con las turbinas de energía eólica son las vibraciones mecánicas. Las vibraciones a menudo se producen cuando los tornillos, tuercas y pernos se aflojan durante el funcionamiento. Las vibraciones también pueden hacer que las bridas se aflojen y, por lo tanto, creen una fuga en un circuito de refrigeración cerrado. Al igual que el sobrecalentamiento, esto puede ocasionar altos costos de mantenimiento. Esto es algo que pueden evitar los acoplamientos de conexión rápida fiables y de alta calidad.

La serie ultraFLOW de acoplamientos rápidos de CEJN puede ser una ventaja al desconectar partes de un circuito. Cerrará las secciones del sistema convertidor y garantizará que no se produzcan derrames, una característica que no es posible en las válvulas de bola tradicionales.

Con los acoplamientos CEJN ultraFLOW, el operador solo necesita drenar una cantidad limitada de refrigerante del sistema en lugar de hasta 200 litros. Esta es una función importante que ahorra tiempo y tiene un mayor efecto tanto en el tiempo de actividad de la turbina eólica como en los costos asociados.

 

Escrito por:

Kenneth Kjellberg
Division Manager Engineering

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